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摘要：社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人們對于海洋的深入開發(fā)與高效應(yīng)用越來越關(guān)注，海洋工程的開發(fā)具有高產(chǎn)出、高附加值的優(yōu)勢，對于國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要的推動價值。但由于海洋環(huán)境復(fù)雜，海洋工程的開發(fā)和建設(shè)也是高風(fēng)險和高投入的投資項目，且由于海洋整體環(huán)境的鹽性極高，以金屬材質(zhì)、鋼材質(zhì)、混凝土等為主的各類海洋工程結(jié)構(gòu)與船舶需要長時間在鹽性環(huán)境中運(yùn)行，極易遭受海水的腐蝕，影響工程結(jié)構(gòu)和船舶的功能性和安全性。因此，要持續(xù)增強(qiáng)對海洋工程的開發(fā)和利用，就必須高度注重防腐蝕技術(shù)的研究和使用，持續(xù)提高海洋工程結(jié)構(gòu)與船舶的防腐蝕性能。鑒于此，圍繞海洋工程結(jié)構(gòu)與船舶防腐蝕技術(shù)展開研究，探討當(dāng)前海洋工程建設(shè)中防腐蝕技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)，基于實踐提出具體的應(yīng)用策略，以期能夠為相關(guān)海洋工程的開發(fā)和應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：海洋工程；防腐蝕技術(shù)；船舶

0引言

海洋工程建設(shè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要項目之一，也是一項作業(yè)環(huán)境極其特殊的工程，由于海洋具有獨(dú)特的環(huán)境特點，在施工作業(yè)過程中相關(guān)設(shè)備極容易受腐蝕。海水的含鹽量極高，海水內(nèi)含有充足的氧氣，再加上存在大量的微生物，更大程度加劇了腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。在海洋工程的建設(shè)中將使用大量的材料，其中也包括鋼鐵、混凝土以及復(fù)合材料等，其中，鋼筋混凝土和鋼鐵用量最大，不同的施工材料具有不同的特性，要保證海洋工程的安全性和穩(wěn)定性，必須依據(jù)材料的特性采用有效的防腐蝕防護(hù)技術(shù)，才能提高防腐蝕的效果，充分保障海洋工程結(jié)構(gòu)與船舶的安全穩(wěn)定性。

1海洋工程結(jié)構(gòu)與船舶防腐蝕技術(shù)的基本概述

海洋工程的建設(shè)極其復(fù)雜，施工作業(yè)環(huán)境與眾不同，存在多種腐蝕性的影響因素。在地球上海洋的占地面積占據(jù)70%以上，人們的生產(chǎn)生活也從內(nèi)陸逐步延伸到了海洋中的各個角落，在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中海洋產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為支柱性產(chǎn)業(yè)之一，海洋運(yùn)輸能力能夠為90%以上的貿(mào)易活動提供動力和支持[1]?？梢哉f，海洋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是促進(jìn)國際貿(mào)易得以持續(xù)和快速發(fā)展的重要基礎(chǔ)。海上作業(yè)的方式較多，具體包括石油開采、天然氣開發(fā)以及海洋運(yùn)輸?shù)龋瑫r海上風(fēng)電供電設(shè)備還能夠為人類提供清潔能源，因此海洋資源的開發(fā)能夠為人類的進(jìn)步和發(fā)展帶來極大的產(chǎn)出效應(yīng)。海洋資源開發(fā)過程中，面臨最大的困擾是腐蝕問題，每年由此而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失極大。在此過程中，有大量的海洋基礎(chǔ)設(shè)備、設(shè)施會由于腐蝕而直接報廢，這也是造成海洋設(shè)備受到損害報廢的重要原因之一，海洋腐蝕所導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失，甚至高于其他自然災(zāi)害。以海洋生物來講，海洋生物廣泛分布于海洋的各個區(qū)域，對于海洋工程結(jié)構(gòu)和船舶的污損、腐蝕幾乎無處不在，腐蝕問題已經(jīng)成為航運(yùn)業(yè)發(fā)展中所面臨的最主要問題。據(jù)相關(guān)研究顯示，對海洋工程結(jié)構(gòu)和船舶的能夠造成污損的常見海洋生物多達(dá)2000多種，包括最常見的海洋藻類、藤壺等。它們可以附著在海洋結(jié)構(gòu)設(shè)施和船舶上，進(jìn)而對建筑物或船體造成極大危害，嚴(yán)重影響海洋經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。同時，各種海洋生物在船體上的附著，還會導(dǎo)致船舶自重增加，進(jìn)而加大航行摩擦力，增加電力消耗以及燃料消耗等，甚至還會造成海洋內(nèi)的各類輸送管道出現(xiàn)堵塞或是一些海洋儀器發(fā)生故障等，直接導(dǎo)致海洋運(yùn)輸費(fèi)用的增加，給世界經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的發(fā)展和海運(yùn)貿(mào)易的發(fā)展都帶來了嚴(yán)重影響。因此，提升海洋防腐蝕能力，提高海洋工程結(jié)構(gòu)和船舶的安全性、耐久性，全面降低海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展中腐蝕所導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失，對于海洋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。為了提高海洋工程結(jié)構(gòu)和船舶的安全穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)高度重視防腐蝕技術(shù)的應(yīng)用，持續(xù)提升海洋工程結(jié)構(gòu)與船舶的安全穩(wěn)定性和耐久性，不斷提高海洋開發(fā)的能力和水平[2]。

2海洋工程結(jié)構(gòu)與船舶防腐蝕技術(shù)的挑戰(zhàn)

2.1海水中大量隱含成分存在腐蝕性

海洋中的整體環(huán)境相對惡劣，且海水中含有大量的隱含成分，包括鹽分、氧氣、微生物等。這些都是對海洋工程結(jié)構(gòu)和船舶產(chǎn)生腐蝕的溫床，會進(jìn)一步加快各類建筑材料的腐蝕程度，從腐蝕評級的角度來進(jìn)行分析，海洋腐蝕也是極其嚴(yán)重的一種類型。同時，由于海水的飛沫中含有大量的氯化鈉成分，這些物質(zhì)能夠侵害方圓百里以內(nèi)的沿海地帶，腐蝕性強(qiáng)、腐蝕范圍廣。而長期在海上作業(yè)的船舶，會受到非常嚴(yán)重的海洋腐蝕，伴隨著運(yùn)行時間的持續(xù)增加，也會導(dǎo)致其他海洋工程的結(jié)構(gòu)遭到腐蝕，影響安全性和可用性。以鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用為例，根據(jù)不同施工作業(yè)的環(huán)境特點，可以將海洋工程大致分為4個類別，包括海泥區(qū)、海水浸沒區(qū)、浪濺區(qū)和海洋大氣區(qū)，不同地方的海洋工程結(jié)構(gòu)會遭受不同類型的海洋腐蝕。在海泥土區(qū)的海洋工程會受到土壤的侵蝕，在工程作業(yè)過程中海泥區(qū)的土壤鹽分極高，同時還含有其它腐蝕性成分，主要通過滲透的方式影響海洋建筑物的安全性[3]。在海水浸沒區(qū)，由于鋼結(jié)構(gòu)需要長時間淹沒于海水中作業(yè)，進(jìn)而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)容易受到腐蝕，影響結(jié)構(gòu)安全性。浪濺區(qū)海水的氧氣充足，海浪和泥沙對鋼結(jié)構(gòu)的建筑物會產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖刷與破壞，在氧化作用下腐蝕速度會加快。在海洋大氣區(qū)，工程設(shè)備將面臨含鹽量極高，濕度較大的復(fù)雜環(huán)境，在此過程中容易發(fā)生電解質(zhì)反應(yīng)，造成腐蝕。通常情況下，在大氣區(qū)長期運(yùn)行的鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的速度會比內(nèi)陸同緯度地區(qū)的速度快4倍。除了海洋工程結(jié)構(gòu)，船舶由于其本身結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜，長期在海洋中運(yùn)行也容易遭受腐蝕。腐蝕的部位包括船殼、上層建筑、壓載艙等，每個部分由于與海水接觸的時間不同，具體的腐蝕類型和腐蝕特性也有極大的差別。

2.2受腐蝕的海洋工程數(shù)量持續(xù)增加

在科技快速進(jìn)步的新時代，人類的生產(chǎn)生活對于各項能源的需求快速加大，而海洋中儲存有大量的資源，包括天然氣、風(fēng)能、石油等，能夠為人類的生產(chǎn)生活提供充足的能源。為加大海洋資源的開發(fā)，海洋工程建設(shè)獲得極大發(fā)展，大量的海洋工程投入建設(shè)。海洋工程結(jié)構(gòu)類型眾多，主要包括鋼結(jié)構(gòu)、混凝土其它復(fù)合材料的海岸工程等。為了有效增強(qiáng)海洋工程以及船舶的安全性和穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際需求開發(fā)性能優(yōu)異的抗腐蝕材料和技術(shù)，以此增強(qiáng)海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展的水平[4]。但在此過程中，需要注意，我國的海岸線較長，且包含大量的海港和碼頭，在海洋資源開發(fā)的基礎(chǔ)建設(shè)上，海底管線以及運(yùn)輸行業(yè)得到了快速的發(fā)展，這就意味著有大量的海洋工程結(jié)構(gòu)與船舶正在遭受不同程度的腐蝕。在防腐蝕技術(shù)研發(fā)的過程中，必須充分考慮到建筑材料的多樣性、防腐結(jié)構(gòu)數(shù)量大、腐蝕類型多等特點，需要根據(jù)不同的海洋建筑結(jié)構(gòu)受到的腐蝕情況進(jìn)行分類分析，在防腐蝕技術(shù)和材料的研發(fā)過程中，充分遵循施工簡單、性能優(yōu)異、安全性較高、環(huán)保性較強(qiáng)和成本降低的基本原則，才能在有效提高設(shè)備防腐能力的基礎(chǔ)上，同時控制經(jīng)濟(jì)投入，確保海洋產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的穩(wěn)步提升。

3海洋工程結(jié)構(gòu)與船舶防腐蝕技術(shù)的應(yīng)用策略

3.1防腐涂層技術(shù)能隔絕腐蝕成分的侵襲

在防腐蝕技術(shù)的應(yīng)用過程中，通過涂料實現(xiàn)涂層防腐是有效的手段之一。防腐涂層主要是指在需要保護(hù)的切面上涂敷材料使該表面與周圍的腐蝕性介質(zhì)實現(xiàn)隔離，進(jìn)而形成一層能夠保護(hù)結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的覆蓋層，實現(xiàn)防腐蝕的效果。防腐涂層是一種特殊的材料，具有極好的電絕緣性和隔水性，能夠適應(yīng)海底復(fù)雜的環(huán)境。該涂層與防腐蝕的結(jié)構(gòu)表面能夠形成較強(qiáng)的附著力，能夠防止不同類型的化學(xué)破壞，且具有機(jī)械強(qiáng)度，能夠達(dá)到較好的保護(hù)效果。在具體的使用中，防腐涂層的施工通常由3個層面組成。第一層的涂料是涂抹在被保護(hù)結(jié)構(gòu)表面的一層底漆，這層保護(hù)膜能夠增強(qiáng)保護(hù)面與涂料之間的粘結(jié)力。第二層的涂料是實現(xiàn)防腐效果的主要涂料，常用材料包括石油瀝青、環(huán)氧樹脂、聚烯烴涂層等。第三層涂料是保護(hù)層的包扎帶，主要是讓保護(hù)層穩(wěn)定附著，且具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，能夠提高保護(hù)層的穩(wěn)定性，避免在施工過程中涂層受損，影響防腐蝕的效果[5]。涂抹操作完成后，必須對保護(hù)層進(jìn)行多項檢測，包括涂抹層的耐沖擊性、抗剝離性、電絕緣性等，各方檢測達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)才能夠投入使用。根據(jù)防腐對象在材質(zhì)上的不同以及腐蝕的機(jī)理不同，防腐材料可分為鋼結(jié)構(gòu)和非鋼結(jié)構(gòu)。其中，鋼結(jié)構(gòu)主要是針對船舶、碼頭鋼鐵設(shè)施、集裝箱輸油管道和其他大型海上平臺等海洋工程設(shè)施的防腐涂料。而非鋼結(jié)構(gòu)主要是指混凝土構(gòu)造物，能夠?qū)⒏g成分與混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效隔離，由于混凝土結(jié)構(gòu)的特性，該類型的海洋工程必須使用防腐涂料，具體方式方法需要根據(jù)混凝土的結(jié)構(gòu)特點和材質(zhì)特點進(jìn)行防護(hù)。

3.2防污涂層技術(shù)能確保材料表面光滑和清潔

在防腐蝕技術(shù)應(yīng)用中，可以通過使用防污涂料達(dá)到防腐蝕的目的，通過防污涂料的使用能夠使海洋各個建筑物以及船舶的材料表面相對光滑、清潔，避免被海底生物附著，減少對結(jié)構(gòu)和船體的污染，提高安全性。也就是說，通過使用防污涂料能夠有效防止各類海洋生物的附著和污損，有效保持海洋浸水結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。在具體的應(yīng)用中，需要將涂料涂于防銹的底漆之上，利用涂料中所含的毒劑在涂膜的表面上形成一層有毒的表面層，能夠?qū)⒏街谕磕ど系母黝惡Ｑ笊餁⑺?，進(jìn)而達(dá)到防污目的。通常情況下，涂料主要包含氧化亞銅和氧化鋅等，應(yīng)用的過程中除了要考慮防污的性能，同時還要考慮到環(huán)境保護(hù)，對于會產(chǎn)生污染問題的防污原料要禁止使用。但由于海洋工程和船舶在使用中會附著不同的生物及其附著機(jī)理不同，產(chǎn)生污損的具體特點也不同，在此過程中還需要展開大量的研究，才能在更大程度上抑制各類海洋生物與材料的接觸，減少附著，減少污染和腐蝕的發(fā)生。

3.3耐腐蝕材料技術(shù)能提高材料本身的防腐蝕性能

在工程建造和船舶建造中，選擇耐腐蝕的材料也是一種有效的方法，在當(dāng)前的工程建設(shè)中，主要以鋼結(jié)構(gòu)為主要施工原料，為此全面提高鋼結(jié)構(gòu)本身材料的耐腐蝕性，是提高海洋工程結(jié)構(gòu)耐腐蝕性能的重要方面。當(dāng)前，鋼結(jié)構(gòu)的類型較多，包括耐海水腐蝕鋼、鈦合金以及高分子材料等。在建筑過程中需選擇鋼結(jié)構(gòu)性能更好的金屬，持續(xù)提高金屬的化學(xué)成分，通過金屬性的改變能夠在更大程度上提高鋼材的耐腐蝕性。同時，還可以通過在金屬表面鍍金的方式提高耐腐蝕性，進(jìn)而降低腐蝕現(xiàn)象的反應(yīng)速度，提高工程結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。海洋工程防腐蝕的主要對象包括工程結(jié)構(gòu)和船舶海洋工程，結(jié)構(gòu)主要是以混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)或其他復(fù)合材料為主，已經(jīng)應(yīng)用到了海上資源的平臺中，而船舶的零件主要是以鋼材料為主。在防腐蝕技術(shù)的應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)充分考慮到材料防護(hù)[6]。當(dāng)前，防腐涂料的類型較多，環(huán)氧類防腐涂料應(yīng)用最廣。在今后的發(fā)展中，涂料將不斷提高功能性，不僅要考慮到防腐性能，同時還將促進(jìn)資源節(jié)約，提高水性化。

3.4包裹防腐技術(shù)能控制海洋飛濺區(qū)的金屬腐蝕

在海洋中含有極高的鹽分，浪花的鹽分含量也極高，浪花飛濺的過程會對工程結(jié)構(gòu)造成極大的腐蝕。為了有效減少飛濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)被腐蝕的問題，可以通過采用材料隔離的方式實現(xiàn)腐蝕介質(zhì)的切斷，進(jìn)而有效控制飛濺區(qū)的金屬腐蝕。例如，可以通過包裹技術(shù)完成防腐蝕防護(hù)工作，將結(jié)構(gòu)表面與腐蝕介質(zhì)切斷與隔離，能夠有效保障浪花鹽分對結(jié)構(gòu)和船體的腐蝕。該技術(shù)已經(jīng)在實踐中得到應(yīng)用。例如，在國內(nèi)某大橋的建設(shè)中就結(jié)合國外先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行改造，使用包覆防腐蝕的技術(shù)實現(xiàn)對橋體的保護(hù)[7]。

4結(jié)語

海洋工程項目的發(fā)展是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)之一，具有高產(chǎn)出、高附加值的優(yōu)勢，同時，其本身也屬于高技術(shù)、高風(fēng)險、高投入的復(fù)雜工程。在工程建設(shè)過程中，如何通過有效的策略確保工程實施的安全性，增強(qiáng)海洋工程設(shè)備使用的壽命，是海洋事業(yè)發(fā)展中的關(guān)鍵所在。為進(jìn)一步保護(hù)海洋資源，促進(jìn)海洋工程結(jié)構(gòu)與船舶的安全穩(wěn)定性，在海洋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程中應(yīng)當(dāng)積極開發(fā)和使用各類防腐材料，結(jié)合實際需求創(chuàng)新開發(fā)出新型防腐蝕技術(shù)和方法，從根本上降低海洋工程的建造和維護(hù)成本，有效推動海洋事業(yè)發(fā)展，為社會發(fā)展和經(jīng)濟(jì)價值的提升作出更大貢獻(xiàn)。

作者：王劍 單位：煙臺順捷海上安全技術(shù)咨詢開發(fā)公司