关于海洋工程结构与船舶防腐蚀技术措施的探讨

关于海洋工程结构与船舶防腐蚀技术措施的探讨

发表时间：2019-10-31T14:43:10.477Z 来源：《基层建设》2019年第22期作者：何越桥1 潘荣瑜2 张飞龙3

[导读] 摘要：船舶在海洋环境中，不仅受海水强烈的腐蚀，还受到海洋微生物的腐蚀，严重影响着船舶的正常航行.论文介绍了海洋工程结构与船舶的腐蚀现状，探讨了海洋工程结构与船舶防腐蚀技术的措施，对船舶防腐蚀的可持续发展具有现实意义。

1.江苏扬子鑫福造船有限公司江苏泰兴 225453；

2.新大洋造船有限公司江苏扬州 225107；

3.新大洋造船有限公司江苏扬州 225107

摘要：船舶在海洋环境中，不仅受海水强烈的腐蚀，还受到海洋微生物的腐蚀，严重影响着船舶的正常航行.论文介绍了海洋工程结构与船舶的腐蚀现状，探讨了海洋工程结构与船舶防腐蚀技术的措施，对船舶防腐蚀的可持续发展具有现实意义。

关键词：船舶腐蚀；防腐措施；海洋工程结构；分析探讨

1海洋工程结构与船舶的腐蚀现状

海洋腐蚀现象给海洋工程与产业带来无法估算的危害与损失。海洋占地球面积的７０％以上，现在人类活动逐步延伸到海洋的各个角落，海洋产业与航海业成为推动世界经济发展的支柱性产业。海洋运输为９０％以上的国际贸易提供动力，应该说海洋运输是国际贸易得以持续发展的基础。海上作业平台是开展海洋石油、天然气开发的关键环节，海上风电设备让清结能源为人类提供服务。所以，海洋为人类带来巨大的产出效益。

目前对开发海洋资源造成最大困扰的是船舶和工程结构的腐蚀问题，每年因此而导致的损失都会占我国ＧＤＰ总数的５％。很多基础设备与设施因腐蚀而报废，是海洋设备损坏最重要的原因。我国现在腐蚀损失的程度要远远超过发达国家的损失，世界上通常认为海洋腐蚀导致的经济损失要高于自然灾害带来的经济损失。运用科学有效的方式，降低海洋腐蚀导致的经济损失，具有特别巨大的潜力空间。

海洋具有特别恶劣的环境，尽管现在腐蚀损失的权威、详细数据还比较缺乏，但因为海水中含有大量的氧气、微生物、盐分，这些因素为高腐蚀提供必须条件，造成特别严重的海洋腐蚀现象。按照我国划分的环境腐蚀等级，最严重的一类是海洋腐蚀，因为海水飞沫中的盐分含量特别大，以至于海岸线２００米范围内的腐蚀现象都比较严重。船舶和海洋工程结构处于海洋的深处，一定会面临着大量腐蚀，影响到设备的使用效果和寿命，以至于船舶和海洋工程结构的可靠性与安全性遭受巨大的挑战，特别需要增强船舶与海洋工程结构的技术水平，寻找到性能更好的防腐材料，让海洋中设备的安全性及可靠性得到全面保障。

我国拥有广阔的海洋面积、漫长的海岸线，我国在海洋石油天然气开发平台、船舶运输、海底管线等行业中投入的设备量不断增加，大部分材料由混凝土和金属构成，如果预防海洋腐蚀的方法不到位，在很短的时间内就会产生较为严重的腐蚀现象和经济损失，甚至造成设备报废。所以，全面维护船舶和海洋工程设备、设施，提高防腐措施是特别关键的基础性工作。

2关于海洋工程结构的探讨

海洋工程构筑物大致分为：海岸工程（钢结构、钢筋混凝土）、近海工程（海洋平台、钻井、采油、储运）、深海工程（海洋平台、钻井、采油、储运）、海水淡化、舰船（船体、压载舱、水线以上），简称为船舶与海洋工程结构。船舶与海洋工程结构的主要失效形式包括：均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、腐蚀/磨损、海生物（宏生物）污损、微生物腐蚀、H2S与CO2腐蚀等等。控制船舶和海洋工程结构失效的主要措施包括：涂料（涂层）、耐腐蚀材料、表面处理与改性、电化学保护（牺牲阳极、外加电流阴极保护）、缓蚀剂、结构健康监测与检测、安全评价与可靠性分析及寿命评估。

从腐蚀控制的主要类型看，涂料（涂层）是最主要的控制方法、耐腐蚀材料次之，表面处理与改性是常用的腐蚀控制方法，电化学保护（牺牲阳极与外加电流）是海洋结构腐蚀控制的常用手段，缓蚀剂在介质相对固定的内部结构上经常使用，结构健康监测与检测技术是判定腐蚀防护效果、掌握腐蚀动态以及提供进一步腐蚀控制措施决策和安全评价的重要依据，腐蚀安全评价与寿命评估是保障海洋工程结构安全可靠和最初设计时的重要环节。建立全寿命周期防护理念，结合海洋工程设施的特点及预期耐用年数，在建设初期就重视防腐蚀方法，通过维修保养实现耐用期内整体成本最小化并保障安全性，是重大海洋工程结构值得重视的问题。

3关于船舶防腐蚀技术措施的探讨

现在船舶均采用阴极保护技术和涂料保护相互协作的方式进行防腐，根据各种设施的使用环境和要求不同，各部分使用不同的防腐涂层，阴极保护的方式也有不同。从最初设计建造船舶时的材料选用，到船舶使用时的修理维护，直至船舶退役，船舶的腐蚀控制都是必须要考虑的。

3.1防护系统

船舶的外体防护系统的存在是为了更好的保护船舶的船体，以免遭受海水腐蚀侵害的主要系统。当下所使用的外体保护系统有以下两种：船舶的防腐蚀涂漆系统和这个船舶的外加电流或牺牲阳极的阴极保护系统。两种系统彼此相互作用着，产生足够保护船体免被海水免腐蚀侵害的能力。当然这其中也包含其他几个因素，工作人员定期对使用中的船舶船体检验中发现，船体里面包括了许多有关这两个复杂的系统在彼此相互作用情况下的信息，与此同时，工作人员还提供了详细的数据统计。由此可知，这些船舶船体的防护系统其实本身已经处于有效的边缘和失效的状态，是十分危险的存在。相反，对于外加电流阴极保护系统来说，阈值的变化是糟糕的，数据所显示出来的情况是近年来由于船舶不断经受海水的浸泡，因此这些船舶船体表面人为观察到的是裸金属的10%。因此只要是那些装有牺牲阳极的船舶，它们在任何时间观察到的阈值数据都要提前做出关键步骤——船体的电位检测。

3.2船舶防腐设计

合理的防腐设计是控制船舶腐蚀的关键因素，建造材料的选取、船舶结构的设计以及船舶建造工艺等都会对船舶的腐蚀造成影响。

首先造船选用的钢材不但要有较高的强度和韧度、耐压耐磨，而且在海水环境中必须具有较好的耐腐蚀性能。除了钢铁材料外，耐海水腐蚀性强的钛合金、密度较低的铝合金以及一些复合材料也被应用于船舶制造。近年来，玻璃钢复合材料具有质轻、强度高、冲击韧性好、耐腐蚀好、抗海生物附着等特点，在造船方面广泛应用。美国的玻璃钢渔船已占渔船总量的90%；我国相对较少，还不到1%，有很大的发展空间。另外在同一艘船上选用不同材料时应尽量避免异种金属部件的直接连接，防止电偶腐蚀发生。异种金属相互连接时，应在不同金属之间加电绝缘，同时杜绝大阴极小阳极情况的发生。

在船舶结构设计中，要重视改善结构腐蚀环境。在船舱死角、缝隙等易发生腐蚀的位置开设流水孔，预防积水造成潮湿的腐蚀环境。使用电子设备的过程中，严格注意接线的正负极，防止杂散电流从水下船体外表面流向海水使钢板发生腐蚀。