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《海洋世界》2016年第12期

摘要：針對海洋大氣環境中鋼鐵表面腐蝕的形成機理以及當前最有效的防腐方式進行分析，旨在探討適合各類海洋環境中鋼鐵表面的防腐蝕方案。

關鍵詞：海洋大氣環境；鋼鐵表面；防腐蝕

引言

鋼鐵易受腐蝕的特性是人類無法逃避的現實，不同的腐蝕環境中受到的腐蝕類型與腐蝕程度均不相同[1]。其中，海洋大氣環境對于鋼鐵的腐蝕最為嚴重。地球表面71%被海洋覆蓋，而沿海往往是工業、碼頭、航運的集中區域，鋼鐵在這些惡劣的環境內服役，如何經濟有效地進行保護，本文將進行分析和闡述。

1海洋大氣環境中的各種腐蝕

1.1大氣腐蝕

鋼鐵處于潮濕的空氣環境中，表面會慢慢地形成一層裸眼可見或不可見的水薄膜。這層水膜會在鋼鐵表面形成原電池環境并導致電化學腐蝕。鋼鐵最初腐蝕的產物是二價鐵氧化物的溶液，這種溶液會加速鐵的氧化。所以鋼鐵處于潮濕的空氣中，其腐蝕狀況會持續不斷地的加重。一般情況下，鋼鐵表面形成水膜與環境空氣相對濕度之間有密切的關系。經研究表明，當鋼鐵處于空氣相對濕度在80%的環境中或鋼鐵的表面溫度低于露點溫度3℃以下時，表面會開始形成結露。當鋼鐵表面存在容易鹽分或者污染物時，結露臨界值會大幅降低。據研究表明：在暴露于潔凈的空氣中，臨界濕度接近100%；在暴露于超過w（SO2）=0.01%的SO2空氣中，臨界濕度為70%；在處于超過質量分數為30%的可溶性鹽覆蓋中，臨界濕度為55%。也就是說，污染物或鹽分越嚴重的地方，腐蝕形成的條件就越低，鋼鐵越容易被腐蝕。

1.2浸泡腐蝕

對于永久浸泡在海水中鋼鐵，由漂礫運動、沙石研磨運動、波浪運動等產生的機械應力腐蝕以及水中微量氧、大量可溶性鹽帶來的電化學腐蝕，一般是局部的且腐蝕種類很難定義。但由于浸泡環境溫度相對恒定，無紫外線影響、氧含量低、電解質溶液相對飽和等因素，對于永久浸漬在海水介質中的鋼鐵而言，在涂層完整的情況下，其損耗甚至要低于其他環境。這就是在日常生活中我們經常會見到的，長期浸泡在水中鋼材比露在水面的部分腐蝕要輕的多。

1.3飛濺腐蝕

飛濺區屬于浸泡腐蝕中的一種。主要是指在海洋環境中受到波浪以及潮汐的作用而處于干濕交替的區域。鋼結構物表面在此區域中，由于會受到風浪沖擊以及海水的周期潤濕，便會使鋼鐵經常處于一個干濕交替的狀態。腐蝕介質的間歇性接觸以及蒸發增加了供氧速度，從而促進了腐蝕的反應速度。除此之外，鋼鐵在腐蝕環境中形成的產物二價鐵在海水薄膜下的空氣中會進行一個較為強烈的氧化過程變成三價鐵，從而導致鋼結構在飛濺區腐蝕會受到更嚴重的腐蝕。也就是我們常說的不怕干、不怕濕，就怕半干不濕。

2防腐蝕涂料

2.1成膜腐蝕

1）環氧樹脂。一種性能優良的樹脂，目前在防腐施工中得到了最為廣泛地應用。環氧樹脂的分子中含有極性的羥基以及醚鍵官能團，而樹脂中所含有的雙酚A鍵段具有一定的疏水性，而環的剛性正好屏蔽了羥基和醚鍵，因而能保持整體漆膜的耐水性，并且使得這種物質即便在潮濕的環境中也具有較強的附著力。并且環氧樹脂具有優良的耐堿性能，而普通樹脂類或者醇酸類在實際應用中容易被皂化破壞，因此環氧樹脂是一種非常優良的耐海洋腐蝕涂料的基料。

2）聚氨酯樹脂。此涂料的性質與環氧涂料具有一定的相似性，但與環氧樹脂比，聚氨酯涂料具有較低的固化溫度與附著力。環氧樹脂涂層性質為剛性，而聚氨酯在實際應用中可以對配方進行調節，不僅能夠制作成剛性涂料，也能夠制成彈性涂料。除此之外，在實際應用的過程中不僅能夠作底漆也能夠作面漆，并且還具有較好的裝飾性能。

2.2底涂

富鋅底漆。“富”即指鋅含量高，一般w（Zn）>65％。大量的活性金屬覆蓋在鋼鐵表面與金屬面相互接觸形成原電池回路，能夠起到犧牲陽極的保護作用。同時鋅與氧氣反應生成各種難溶堿式碳酸鋅鹽并沉積在其表面形成保護層。一旦碳酸鹽接觸腐蝕介質被反應，產生電位差后，新的鋅層會持續生成保護層并釋放電子，從而形成持久保護。因此，被富鋅底漆保護的金屬即便發生銹蝕也不會擴散。富鋅類底漆可分為無機富鋅底漆和有機富鋅底漆兩大類，其中無機富鋅漆在實際應用的過程中以良好的防腐蝕性能及非常出色的耐鹽霧性著稱。缺點在于無機富鋅涂層柔韌性差，容易分層或斷裂，對施工及環境要求較高，而且施工周期相對較長。無機富鋅深層在施工的過程中極其容易出現起泡和脫落等不良現象。有機富鋅涂料主要代表為環氧聚酰胺類，相比無機富鋅，這類底漆的耐蝕性稍遜一籌，但漆膜柔韌性較好，同時也具有較好的機械性能，表面處理要求低于無機富鋅，施工方便快捷。因此環氧富鋅在海洋大氣環境中鋼鐵表面的防腐蝕中應用更為廣泛。

2.3面涂

聚氨酯面涂，是由含羥基樹脂、顏料、多種助劑、固化劑配制而成，是一種具有優異耐候性、耐水性、裝飾性和保光保色性的涂料。其漆膜耐磨性好，耐化學溶劑和化工大氣，在鋼結構及車輛、船舶等表面作防腐裝飾面漆有大量的運用。其良好的配套性和封閉性能，使其成為環氧類底涂絕佳的配套面涂之一。隨著社會發展需求的不斷變化，衍生出一些列的面涂：丙烯酸類、芳香族類和脂肪族類等。各類改性的聚氨酯系列具有各自的優點，可根據不同部位選用不同的產品。如抗化學溶劑和機械性能方面芳香族類優于其他；在保光保色方面脂肪族更勝一籌。近年來市面上也推出了一些納米技術改性面涂，在一定程度上綜合了常規面涂的優點，但其不菲的價格以及較高的施工要求也制約了它的廣泛應用。常規的面涂縱然有一些缺點，但其易于維護、造價低的優勢，在沒有質的飛躍前提下還是目前的主流設計。

3結語

不同的腐蝕環境下，腐蝕形成的原因不同，需要采取的防腐蝕措施也不能一概而論。擁有陰極保護的富鋅底漆可為嚴苛環境下的鋼鐵提供最持久的保護。在處于長期暴露大氣的環境中應考慮耐磨耐候性能強的面涂；處于潮濕環境中應優先考慮抗滲性。涂料選用應揚長避短，以此來保證防腐效果，避免腐蝕的形成。

參考文獻

[1]李釗,祁慶琚,馬朝暉，等.濕熱海洋大氣環境下的鋼鐵腐蝕影響因素[J].寶鋼技術,2015(1):77-80.

[2]楊海洋,高志賢,黃桂橋，等.海洋大氣環境下磷釩系耐候鋼腐蝕數據分析[J].環境技術,2014(4):35-37.

[3]陳袁,李衛平,劉慧叢，等.憎水劑對鋼鐵表面不同涂層破損處的修復行為研究[J].材料工程,2012(6):63-66.

[4]張波,王曉乾,董彩常，等.青島海洋大氣中橋梁結構鋼的腐蝕模型對比研究[J].公路交通科技,2013,30(1):69-73.

作者：杜甫 單位：山東電力建設第三工程公司