第六章 海洋材料防腐蚀工程..
海洋工程防腐基础知识介绍(海洋)
主要内容
• 腐蚀与防护总体介绍 • 涂装 • 热浸镀锌 • 热喷铝 • 阴极保护
1. 腐蚀与防护总体介绍
• 腐蚀：材料与环境介质之间发生物理化学和电化学相互作用 导致材料变质和破坏。
• 腐蚀反应本质：金属被氧化的氧化还原反应，金属失去电子 被氧化，氧化剂得到电子被还原。
• 腐蚀的充分必要条件：介质中有能使金属氧化的化学物质存 在，常见的有H+，O2，H2O，Fe3+。
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B.结构钢、容器外表面、管汇、管道、泵、法兰、阀门和其他设备工艺橇的外表面 (保温的，工作温度≤ 120℃)
Process 程序
Paint type 油漆类型
Dry Film thickness(m) 干膜厚度
• APL项目
1343 Suction Anchor & PLEM（Coating System 7）
油漆类型
油漆名称
干膜厚度/μm
底漆
Interseal 670HS
175
中漆
Interseal 670HS
175
面漆
Interthane 990
50
1470 MLBE（Coating System 4）
• 防腐的目的：低成本降低腐蚀对材料性能和使用寿命的影响。 • 防腐措施：耐蚀材料、表面涂装、金属表面处理、缓蚀剂、
电化学保护。
2. 涂装
• 2.1 专业名词
• 空气相对湿度：绝对湿度与最高湿度之间的比，它的值显示 水蒸气的饱和度有多高；
• 露点温度：就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点 温度；
• 导管架
2.7 涂装系统
组成 底漆
油漆类型 Pure Epoxy
金属材料的海洋腐蚀与防护(第6章)铜 及铜合金在海洋环境中的腐蚀
第五节 黄铜的脱锌腐蚀
• HSn62-1的脱锌腐蚀比HMn58-2轻得多。在 青岛海域全浸区浸泡8a, HSn62-1试样的机械 性能没有明显下降。
第二节 全浸区
• 除HMn58-2外，铜合金在海水中开始浸泡时 的腐蚀较快，以后逐渐减慢。暴露两年后 腐蚀率趋于稳定。
第二节 全浸区
• 铜合金在海水中的点蚀和缝隙腐蚀有一定 的随机性，因此它们的耐蚀性要从多周期 的腐蚀结果来评价。
第二节 全浸区
二、其它海域的腐蚀行为 1、榆林海域的腐蚀行为 • 榆林海域的海水平均温度比青岛（13.7℃）
第二节 全浸区
三、海生物污损及其对腐蚀的影响 • 铜合金在海水中具有抗生物污损的能力。传统
观点认为：铜在海水中溶下有毒的铜离子抗海 生物污损，铜的腐蚀速度约为0.025mm/a，通 常不发生污损。另一种观点认为：铜合金表面 形成的氧化亚铜膜抗海生物污损。
第二节 全浸区
• 以上观点都难以解释铜及铜合金的某些污 损现象。
第五节 黄铜的脱锌腐蚀
• HMn58-2是β相连续的双相黄铜。脱锌是从β相开始， 逐渐向纵深发展。包围α相的β相腐蚀以后，使α相 晶粒成为脱锌区的“孤岛”。随着腐蚀的发展，作 为“孤岛”的α相晶粒也会发生脱锌腐蚀。 在青岛 海域浸泡4a，HMn58-2脱锌深度达2mm以上，机械 性能大幅度下降。暴露4a抗拉强度下降17%。8a下 降49%。暴露4a，延伸率下降56%，8a下降75%。
海洋工程混凝土结构的防腐蚀技术研究
海洋工程混凝土结构的防腐蚀技术研究一、引言海洋工程混凝土结构的防腐蚀技术是海洋工程中极为重要的一环。
海洋环境的高盐度、高湿度、高温度、强风浪、海水侵蚀等因素都会对混凝土结构造成严重的腐蚀和损害。
因此，如何保护海洋工程混凝土结构的防腐蚀技术一直是海洋工程领域的研究热点之一。
二、海洋环境中混凝土结构腐蚀的原因1.海水的化学腐蚀作用：海水中含有大量的氯离子、硫酸根离子、氢氧化物等会对混凝土结构造成化学腐蚀。
2.海水的物理腐蚀作用：海水的波浪、潮汐、海流等物理作用会对混凝土结构造成物理腐蚀，如水波冲击、海水侵蚀等。
3.微生物腐蚀作用：海洋环境中存在大量的生物，如藻类、细菌、海藻等，它们会在混凝土结构表面生长繁殖，利用混凝土结构中的有机物质进行代谢，造成混凝土结构的微生物腐蚀。
三、海洋工程混凝土结构的防腐蚀技术1.防水处理：海洋工程混凝土结构的表面需要进行防水处理，以减少水分的渗透。
2.防腐涂料：使用防腐涂料对混凝土结构进行涂装，以隔绝海水的直接接触，达到防腐蚀的目的。
3.电化学防腐蚀：通过电化学方法对混凝土结构进行防腐蚀处理，如电化学防腐技术、阴极保护技术等。
4.材料优化：选用高性能材料，如玻璃纤维增强聚合物、碳纤维增强聚合物等材料。
5.混凝土配方优化：进行混凝土配方的优化，选用抗海水侵蚀的添加剂，如硅酸盐水泥、高性能混凝土等。
四、海洋工程混凝土结构的防腐蚀技术案例分析1.中国第一座海上风电场——上海东海大桥风电场的防腐蚀技术上海东海大桥风电场是中国第一座海上风电场，该工程采用了玻璃纤维增强聚合物材料、电化学防腐蚀技术等多种防腐蚀技术，保证了风电场的长期稳定运行。
2.挪威海洋混凝土平台的防腐蚀技术挪威海洋混凝土平台采用了碳纤维增强聚合物材料、混凝土配方优化等多种防腐蚀技术，有效地延长了平台的使用寿命。
五、结论海洋工程混凝土结构的防腐蚀技术是保障海洋工程长期稳定运行的关键技术之一。
在实际工程中，需要根据具体的海洋环境特点，综合运用多种防腐蚀技术，以达到最佳的防腐蚀效果。
海洋工程材料海洋防腐涂层
海洋工程材料海洋防腐涂层海洋工程是利用海洋和海底资源进行开发和利用的工程技术领域，其遇到的环境恶劣，海水中的盐分、氧化物、腐蚀介质、高压和低温等因素容易导致工程材料的加速老化和腐蚀，因此海洋工程材料的防腐问题非常重要。
其中，海洋防腐涂层是目前最常用的一种防护措施。
海洋防腐涂层的类型有机涂层有机涂层是一种通过覆盖在腐蚀表面上的有机材料形成保护层来防止腐蚀的材料。
其包括喷涂在表面上的漆、树脂和油漆等。
这类涂层的应用广泛，但缺点是在恶劣海洋环境下实际效果不佳。
无机涂层无机涂层通常由耐腐蚀的金属、金属氧化物或浸有防锈剂的无机盐组成。
无机涂层耐高温、耐腐蚀、硬度高、粘附力强，降低了维护和更换成本，因此在海洋工程中具有广泛的应用前景。
阴极保护涂层阴极保护涂层是一种能够保护金属表面不被腐蚀的涂层。
这是一种防腐蚀的有效方法，利用阴极保护涂层可以增强金属表面的保护，提供更长时间的使用寿命。
混合涂层混合涂层是指在有机涂层和无机涂层的基础上，采用化学或物理结合的方法将两种涂层结合在一起，形成更加稳定、耐腐蚀的涂层。
这种涂层能够充分利用两种涂层的优点，实现更好的防护效果。
海洋防腐涂层的适用范围海洋防腐涂层适用于各种海洋工程材料，如船舶、油田平台、海洋风电站、海底管道及其他石油和天然气的开采和储存设备等。
海洋防腐涂层适用于各种材料，如钢铁、锌、铝、纤维、铜和其他合金等。
海洋防腐涂层的开发和应用现状海洋防腐涂层的研究和开发得到了广泛关注。
目前，涂层技术发展日新月异，生产工艺也得到了改进，产生了更多的新涂料和工艺。
在这方面，海洋防腐涂层的技术开发是一个综合实践和理论研究的领域。
值得一提的是，在海淀区的一家防腐涂层公司，工程技术人员已经成功研制出从未出现过的新型海洋防腐涂层，并已在某海洋工程项目中成功应用。
该涂料采用一种独特的聚合物覆盖材料，通过化学反应使涂层与金属之间形成一种化学键结合，极大地提高了涂层的粘附力、抗冲刷性和耐腐蚀性。
第六章 海洋材料防腐蚀工程
6.1.3 铜与铜合金
电极极化：电子运动速度 > 化学反应速度，阳极电位↑，阴极电位 ↓，腐蚀原电池电极电位差↓ ，电化学腐蚀↓ 。 铜：电位 + 0.34V，在 海水中不易发生析氢腐 蚀。但由于氧的去极化 作用（氧在阴极发生还 原反应），铜在海水中
也会发生腐蚀。
对于铜来说，合金化对 提高其耐腐蚀性的意义
在具有中等溶解能力的电解液中，铝阳极氧化得到的氧化物膜
为双层结构，一层致密膜，一层有孔的膜。致密膜层通常由无定 形Al2O3组成，而有孔膜层则由-Al2O3组成。
常用的封孔方法：1）阳极化后即在90~98C的热水中封孔；2）
用高压水蒸气封孔；3）在重铬酸盐溶液中处理，让孔中吸附上重 铬酸盐而增强耐腐蚀性能；4）用含镍或钴的重铬酸盐封孔后再在 聚合物中浸渍进行二次封孔。
在于其中的Cr等成分能在其表面形成耐腐蚀的相应金属氧化膜。
不锈钢中Ni和Cr含量对其在凝析气井中腐蚀性能的影响 Ni% 腐蚀速率 Cr% 腐蚀速率 (mm/a) (mm/a) 0 0.9 0 0.9 3 0.1 2.25 1.25 5 0.075 5 0.525 9 0.05 9 0.04 12 0
第六章 海洋材料防腐蚀工程
耐海洋腐蚀金属材料简介
防腐蚀设计一般原则
缓蚀剂 金属表面转化与强化
外加涂层 包覆、衬里与阴极保护
应用于海洋工程中的材料中金属材料用量最大，腐蚀情况也最 为显著，因此，海洋材料防腐蚀讨论的“材料”仅限于金属。 材料的防腐蚀主要思路可以分为五个方向： 1、提高自身素质：选用耐腐蚀材料或通过改变材料自身的成分和 /或结构提高其耐腐蚀能力。 2、进行适当的设计：在对构件进行设计时就遵循防腐蚀原则，进 行合理的结构设计，减少构件的局部腐蚀。 3、改变环境：将环境中可以腐蚀材料的成分除去或在环境中加入 某些物质阻止腐蚀因素与材料的反应。改变环境以减缓腐蚀在开
海洋腐蚀与防护
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阴极保护
港口码头的防蚀普遍采用复盖层与阴极保护联台的方 法，也可将两者 分开，复盖层保护钢桩平均低潮位线 以上部位，而阴极保护用于保护水下部位。就阴极保 护而言，以前采用外加电流系统为多，从2O世纪80年 代以来采用铝台金牺牲阳极保护的港口码头数量日益 增多。
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选取阴极保护所受制约因素
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PTC的优点
具有如下特点： ①防腐蚀效果优异，有效防护效果达30年以上； ②施工方便，表面处理简单，可带水作业；可适用于
任何形状结构物；
③具有良好密闭性和抗冲击性能，质量轻，对结构物 几乎无附加载荷；
④绿色环保，无毒无污染。
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由于腐蚀所造成的损失可达5000
GDP
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
的5%。腐蚀所精选造完整成ppt课的件 经济损失除直接损失外还包括停 7
海洋腐蚀防护方法
当前，国内对于海洋钢铁设施大气区通常采用涂料保 护，海水全浸区主要采用电化学保护，并且取得了较 好的保护效果。
针对国内一处名为海洋飞溅区海水冲刷比较严重故采 用PTC技术：
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海洋腐蚀与防护
陈淼
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什么叫海洋腐蚀
金属构件在海洋环境中发生的腐蚀。海洋环境是一种 复杂的腐蚀环境。在这种环境中，海水本身是一种强 的腐蚀介质，同时波、浪、潮、流又对金属构件产生 低频往复应力和冲击，加上海洋微生物、附着生物及 它们的代谢产物等都对腐蚀过程产生直接或间接的加 速作用。海洋腐蚀主要是局部腐蚀，即从构件表面开 始，在很小区域内发生的腐蚀，如电偶腐蚀、点腐蚀、 缝隙腐蚀等。此外，还有低频腐蚀疲劳、应力腐蚀及 微生物腐蚀等 。
海洋环境中的防腐蚀技术
海洋环境中的防腐蚀技术日本近年开发的海洋防腐蚀技术处于世界领先水平。
其开发的聚乙烯或聚氨酯有机涂层的重防腐蚀包覆钢材，由于其高品质稳定性和耐久性，已在海洋结构物中得到实际应用。
作为海洋结构物的另一种防腐蚀技术，确认包覆高耐腐蚀性不锈钢和钛钢具有良好的耐久性。
未来应重点关注防腐蚀技术和防腐蚀钢材的研发进展。
1 概述日本是被海洋包围的国家，其国土海岸线护岸总长达数千公里。
这些设施基本都是由混凝土结构件或钢结构件构筑。
与世界其他国家相比，日本基础设施采用钢结构的比例大，特别是系船护岸的一半都是钢结构物。
与混凝土结构物相比，钢结构物具有施工期短的优点。
日本近海有许多软弱地基，适合采用钢结构物，如日本关西机场等海上机场和以东京湾横断道路为代表的海上桥梁、利用海洋资源建造的钻塔和站台等各种海洋钢结构物。
日本海洋防腐蚀技术从上世纪60 年代开始得到长足发展。
1960-1970 年，开发引进了电化学防腐和焦油环氧树脂涂料等的涂装防腐。
腐蚀量设计（预先估计腐蚀量，加厚构件板厚的方法）方法占主流。
引入并使用耐海水钢技术也是在这一时期，但还是难以防止涨落带正下方的集中腐蚀，也不能获得预想的效果。
因此，现在几乎所有的海洋钢结构物都不再使用耐海水钢。
从1999 年开始，港湾钢结构物不再采用腐蚀量设计方法。
在石蜡涂层法、水泥灰桨涂层法、聚乙烯和聚氨酯镶衬法和涂装中，开发了水中固化形环氧树脂涂料和重防腐涂装系涂料，完成了现在防腐蚀方法的雏形。
在实际海洋环境中可以证实这些防腐蚀方法用于基础设施的效果。
从上世纪80 年代开始，日本启动了“采用防腐蚀等措施提高海洋结构物耐久性的技术开发”及“钢管桩防腐蚀技术”的研究，目前仍在继续相关暴露试验。
当初用于暴露试验的防腐方法，在实际海域的验证已超过20 年。
上世纪90 年代以后，根据设备大型化和长寿化的建设需要，开始采用包覆具有更长耐久性的耐腐蚀性金属的防腐技术。
例如，代表性的工程有日本东京湾横断道路采用的包覆钛的防腐蚀技术，羽田机场扩建工程采用的包覆耐海水性不锈钢技术。
海洋工程混凝土防腐蚀技术规程
海洋工程混凝土防腐蚀技术规程一、引言随着海洋经济的快速发展，海洋工程的建设也越来越多。
海洋工程混凝土在海洋环境中长期受海水侵蚀，容易导致钢筋腐蚀、混凝土龟裂等问题，影响工程使用寿命和安全性。
因此，保护海洋工程混凝土的防腐蚀技术显得尤为重要。
二、海洋工程混凝土防腐蚀技术1. 现场施工前准备（1）确定施工方案。
根据海洋环境、混凝土类型、工程用途等因素，制定相应的施工方案。
（2）清理基础。
清理基础的表面，确保表面平整、洁净，无水泥浆和其它杂物。
（3）施工前检查。
检查基础表面是否有裂缝、凹凸不平、钢筋露出等缺陷，及时进行修补。
2. 防护材料（1）涂料。
选用具有耐海水性、耐腐蚀性、耐候性、耐磨性等特点的防腐涂料。
（2）防腐蚀剂。
选用能够有效防止海水侵蚀、抑制钢筋腐蚀的防腐蚀剂。
（3）防腐蚀胶带。
选用粘性强、耐腐蚀、耐候性等良好的防腐蚀胶带。
（4）防腐蚀纤维。
选用能够增强混凝土的耐腐蚀性能、抗裂性能的防腐蚀纤维。
3. 施工工艺（1）涂料防护。
将选用的涂料均匀地涂于混凝土表面，涂布厚度应符合设计要求。
（2）防腐蚀剂浸泡。
将选用的防腐蚀剂浸泡在水中，然后涂于混凝土表面，让其渗透到混凝土内部，提高混凝土的耐腐蚀性。
（3）胶带防护。
将防腐蚀胶带粘贴于混凝土表面，确保其紧密贴合，无气泡、无松动。
（4）纤维增强。
将防腐蚀纤维加入混凝土中，增强混凝土的耐腐蚀性能和抗裂性能。
4. 常见问题及解决方法（1）涂料粘附不良。
可能是基础表面未清理干净，或是涂料质量不过关。
解决方法是重新清理基础表面，或更换质量更好的涂料。
（2）防腐蚀胶带开裂。
可能是胶带质量不过关，或是施工不规范。
解决方法是更换质量更好的胶带，或是重新施工。
（3）防腐蚀剂渗透不良。
可能是防腐蚀剂浓度不够，或是施工不规范。
解决方法是调整防腐蚀剂浓度，或是重新施工。
三、总结海洋工程混凝土防腐蚀技术对于海洋工程的使用寿命和安全性至关重要。
因此，在施工前要认真制定相应的施工方案，并选用优质的防护材料。
海洋工程材料防腐蚀技术应用与发展趋势
海洋工程材料防腐蚀技术应用与发展趋势随着海洋工程的不断发展，海洋工程材料的防腐蚀技术也越来越重要。
在海洋环境中，海水中的氯离子、海盐、海藻等物质以及气候环境等各种因素都会造成海洋结构材料的损坏腐蚀，防腐蚀技术的应用和研究将对海洋工程的可靠性和寿命产生重要影响。
本文将从防腐蚀技术的应用和发展趋势两方面来探讨海洋工程材料防腐蚀技术的现状以及未来的趋势。
一、防腐蚀技术的应用1.金属涂层对于海洋结构的防腐蚀，金属涂层是一种常用的方法。
金属涂层的主要作用是防止海水中的氯离子、海盐等物质侵蚀结构表面。
常用的金属涂层包括锌涂层、铝涂层、不锈钢涂层等。
在实践中，锌涂层是最为常见的防腐蚀涂层，其主要原因是锌具有较高的电化学电位并且易于镀制成薄膜。
2.有机涂层有机涂层是另一种常用的海洋工程材料防腐蚀技术。
有机涂层可以覆盖在结构表面上形成一层保护膜，使其对海水等外界物质的侵蚀具有一定的防护作用。
有机涂层的主要材料包括有机硅涂料、环氧涂料、聚氨酯涂料等。
有机涂层的优点是粘附力强，可起到密封作用，但其寿命较短。
3.玻璃纤维增强塑料玻璃纤维增强塑料是目前应用较为广泛的一种防腐蚀材料。
该材料不仅具有轻质、高强度等优点，还能耐受环境的侵蚀，长期使用不会出现腐蚀损坏。
同时，玻璃纤维增强塑料还容易加工，成型灵活，可以制作成各种不同形状的部件。
这在海洋大型结构的制造中有一定的优势。
二、发展趋势1.功能性涂层传统的涂层材料主要是为了对海水侵蚀起到保护作用，而对于一些海洋结构来说，单单的防护作用已经不能满足需求。
因此，未来的发展方向将会是研究开发具有更多功能性的涂层材料，如自修复、自洁、抗污等特点，以满足海洋工程的更高要求。
2.新型防腐材料随着海洋工程的发展，新型防腐材料的研究将成为未来的一个重点。
这些材料不仅要具有优越的防腐蚀性能，还需要具备轻质、高强度、耐高温等功能，以更好地适应未来海洋工程的需求。
3.先进的材料制造技术先进的材料制造技术是未来海洋工程材料防腐蚀技术的重要保障。
海洋材料的防腐蚀性能研究
海洋材料的防腐蚀性能研究引言近年来，随着全球经济的发展，海洋资源的开发逐渐成为各国的关注点。
然而，海洋环境对材料腐蚀性的挑战也日益凸显。
海水中的氯离子、海盐等元素对金属材料具有强烈的腐蚀能力。
为了保证海洋结构物的安全性和可持续发展，对海洋材料的防腐蚀性能进行深入研究势在必行。
海洋腐蚀机理分析海洋环境的防腐蚀研究需要从腐蚀机理入手。
海洋腐蚀主要包括湿润腐蚀、海洋大气腐蚀和海水腐蚀。
湿润腐蚀是指材料在海洋中受到海水和空气的同时作用，形成的腐蚀层使金属失去持久性。
海洋大气腐蚀是指海水中的湿度和气体溶解度等因素对材料表面造成的腐蚀。
海水腐蚀主要是由于海水中的氯离子和其他高浓度的物质对金属的侵蚀作用。
海洋环境因素对防腐蚀性能的影响海洋中的氯离子是金属腐蚀的主要因素之一。
高浓度的氯离子在金属表面形成氯化物和碱性腐蚀产物，对金属造成严重的侵蚀。
此外，海洋还存在腐蚀性大气、紫外线、高温、盐分等因素，这些因素的综合作用使得海洋环境对材料的防腐蚀性能提出了更高的要求。
海洋材料的防腐蚀技术1. 电化学防腐蚀技术电化学防腐蚀技术包括阳极保护和阴极保护两种方式。
阳极保护是通过附加直流电源来提供保护电流，形成保护层以减缓金属的腐蚀速度。
阴极保护是通过直流电源或外加电位来提供保护电流，将材料作为阴极，促使金属表面发生还原反应，从而减少腐蚀。
2. 涂层技术涂层技术是目前应用广泛的防腐蚀方法之一。
常见的海洋防腐蚀涂层包括有机涂层、无机涂层和复合涂层。
有机涂层主要是指有机树脂作为基料，添加防腐蚀颜料和填料制成的薄膜涂层。
无机涂层主要采用无机盐基料制成的薄膜涂层，具有较好的耐腐蚀性能和热稳定性。
复合涂层则是有机涂层与无机涂层的结合，综合了两者的优点。
3. 新型防腐蚀材料新型防腐蚀材料是防腐蚀研究的热点。
纳米材料被广泛应用于防腐蚀领域，利用纳米颗粒的高比表面积和量子效应来增强材料的防腐蚀性能。
聚合物材料也是新型防腐蚀材料中的重要成员，通过改变聚合物结构和添加防腐蚀剂来提升材料的抗腐蚀性能。
防腐蚀新技术在海洋工程中的应用
防腐蚀新技术在海洋工程中的应用海洋工程是指在海洋中运用土木、水利、机械、电气等科学技术与管理运用于海洋自然环境和海洋资源开发与利用的综合性工程。
由于海洋环境的特殊性，海洋工程的建造、维护和保养都面临着很大的挑战，而腐蚀问题是海洋工程中一大难题。
腐蚀是指材料、结构、设备等在特定的介质中被化学反应破坏、腐蚀或损伤的现象。
海洋环境中存在大量的盐分、含氧量较高的海水和海洋风力等因素会加速钢结构物的腐蚀速度，对海洋工程的安全和经济性产生不利影响。
目前，防腐蚀的方法主要有涂层、电化学和材料两种方法。
然而，由于传统的防腐蚀技术无法应对海洋环境中的腐蚀挑战，新的防腐蚀技术迫切需要开发。
在防腐蚀方面，新材料技术在海洋工程中的应用越来越普遍。
高分子复合防腐蚀材料、纳米防腐蚀材料等纳米技术及其它新型防腐蚀材料成为新的研究热点，能够有效防止海水腐蚀引起的设备损坏。
这些新材料不仅具有良好的防腐蚀性能，而且具有市场竞争力，因此被广泛应用，例如在海洋能源、海洋运输、海洋油气开发、海底隧道等领域，都有广泛的应用。
同时，防腐蚀新技术也是很重要的。
电化学防腐蚀技术是利用金属材料的电化学反应来提高防腐蚀效率的技术。
此外，利用化学腐蚀反应等物理化学过程来形成钝化层，以增强金属材料的耐腐蚀性也是一种新的技术方法。
此外，非金属材料的防腐蚀也是在海洋工程中应用的趋势。
这些材料具有防水、防潮、耐海水等很好的性能，并且克服了金属材料容易腐蚀的弊端。
综上所述，防腐蚀新技术已成为海洋工程的一个重点方向，各种新型材料和技术的出现给海洋工程的建设和维护带来了更有利的条件。
更好的防腐蚀技术可以提高海洋工程的安全性和经济性，进而提高我国在海洋经济发展中的核心竞争力。
海洋经济是一个与未来有极大关系的行业，防腐蚀技术同样是一个重要的研究方向。
相信，随着科技的不断发展，防腐蚀技术在海洋工程中的应用将会越来越广泛。
海洋工程材料海洋防腐涂层PPT教案
型涂料则是靠溶剂的挥发而沉积干燥成膜。
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7.2涂料的防蚀原理
涂料的防蚀作用通常分为两方面: 1、惰性防蚀作用即屏蔽作用; 2、活性防蚀作用,包括阴极保护作用、钝化作
用等。
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惰性防蚀作用
涂料的惰性防蚀，主要是涂料涂布在物体表面，干燥固 化后能附着于物体表面，形成连续覆盖的漆膜。漆膜能 阻止环境中的水、氧气、氯离子等腐蚀介质渗透到金属 表面，使环境和金属隔离，特别是隔绝氧和水，抑制金 属腐蚀中的阴极去极化反应，从而防止腐蚀。
丙酮：无色透明液体
丁醇：极性溶剂，溶解力较乙醇低，挥发速度慢
乙醇：极性很大的有机溶剂，可作虫胶的溶剂
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辅助材料
为了改善涂料的某些性能，往往使用一些辅助材 料。这些材料的用量很少，只占涂料的百分之几 或千分之几，但在使用了这些辅助材料之后，可 改善涂料的涂装工艺，改善涂料的性能，缩短漆 膜的干燥时间，防止颜料沉淀，提高漆膜的耐久 性。
4）面漆
主要作用是建立起一个耐气候、耐化学侵蚀、防海生物 附着的表面，以及给予装饰性的外观。
不论其作用如何，它们在组分上基本都是相似的，在 其配方中都含有颜料。
表面涂料分为反应型和溶剂型两大类，其区别在于涂
料转化成干膜的机理不同。反应型涂料漆膜干燥固化
是由于氧化或交联 聚合反应，反应为不可逆的。溶剂
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船舶漆 中辅助
材料
催干剂 固化剂 增塑剂 助剂
也称干燥剂，是一种能加速漆膜干燥的物质， 对漆膜中干性油或树脂的氧化聚合起到催化作
用，使漆膜的干燥时间大大缩短。
能与树脂产生固化反应的酸、胺等物 质，在涂料中称为固化剂。
海洋工程中材料腐蚀的防护措施
海洋工程中材料腐蚀的防护措施海洋，占据着地球表面的绝大部分面积，蕴含着丰富的资源和巨大的潜力。
随着人类对海洋的探索和开发不断深入，海洋工程得到了迅速发展。
然而，海洋环境极为复杂和恶劣，其中材料腐蚀问题一直是海洋工程面临的重大挑战之一。
海洋中的盐分、温度、压力、生物等因素都会对工程材料造成严重的腐蚀，这不仅会影响设备的正常运行和使用寿命，还可能导致安全事故和环境污染，给海洋工程带来巨大的经济损失和潜在风险。
因此，采取有效的防护措施来减缓或防止材料腐蚀至关重要。
一、选用耐腐蚀材料在海洋工程中，选择具有良好耐腐蚀性能的材料是预防腐蚀的基础。
一些常见的耐腐蚀材料包括不锈钢、钛合金、铜镍合金等。
不锈钢具有较高的耐腐蚀性，尤其是含钼的不锈钢在海洋环境中表现出色。
钛合金具有优异的耐海水腐蚀性，但其价格相对较高。
铜镍合金在海水中能形成稳定的钝化膜，对海水的腐蚀有较好的抵抗能力。
然而，仅仅依靠材料本身的耐腐蚀性是不够的，还需要综合考虑材料的强度、韧性、加工性能和成本等因素。
在实际应用中，往往会根据具体的工程需求和经济条件，选择合适的材料或对材料进行表面处理，以提高其耐腐蚀性能。
二、表面涂层防护表面涂层是一种常用的海洋工程材料防护手段。
涂层可以将材料与腐蚀介质隔离，从而减缓腐蚀的发生。
有机涂层，如环氧树脂、聚氨酯等，具有良好的附着力和耐水性，能够在材料表面形成一层保护膜。
然而，有机涂层在长期的海洋环境中容易受到磨损、老化和生物附着的影响，需要定期维护和修复。
无机涂层，如热喷涂金属涂层（如锌、铝等）和陶瓷涂层，具有较高的硬度和耐腐蚀性。
热喷涂金属涂层可以通过牺牲阳极的作用对基体材料进行保护，而陶瓷涂层则能提供优异的耐磨和耐腐蚀性能。
此外，复合涂层结合了有机和无机涂层的优点，能够提供更长效的防护效果。
三、阴极保护阴极保护是一种通过向被保护金属结构提供电子，使其电位降低到腐蚀电位以下，从而抑制腐蚀的电化学保护方法。
牺牲阳极阴极保护法是将一种比被保护金属更活泼的金属（如锌、镁等）作为阳极，与被保护金属连接在一起。
海洋防腐材料
海洋防腐材料1 引言海水是自然界中数量最大且具有很强腐蚀性的天然电解质,海水中几乎含有地球上所有化学元素的化合物,成分非常复杂.除此之外,海水中还含有溶解氧、海洋生物和腐败的有机物等.这些物质对各类海上运输工具、采油平台、海洋设备等金属构件造成很大危害,并且随着各国沿海交通运输、工业生产和国防建设的发展,海水和海洋大气腐蚀的威胁也表现得越来越突出,目前较为适用且经济的海洋工程防护方法是涂覆防海水腐蚀的海洋涂料。
为此本文在对船舶涂料的防腐蚀性、水性化和高固体分化关注的同时，对船舱涂料的安全性、防腐长效性等方面进行了较为全面的综述。
2 重防腐涂料重防腐涂料是指在严酷环境中比常规涂料有更长保护期的防腐涂料，具有厚膜、高固体分、双组分等特征。
重防腐是一个系统工程，涉及使用环境评估、材料选择、配套设计、施工质量控制等各方面，并且根据使用环境和维修的难易程度，对不同的使用对象有不同的使用年限要求，对于船舶涂料来说，要求有5 ～ 10年的防护期。
2 ． 1 重防腐底漆重防腐涂料通常由底漆、中间漆和面漆组成。
由于普通面漆的寿命远不及防锈漆，所以底漆的性能尤其重要，无机富锌涂料是被公认的重防腐涂料通用底漆。
目前重防腐涂料体系的问题是缺乏长效的实际使用数据支持，没有有效的加速测试方法。
2 ． 2 玻璃鳞片涂料在涂层上通常存在两大类微孔：分子空隙产生的 10 -5 ～ 10 -7 cm 孔隙，溶剂挥发产生的 10 -2 ～ 10 -4 cm 孔隙。
溶剂挥发产生的孔隙是水汽、盐雾等腐蚀产物渗入的主要通道，在这方面，鳞片涂料有很好的阻挡效果，从而成为重防腐涂料底漆的重要选择。
涂料中的鳞片材料主要有片状的云母、云母氧化铁、石墨、锌粉、不锈钢和玻璃鳞片。
片状云母、云母氧化铁、石墨等由于价格便宜，在船舶防锈涂料中得到大量应用，而玻璃鳞片的价格较贵，只在桥梁等建筑的涂装中最为常用。
随着对舰船涂料更长效的要求，玻璃鳞片类型的重防腐涂料将会得到广泛的应用。
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在具有中等溶解能力的电解液中，铝阳极氧化得到的氧化物膜
为双层结构，一层致密膜，一层有孔的膜。致密膜层通常由无定 形Al2O3组成，而有孔膜层则由-Al2O3组成。
常用的封孔方法：1）阳极化后即在90~98C的热水中封孔；2）
用高压水蒸气封孔；3）在重铬酸盐溶液中处理，让孔中吸附上重 铬酸盐而增强耐腐蚀性能；4）用含镍或钴的重铬酸盐封孔后再在 聚合物中浸渍进行二次封孔。
相同，或者在两种金属连接时用非金属部分隔绝。
⑨ 避免流体对结构的直接冲刷。对于直接处于海洋环境度减小冲刷的力量。 ⑩ 为了确保表面处理、涂装和维护工作的正常进行，不同结构之
由于海水的飞溅，潮起潮落，冲刷实际上是不可避免的。此时，
间在放置时要留有足够的距离。需要具有充足的空间供操作人
6.1.5 钛与钛合金
与铝类似，钛金属本身是活泼金属，其标准电极电位为-1.63V。 但是，在大气或海水环境中，钛金属表面可以生成一层保护性氧 化膜，使其具有优良的耐腐蚀性能。 钛的合金化目的主要是增强其强度。 低于882C时，钛呈密排六方结构，称为α钛；在882C以上时， 钛呈体心立方结构，称为β钛。根据基体的不同，钛合金可分为三 类：α合金[α单相固溶体]，(α+β)合金[双相合金]和β合金[β单相固
微弧氧化相当于阳极氧化的扩充版，高电压，大电流。
微弧阳极氧化与普通阳极氧化工艺的过程和所得膜层性能的比较
并不大（效果很不明显）
铜合金化主要目的：增加硬度
6.1.4 铝与铝合金
和铜相比，铝是活泼金属。铝的标准电极电位是 -1.66V 。但是，
铝的表面可以生成一层致密的、透明的氧化膜 ( 在海洋环境中，
90C以下生成的主要是 -Al2O33H2O)，使得其具有较好的耐腐蚀 性能。和铜类似，铝的合金化的主要目的是增加其硬度。纯铝的 屈服强度仅为 90 MPa，加入少量Zn得到的铝合金的强度达到 200 MPa。而含有铜、镁和少量铬的铝合金的屈服强度高达550 MPa。
在于其中的Cr等成分能在其表面形成耐腐蚀的相应金属氧化膜。
不锈钢中Ni和Cr含量对其在凝析气井中腐蚀性能的影响 Ni% 腐蚀速率 Cr% 腐蚀速率 (mm/a) (mm/a) 0 0.9 0 0.9 3 0.1 2.25 1.25 5 0.075 5 0.525 9 0.05 9 0.04 12 0
面，从而对阴、阳极的反应都有阻碍作用。
6.4 金属的表面转化与强化
6.4.1表面转化
金属表面转化：为了防腐蚀的目的，人为的采用化学处理液与金
属发生化学或电化学反应，使金属表面生产稳定的、与金属表面
结合紧密的薄膜的一种表面处理技术。金属本身要参与反应，这 种表面转化可以看作是金属在受控条件下的腐蚀过程。 常用的表面转化方法有：电化学法和化学法 电化学法：在适当的电解液中，用待转化金属为阳极，通过对金 属施加电流使其发生阳极反应而得到需要的薄膜。电化学法也被 称为阳极化或阳极氧化法。得到氧化物薄膜。 化学法：将待转化金属在化学处理液中浸泡或将化学处理液喷洒
6.1.1 铸铁（含碳量在2 %以上的铁碳合金）
普通铸铁在海水中的腐蚀很严重。但是，它具有优良的加工性能
，容易铸造出复杂形状的零部件。因此，在海水泵、阀门等部件上 有广泛的应用。在铸铁中加入其他金属元素进行合金化，可以提高
铸铁的耐腐蚀性能。合金化后的铸铁称为合金铸铁。
一般在铸铁中加入的其他金属元素有Cu、Sb、Sn、Cr和Ni等。例 如：加入0.5%Cu的铸铁的耐海水腐蚀性已经有明显提高。而在含铜 铸铁中加入Sn或Sb，则可以提高铸铁的析氢过电位，增强其对污染 介质的耐腐蚀性能
到金属上，金属与处理液中的物质发生化学反应而生成需要的薄
膜。化学处理液为草酸盐溶液、磷酸盐溶液、铬酸盐溶液等。
① 电化学表面转化--铝和铝合金阳极氧化
电流效率：当通入一定的电量时，阳极上 生成的氧化物膜的重量的实际值与理论值 的比值。氧化膜生成伴随溶解，导致效率 值偏低。 用来表示阳极化过程效率的常用量还有 “膜比”(膜重与反应消耗的铝的重量的比值) 铝阳极氧化时几种常用电解液的阳极电流效率 电解液 温度/º C 电流效率/% 电流密度/Adm-2 硫酸(15%) 草酸(3%) 1.3 1.3 25 22~30 79.4~63.8 69.8~50.3
溶体]。中国分别以TA、TC、TB表示。
钛和钛合金具有很好的耐常温海水腐蚀性能。甚至在污染海水、 热海水(小于120C)、海泥和流动海水中也有良好的耐腐蚀性能。
但是钛和钛合金的价格较高，影响了它们的应用。
6.2 海洋工程防腐设计原则
在进行设计时，要考虑单一材料自身的性质，相互接触的材料之 间的配合方式等。比如，对于不锈钢螺栓，设计时就要避免选用 铜垫圈。因为铜和钢之间可以形成原电池而加速钢的腐蚀。腐蚀 往往容易从尖端开始，在不影响使用的前提下，端部最好要设计 成弧形。应遵循的原则有： ① 设计时要有足够的腐蚀余量。管道、罐、容器等设备的厚度一 般要设计成可预见的腐蚀深度的两倍 ② 在满足使用需要的前提下，结构要尽量简单，易于触及。减少 缝隙腐蚀和因滞留物引起的死角腐蚀。而且，便于对设备的防 腐蚀施工和保养 ③ 边缘和角顶位置要磨圆或倒角。尖锐的边缘和不规则的表面对
放环境中并不现实。改变环境主要用于管道内壁的防腐蚀等环境
相对封闭和狭小的情况。 4、外加保护层：用耐腐蚀的材料将被保护物和腐蚀环境隔离来达
到防腐蚀目的。
5、阴极保护：使被保护金属作为阴极而得到保护。
6.1 耐海洋腐蚀金属材料简介
通过改变材料自身的成分和/或结构提高其耐腐蚀能力的方法主要 为合金化。这里所讨论的合金包括不锈钢和铜、铝、钛等有色金属 及其合金。
员进行表面处理工作。特别注意的是要具有确保进入箱体构件 和舱室的通道。
6.3 缓蚀剂
为了防止腐蚀，可以改变材料所处的环境，即将环境中可以腐蚀 材料的成分除去或在环境中加入某些物质阻止腐蚀因素与材料的 反应。但是，在大多数情况下，特别是对于海洋等容量大、不可 控的环境，改变环境几乎是不可能的或得不偿失的。因此，环境 主要指的是相对封闭的循环系统，如管道、交换器内部等。改变 的方式主要指加入缓蚀剂。 缓蚀过程：向腐蚀介质(环境)中加入的少量或微量化学物质，通过
线正移；c：混合型缓蚀剂同时使阴极极化曲线负移、阳极极化曲
线正移、阴极和阳极极化曲线斜率增加。
6.3.1阳极型缓蚀剂
阳极型缓蚀剂包括铬酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐、钼酸盐、硼酸盐、
硅酸盐等。阳极型缓蚀剂缓蚀的作用方式有几种： ① 使金属发生钝化。在中性含氧的水溶液加入这种缓蚀剂时，金
属表面氧化，形成致密氧化层而钝化，或修复不完整钝化膜。
6.1.3 铜与铜合金
电极极化：电子运动速度 > 化学反应速度，阳极电位↑，阴极电位 ↓，腐蚀原电池电极电位差↓ ，电化学腐蚀↓ 。 铜：电位 + 0.34V，在 海水中不易发生析氢腐 蚀。但由于氧的去极化 作用（氧在阴极发生还 原反应），铜在海水中
也会发生腐蚀。
对于铜来说，合金化对 提高其耐腐蚀性的意义
于设备的涂装、电镀和热浸镀等保护处理都是不利的。
④ 对于暴露于大气的结构，设计时要力求使空气在结构上容易流 通，使得水蒸气不容易在结构上停留，或完全隔离。若能钝化 则可完全浸渍。
⑤ 设计时要使结构防止沉积和滞留，容易排水、检查和清洗。比
如，尽量设计成有倾斜面或斜角的凸形而不是凹形。
不当的设计 稍好的设计 恰当的设计
6.1.2 不锈钢（含碳量不高于1.2%、含Cr量不低于10.5%的钢）
钢是含碳量低于2%的铁碳合金，也被称为碳钢或碳素钢。碳钢 中可含有少量其他元素，如Si、Mn、S、P等。普通碳钢在海水 中的腐蚀非常严重。通过加入Ni、Cr等元素对普通碳钢进行合 金化可以增强其耐腐蚀性能。不锈钢之所以能够耐腐蚀的原因
6.3.2 阴极型缓蚀剂
阴极型缓蚀剂只影响腐蚀反应的阴极过程，而不影响阳极过程
作用方式主要包括：
重金属离子在阴极反应区还原而析出，这些金属可提高析氢过电
位，阻碍氢离子在阴极区的还原反应，最终起到缓蚀的作用。
N2H4等则通过与氧的反应降低氧的浓度，以起到缓蚀作用 Ca(HCO3)2、ZnSO4等则是通过阳离子与阴极反应产生的氢氧根反 应生成难溶物质沉积在金属上、阻碍了氧向阴极的扩散、使其不能 进行阴极反应，实现缓蚀作用。不管用量是否足够，都会产生保护
② 电化学表面转化--铝和铝合金的微弧阳极氧化
处理过程：将工件作为阳极浸入电解质溶液中，施加电压使铝 或铝合金的表面微孔中产生电火花或微弧放电，这样在铝或铝合 金的表面将生成一层致密的氧化物陶瓷膜。这层陶瓷膜一般被分 为结合层、致密层和表面层，但三层之间并没有明显的界面；膜 层的总厚度一般为 20~300m，最厚可达 400m；三层膜的每层中 都含有大量的-Al2O3成分，致密层中-Al2O3成分可达60%以上。 表面转化膜层（致密的陶瓷膜）：耐腐蚀性高，在5%盐雾试验 时的承受时间在1000h以上；与基体的结合牢固，结合强度可达到 2.04~3.06MPa；膜层导热系数小，有很好的隔热能力。
第六章 海洋材料防腐蚀工程
耐海洋腐蚀金属材料简介
防腐蚀设计一般原则
缓蚀剂 金属表面转化与强化
外加涂层 包覆、衬里与阴极保护
应用于海洋工程中的材料中金属材料用量最大，腐蚀情况也最 为显著，因此，海洋材料防腐蚀讨论的“材料”仅限于金属。 材料的防腐蚀主要思路可以分为五个方向： 1、提高自身素质：选用耐腐蚀材料或通过改变材料自身的成分和 /或结构提高其耐腐蚀能力。 2、进行适当的设计：在对构件进行设计时就遵循防腐蚀原则，进 行合理的结构设计，减少构件的局部腐蚀。 3、改变环境：将环境中可以腐蚀材料的成分除去或在环境中加入 某些物质阻止腐蚀因素与材料的反应。改变环境以减缓腐蚀在开
物理吸附、化学吸附或反应而阻止或减缓金属在腐蚀介质中的腐
蚀速率。缓蚀剂也叫腐蚀抑制剂或阻止剂。 缓蚀剂的作用机理：影响金属电化学腐蚀过程的阴极或/和阳极过