十大海洋腐蝕防護(hù)技術(shù)

1、精品文檔盤點(diǎn)十大海洋腐蝕防護(hù)技術(shù)前言海洋工程構(gòu)筑物大致分為：海岸工程 ( 鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土 ) 、近海工程 ( 海洋平臺、鉆井、采油、儲運(yùn) ) 、深海工程 ( 海洋平臺、鉆井、采油、儲運(yùn) ) 、海水淡化、艦船 ( 船體、壓載艙、水線以上 ) ，簡稱為船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)。船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)的主要失效形式包括：均勻腐蝕、點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞、腐蝕 / 磨損、海生物 ( 宏生物 ) 污損、微生物腐蝕、 H2S 與 CO2腐蝕等等?？刂拼昂秃Ｑ蠊こ探Y(jié)構(gòu)失效的主要措施包括：涂料 ( 涂層 ) 、耐腐蝕材料、表面處理與改性、電化學(xué)保護(hù)( 犧牲陽極、外加電流陰極保護(hù) ) 、緩蝕劑、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與檢測

2、、安全評價(jià)與可靠性分析及壽命評估。從腐蝕控制的主要類型看 ( 表 1) ，涂料( 涂層 ) 是最主要的控制方法、耐腐蝕材料次之，表面處理與改性是常用的腐蝕控制方法，電化學(xué)保護(hù) ( 犧牲陽極與外加電流) 是海洋結(jié)構(gòu)腐蝕控制的常用手段，緩蝕劑在介質(zhì)相對固定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)上經(jīng)常使用，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與檢測技術(shù)是判定腐蝕防護(hù)效果、掌握腐蝕動(dòng)態(tài)以及提供進(jìn)一步腐蝕控制措施決策和安全評價(jià)的重要依據(jù)，腐蝕安全評價(jià)與壽命評估是保障海洋工程結(jié)構(gòu)安全可靠和最初設(shè)計(jì)時(shí)的重要環(huán)節(jié)。建立全壽命周期防護(hù)理念，結(jié)合海洋工程設(shè)施的特點(diǎn)及預(yù)期耐用年數(shù)，在建設(shè)初期就重視防腐蝕方法，通過維修保養(yǎng)實(shí)現(xiàn)耐用期內(nèi)整體成本最小化并保障安全性，是重大

3、海洋工程結(jié)構(gòu)值得重視的問題。表 1 腐蝕防護(hù)方法及中國的防腐蝕費(fèi)用比例。1 歡迎下載精品文檔一、防腐涂料 ( 涂層 )涂料是船舶和海洋結(jié)構(gòu)腐蝕控制的首要手段。 海洋涂料分為海洋防腐涂料和海洋防污涂料兩大類。按防腐對象材質(zhì)和腐蝕機(jī)理的不同，海洋防腐涂料又可分為海洋鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料和非鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料。海洋鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料主要包括船舶涂料、集裝箱涂料、海上橋梁涂料和碼頭鋼鐵設(shè)施、輸油管線、海上平臺等大型設(shè)施的防腐涂料；非鋼結(jié)構(gòu)海洋防腐涂料則主要包括海洋混凝土構(gòu)造物防腐涂料和其他防腐涂料。海洋防腐蝕涂料包括車間底漆、防銹涂料、船底防污涂料、壓載艙涂料、油艙涂料、海上采油平臺涂料、濱海橋梁保護(hù)涂料以及相關(guān)工

4、業(yè)設(shè)備保護(hù)涂料。海洋防腐涂料的用量大，每萬噸船舶需要使用 45 萬升涂料。涂料及其施工的成本在造船中占 10%15%，如果不能有效防護(hù)，整個(gè)船舶的壽命至少縮短一半，代價(jià)巨大。海洋防腐領(lǐng)域應(yīng)用的重防腐涂料主要有：環(huán)氧類防腐涂料、聚氨酯類防腐涂料、橡膠類防腐涂料、氟樹脂防腐涂料、有機(jī)硅樹脂涂料、聚脲彈性體防腐涂料以及富鋅涂料等，其中環(huán)氧類防腐涂料所占的市場份額最大，具體見表2。實(shí)際上，從。2 歡迎下載精品文檔涂料使用的分類看，涂料可以分為：底漆、中間漆和面漆。其中，底漆主要包括富鋅底漆 ( 有機(jī)：環(huán)氧富鋅；無機(jī)：硅酸乙酯 ) 、熱噴涂鋁鋅；中間漆主要有環(huán)氧云鐵、環(huán)氧玻璃鱗片；面漆包括聚氨酯、丙烯酸

5、樹脂、乙烯樹脂等。表 2 我國重防腐涂料的種類與比例我國重防腐涂料增長率較快， 2012 年我國涂料總產(chǎn)量 1270 萬 t ，居世界第一位，但企業(yè)數(shù)量多，單產(chǎn)低。我國涂料生產(chǎn)企業(yè)有上萬家，但產(chǎn)量在 5000t 以上的涂料企業(yè)不足 10%。美國涂料年生產(chǎn)總量約 700 萬 t ，廠家只有 400 多個(gè)。日本是世界第 3 大涂料生產(chǎn)國，總產(chǎn)量 200 萬 t ，生產(chǎn)企業(yè)只有 167 家。我國涂料公司的產(chǎn)值低：從企業(yè)銷售額來看，我國最大的涂料公司的年銷售額不足 AkzoNobel( 阿克蘇諾貝爾 ) 公司的 1/50 。此外，我國許多涂料公司的產(chǎn)品質(zhì)量還有待進(jìn)一步提高。我國雖有先進(jìn)的納米復(fù)合涂料技

6、術(shù)，但其產(chǎn)量還需要進(jìn)一步擴(kuò)大。到現(xiàn)在為止，全世界主要重防腐涂料已全部進(jìn)入中國。 在技術(shù)要求較高的集裝箱和船舶涂料領(lǐng)域，外資和合資企業(yè)的產(chǎn)品占據(jù)了我國 80%以上的市場份額 ( 表 3) ； 20 世紀(jì) 90 年代末，國際著名的船舶涂料公司基本上都已進(jìn)入中國， 并在中高端市。3 歡迎下載精品文檔場占據(jù)相當(dāng)大的份額，例如海上石油鉆井平臺和海上設(shè)施所用的重防腐涂料被Jotun( 佐敦 ) 、Hempel(赫普 ) 、AkzoNobel、PPG和日本關(guān)西等公司所壟斷，其中Jotun 公司就占有海洋工程領(lǐng)域 60%的市場份額；到目前為止，我國 95%的船舶涂料市場均為國外公司所壟斷。值得欣慰的是，由于中

7、國有先進(jìn)的納米技術(shù)，最近國外兩大海洋涂料公司 (Jotun 、Hempel)開始批量采購我國的納米氧化物濃縮漿，并按照指定的工藝制備先進(jìn)的船舶用納米復(fù)合涂料，已開始應(yīng)用到船舶中在我國重防腐涂料市場里，曾經(jīng)我國最大的國營重防腐涂料廠 上海涂料公司麾下的開林造漆廠， 采取合資的方法經(jīng)營， 2009 年，該廠在這一領(lǐng)域銷售額增加 10%，其中包括鋼結(jié)構(gòu)涂料 60%，船舶涂料 40%。表 3 2009 年國外涂料企業(yè)等在我國重防腐蝕涂料各領(lǐng)域中的市場份額值得指出的是：船舶涂料不僅技術(shù)要求高 ( 例如：壓載艙涂料在苛刻環(huán)境下工作，且屬于關(guān)鍵部位， 要符合國際海事組織 (IMO) 的 PSPC標(biāo)準(zhǔn)、有船級

8、社的證書，目前都采用國外產(chǎn)品 ) ，更要求滿足 5 年維修壽命，生產(chǎn)企業(yè)的資質(zhì)和認(rèn)證齊全；同時(shí)，船舶涂料的種類多，配套性要好；還需要建立全球售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò) (24h 到位 ) ，方便維護(hù)。我國一般的涂料企業(yè)都難以達(dá)到這些要求，導(dǎo)致我國涂料企業(yè)難以進(jìn)入船舶涂料的市場競爭中，這是我國海洋涂料幾乎全面被國外占領(lǐng)的主要原因。未來海洋重防腐涂料的發(fā)展方向是：環(huán)保、節(jié)能、省資源、高性能和功能化。例如：低表面處理防銹涂料不但可以減輕表面處理的壓力，避免預(yù)處理對環(huán)境造成的污染，并可節(jié)約大量維修費(fèi)用；無鉛無鉻化是無公害高性能防銹顏料和填料的發(fā)展方向；水性無機(jī)富鋅涂料作為零VOC的環(huán)保型水性防腐涂料被廣泛。4 歡迎

9、下載精品文檔應(yīng)用；無溶劑涂料是研究的熱點(diǎn)，主要有無溶劑環(huán)氧涂料、無溶劑聚脲和聚氨酯涂料；納米粒子的引入可以改善涂料流變性，提高涂層附著力、涂膜硬度、光潔度和抗老化性能，是重要的發(fā)展方向之一；超耐候性面漆 氟碳樹脂及含氟聚氨酣等改性材料是面漆基料的極佳選擇，除用于船殼漆外，還可用于接觸強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的內(nèi)艙涂料等。換句話說，高固體化、無溶劑化 ( 包括粉末涂料化 ) 或弱溶劑化、水性化、無重金屬化、高性能化、多功能化、低表面處理化、省資源化以及智能化等是涂料發(fā)展的國際趨勢。二、防污涂料海水全浸環(huán)境中， 船舶和鋼樁、平臺、管線等移動(dòng)和固定工程設(shè)施都不可避免遭受海洋污損生物附著影響，造成生物污損。船體附著

10、的藤壺等污損生物，能使船舶航行阻力增加 15%，燃油費(fèi)上升 40%50%。防污涂料是海洋涂料中的一個(gè)特殊品種， 其主要目的是阻止海洋生物對海洋構(gòu)筑物的附著、污損，保持船底或海洋結(jié)構(gòu)的光滑、清潔。防污涂料無論是基于低表面能、還是自拋光概念，都要在涂料中添加 “毒素 ” 防污劑。傳統(tǒng)的防污涂料種類很多，其中無機(jī)類包括氧化亞銅 ( 也有其他的銅化合物，如硫氰酸亞銅等) 、氧化汞 ( 雖有效但污染環(huán)境，早已禁用 ) 、氯化鋅 ( 輔助防污劑 ) 等，有機(jī)類包括有機(jī)錫化合物 ( 三丁基錫 TBT或三苯基錫化合物 TPT，已被禁用 ) 、有機(jī)氧化合物(DDT，它對藤壺有特效，但DDT太穩(wěn)定，不易降解，污染

11、環(huán)境，已在全世界被禁用) 。我國對海生物污損的防護(hù)研發(fā)起步晚， 1966 年成立了全國性攻關(guān)會戰(zhàn)組 ( 跨行業(yè)、跨地區(qū)，科研、生產(chǎn)、使用 3 結(jié)合 ) ，歷經(jīng) 15 年，縮小了有機(jī)錫 (TBT) 類防污涂料與國外技術(shù)水平的差距，但基礎(chǔ)材料與關(guān)鍵技術(shù)仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外。我國擁有 30 余萬艘近海船舶，過去一直普遍使用含TBT、DDT防污涂料，嚴(yán)重污染了海。5 歡迎下載精品文檔洋環(huán)境。隨著世界海洋工業(yè)的迅速發(fā)展和環(huán)境保護(hù)法對船舶工業(yè)的影響，高污染的涂料將會逐步禁止使用，我國履行國際公約，2008 年全面禁止生產(chǎn)和使用含三丁基錫 TBT防污涂料， 2009 年全部停止溶劑法氯化橡膠生產(chǎn)線，2010 年

12、全面禁止使用含 DDT船底防污涂料，并逐步限制含鉻防銹涂料，同時(shí)把含氧化亞銅防污涂料列入 “高污染、高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn) ”名單，規(guī)定氧化亞銅作防污濟(jì)是過渡性措施。到2025 年，北美的小型船舶將禁止使用防污涂料。所以，發(fā)展防污涂料的環(huán)境友好的替代防污技術(shù)顯得十分緊迫。我國對于生物污損的發(fā)生機(jī)制及基于仿生原理進(jìn)行防污控制的材料方面開展了一系列研究。先后探討了硫酸鹽還原菌 (SB)為主要構(gòu)成的生物膜的形成機(jī)制，并篩選出了可以對該膜進(jìn)行溶解破壞的蛋白酶， 溶解消除率可達(dá) 85%以上；研究了表面能、表面結(jié)構(gòu)特征、彈性模量等對生物附著的影響規(guī)律，利用化學(xué)分子自組裝的方法實(shí)現(xiàn)了對仿生表面微結(jié)構(gòu)的制備，建立了對防污

13、表面微結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行表征的方法，可以同時(shí)滿足對石莼孢子和硅藻在不同結(jié)構(gòu)特征表面的附著情況進(jìn)行預(yù)測的要求。從發(fā)展趨勢來看，探清影響生物附著發(fā)生時(shí)與材料表面作用的內(nèi)在本質(zhì)因素并發(fā)展環(huán)境友好防污材料是重點(diǎn)。從本質(zhì)上看，生物的附著是其分泌的黏附蛋白和材料表面之間的化學(xué)結(jié)合的過程，所以探清這種吸附界面間的化學(xué)作用機(jī)理是未來發(fā)展的關(guān)鍵。污損生物存在種類多樣和附著機(jī)制復(fù)雜的特點(diǎn)，但是與材料表面接觸并通過黏附蛋白與表面結(jié)合作用達(dá)到足夠的附著力是其中的必要條件，因此對環(huán)境友好材料的發(fā)展應(yīng)從抑制生物與材料表面的接觸，降低黏附蛋白活性結(jié)構(gòu)的吸附作用，使之無法形成足夠的附著力等方面來進(jìn)行考慮。我國學(xué)者利用天然辣素的固有

14、環(huán)境友好特性、 異噻唑啉酮防污劑的防污活性以及含辣素功能結(jié)構(gòu)樹脂 ( 高分子 ) 和丙烯酸鋅 / 銅樹脂體系，研發(fā)出了環(huán)境友好型自。6 歡迎下載精品文檔拋光防污涂料，在黃渤海、東海、南海 3 個(gè)海區(qū)使用，達(dá)到 1224 個(gè)月防污期效，該涂料從技術(shù)上打破了國外壟斷。近年來，我國學(xué)者通過把納米材料添加到涂料中也表現(xiàn)出良好的耐污性。目前，防污涂料的壽命已經(jīng)從 3 年提高到 5 年，甚至最近進(jìn)一步提高到 7.5 年。從防污涂料的應(yīng)用狀況看，無論樹脂體系、防污劑體系、復(fù)配技術(shù)及市場，國外公司均處于主導(dǎo)地位。我國南海平臺容易生長海生物，目前沒有特效的長效防污防腐配套體系，有待國內(nèi)自主開發(fā)。三、耐腐蝕材料海

15、洋中使用的耐腐蝕材料包括：耐海水腐蝕鋼、耐腐蝕鋼筋、雙相不銹鋼、鈦合金、銅合金、復(fù)合材料、高分子材料、高性能混凝土等。金屬和鋼筋混凝土的使用量最大。耐腐蝕金屬材料是通過調(diào)整金屬材料中的化學(xué)元素成分、 微觀結(jié)構(gòu)、腐蝕產(chǎn)物膜的性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)降低電化學(xué)腐蝕的反應(yīng)速度，從而可以顯著改善金屬材料的耐腐蝕性。美國從 1936 年開始研制耐海水腐蝕鋼， 到 1951年研制成功了 “Mariner ”鋼。法國研制出 CrAl 系的耐海水腐蝕鋼 APS系列。日本的幾大鋼廠也已研制出不同的系列，如新日鐵 Mariloy 系列鋼、JFE 海洋系列鋼、三菱制鋼 NEPTEN50與 60、神戶制鋼所 TAICO M50A.

16、B.C。德國研發(fā)出 HSB55C鋼(Ni CuMo系) 。我國從 1965 年起開始研制耐海水腐蝕鋼，主要有 Cu系、 PV 系、 PNb e 系和 Cr Al 系等類型，如 08PV、08PV e 、10CrPV等，但與國外比較，我國的耐海水腐蝕鋼還有待進(jìn)一步研發(fā)。近年來日本已經(jīng)在船舶上使用免涂裝的耐腐蝕鋼，已有20 多條船采用了耐腐蝕鋼，日本在極力推薦使之成為國際標(biāo)準(zhǔn)用鋼。此外，運(yùn)動(dòng)部件還需要考慮耐腐蝕性與耐磨損性能的相互協(xié)調(diào)，同時(shí)具有耐腐蝕磨損的能力。7 歡迎下載精品文檔四、浪花飛濺區(qū)包覆技術(shù)為了有效控制浪花飛濺區(qū)的嚴(yán)重腐蝕， 基于把腐蝕介質(zhì)與材料隔離的原理，日本提出采用局部包覆耐腐蝕蒙

17、乃爾合金、中間填充緩蝕油膏的方法，隨后又進(jìn)一步改進(jìn)包覆材料，現(xiàn)已經(jīng)產(chǎn)業(yè)規(guī)?；瘧?yīng)用。我國侯保榮院士通過引進(jìn)、消化吸收、再創(chuàng)新，把浪花飛濺區(qū)包覆技術(shù)成功用于我國青島區(qū)域的海洋大橋、近海平臺以及海上風(fēng)電基礎(chǔ)部位浪花飛濺區(qū)的示范工程中，采用氧化聚合型包覆防腐技術(shù)用于螺栓與法蘭等異型結(jié)構(gòu)、橋梁的拉索與防水套、風(fēng)電大氣區(qū)的焊接部位等的示范工程中，實(shí)現(xiàn)了不依靠日本獨(dú)立使用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行水下施工。浪花飛濺區(qū)保護(hù)罩復(fù)層礦脂包覆防腐材料技術(shù)采用優(yōu)良的緩蝕劑成分和能隔絕氧氣的密封技術(shù)，系統(tǒng)由 4 層緊密相連的保護(hù)層組成，即礦脂防蝕膏、礦脂防蝕帶、緩沖層和防蝕保護(hù)罩，分成若干個(gè)系列，對規(guī)則和非規(guī)則設(shè)施均可以實(shí)施保護(hù)，目

18、前已制定出企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)的有效腐蝕防護(hù)效果達(dá)30 年以上。防蝕保護(hù)罩主要是采用玻璃鋼或者增強(qiáng)玻璃鋼防護(hù)材料。如果采用更耐蝕的金屬材料( 例如鈦合金) ，將使該技術(shù)具有更好的防腐性能和耐沖擊性能，也將具有更便捷的施工流程。在眾多防腐材料中，鈦合金無疑是最佳的選擇之一。鈦合金強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐海水腐蝕性好。 我國在鈦合金的研究、 生產(chǎn)和加工制造方面也都有豐富的經(jīng)驗(yàn)，特別是近年來，鈦合金的價(jià)格趨于下降。日本已將鈦合金應(yīng)用于羽田機(jī)場跑道鋼樁的浪花飛濺區(qū)保護(hù)。通過進(jìn)一步對鈦合金保護(hù)罩在材質(zhì)、模具和耐腐蝕性等方面的深入研究，完全有可能應(yīng)用于復(fù)層礦脂包覆防腐技術(shù)。此外，也初步研發(fā)了一種防污膠帶材料， 這種

19、防污膠帶可以直接貼到船舶等設(shè)施表面，替代防污涂料。五、表面處理與表面改性改性或稱為表面處理，是采用化學(xué)物理的方法改變材料或工件表面的化學(xué)成分或組織結(jié)構(gòu)以提高部件的耐腐蝕性。化學(xué)熱處理( 滲氮、滲碳、滲金屬等 ) 、激光。8 歡迎下載精品文檔重熔復(fù)合、離子注入、噴丸、納米化、軋制復(fù)合金屬等是比較常用的表面處理方法。前 3 種是改變表層的材料成分，中間兩種是改變表面材料的組織結(jié)構(gòu)，后者則是在材料表面復(fù)合一層更加耐腐蝕的材料。雖然對于大面積的海上構(gòu)筑物可以采用重防腐涂料等防護(hù)技術(shù)，但對于許多形狀復(fù)雜的關(guān)鍵部件，如管件、閥門、帶腔體、鋼結(jié)構(gòu)螺栓、接頭等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零部件，在其內(nèi)部刷涂層比較困難，傳統(tǒng)的防

20、腐涂料無法進(jìn)行有效保護(hù)并很難達(dá)到使用要求。因此一方面通過提高材料等級來防腐，例如：使用黃銅、哈氏合金、蒙乃爾合金、鈦等金屬材料來制作復(fù)雜的零部件。另一方面，亟需發(fā)展先進(jìn)的低成本表面處理等防腐技術(shù)。例如：隨著超深、高溫、高壓、高硫、高氯和高二氧化碳油氣田尤其是海上油氣田的相繼投產(chǎn)，傳統(tǒng)單一的材料及其防腐技術(shù)已不能滿足油氣田深度開發(fā)的需要，雙金屬復(fù)合管的應(yīng)用正在迅速擴(kuò)大，即采用更耐腐蝕的材料作為管道的內(nèi)層金屬實(shí)現(xiàn)抗腐蝕。鈦合金密度小、 比強(qiáng)度高、可加工性好及耐海水腐蝕性強(qiáng)， 是一種優(yōu)異的船舶材料。常常可用作復(fù)合材料的頂層 ( 當(dāng)然也可以單獨(dú)使用 ) 以耐腐蝕。然而鈦合金較低的耐磨性能、耐高溫氧化性

21、能及其對異種金屬的電偶腐蝕等制約了其在船舶中的實(shí)際應(yīng)用。通過微弧氧化在鈦合金表面原位生長氧化物陶瓷層，可顯著改善鈦合金的以上性能。對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件，常采用化學(xué)鍍鎳進(jìn)行表面處理。近年來銀/ 鈀貴金屬納米膜化學(xué)鍍是一種新的方法，它與基體形成化學(xué)電偶，銀/ 鈀將誘使基體金屬陽極鈍化或在鈍化膜被破壞時(shí)在鈀提供的陽極電流作用下將有更好的自修復(fù)能力，從而起到較好的防護(hù)作用。海洋工程中使用的關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部件， 如柴油機(jī)汽缸套、 燃機(jī)輪機(jī)葉片、 傳動(dòng)系統(tǒng)減速箱、齒輪、蝸輪、蝸桿、各類傳動(dòng)軸、鉆鋌、鉆頭、井下打孔工具、穩(wěn)定器、。9 歡迎下載精品文檔推進(jìn)器、滾軸等，常服役于高溫、高壓、高濕、高磨損、高沖蝕等惡劣環(huán)境條

22、件下，其腐蝕、磨損速率比陸地嚴(yán)重?cái)?shù)倍以上。這些關(guān)鍵部件發(fā)生故障，除了要負(fù)擔(dān)新件的高額成本外，還要承擔(dān)由此造成的重大停工、停產(chǎn)損失甚至包括人員傷亡損失。關(guān)鍵部件的安全運(yùn)行與高可靠性往往標(biāo)志著一個(gè)國家海洋工程裝備技術(shù)的先進(jìn)程度。這些部件通常都需要進(jìn)行表面處理或改性。以先進(jìn)熱噴涂技術(shù)、 先進(jìn)薄膜技術(shù)、 先進(jìn)激光表面處理技術(shù)、 冷噴涂為代表的現(xiàn)代表面處理技術(shù)，是提高海洋工程裝備關(guān)鍵部件性能的重要技術(shù)手段。超音速火焰噴涂 (HVOF)是 20 世紀(jì) 80 年代出現(xiàn)的一種熱噴涂方法， 它克服了以前的熱噴涂涂層孔隙多、結(jié)合強(qiáng)度不高的弱點(diǎn)。HVOF制備耐磨涂層替代電鍍硬鉻層是其最典型的應(yīng)用之一，已應(yīng)用在球閥、

23、艦船的各類傳動(dòng)軸、起落架、泵類等部件中。近年來，低溫超音速火焰噴涂 (LTHVOF)以其焰流溫度低、 熱量消耗少、沉積效率高而成為 HVOF的發(fā)展趨勢。應(yīng)用 LTHOVF可獲得致密度更高、結(jié)合強(qiáng)度更好的金屬陶瓷涂層、金屬涂層。如：在鋼表面制備致密的鈦涂層，提高鋼的耐海水腐蝕性能；在艦船螺旋槳表面制備NiTi 涂層，提高螺旋槳的抗空蝕性能。等離子噴涂是以高溫等離子體為熱源，將涂層材料融化制備涂層的熱噴涂方法。由于等離子噴涂具有火焰溫度高的特點(diǎn)，非常適合制備陶瓷涂層，如Al 2O3、Cr2O3涂層，從而提高基體材料的耐磨、絕緣、耐蝕等性能。但是，等離子噴涂制備的涂層存在孔隙率高、結(jié)合強(qiáng)度低的不足。

24、近年來發(fā)展的超音速等離子噴涂技術(shù)克服了這些不足，成為制備高性能陶瓷涂層的極具潛力的新方法。氣相沉積薄膜技術(shù)主要包括物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積。利用氣相沉積薄膜技術(shù)可在材料表面制備各種功能薄膜。如起耐磨、耐沖刷作用的TiN 、TiC 薄膜，兼具耐磨與潤滑功能的金剛石膜，耐海水腐蝕的鋁膜等。激光表面處理是用激光的高輻射亮度、高方向性、高單色性特點(diǎn)作用于金屬材。10 歡迎下載精品文檔料特別是鋼鐵材料表面，可顯著提高材料的硬度、強(qiáng)度、耐磨性、耐蝕性等一系列性能，從而延長產(chǎn)品的使用壽命并降低成本，如利用激光熔敷技術(shù)對扶正器進(jìn)行表面強(qiáng)化來提高其表面耐磨、耐蝕性能。激光技術(shù)的另一個(gè)重要應(yīng)用則是對廢舊關(guān)鍵部件

25、進(jìn)行再制造，即以明顯低于制造新品的成本，獲得質(zhì)量和性能不低于新品的再制造產(chǎn)品，如對船用大型曲軸和扶正器的再制造等。冷噴涂是俄羅斯發(fā)明的一種技術(shù)， 由于噴涂溫度低， 在海洋工程結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。總之，現(xiàn)代表面工程技術(shù)是提高海洋工程裝備關(guān)鍵部件表面的耐磨、耐腐蝕、抗沖刷等性能，滿足海洋工程材料在苛刻工況下的使役要求，延長關(guān)鍵部件使用壽命與可靠性、穩(wěn)定性的有效方法，也是提升我國海洋工程裝備整體水平的重要途徑。六、電化學(xué)保護(hù)金屬電解質(zhì)溶解腐蝕體系受到陰極極化時(shí)， 電位負(fù)移，金屬陽極氧化反應(yīng)過電位減小，反應(yīng)速度減小，因而金屬腐蝕速度減小， 稱為陰極保護(hù)效應(yīng)。 電化學(xué) ( 陰極) 保護(hù)法

26、分兩種：外加電流陰極保護(hù)和犧牲陽極陰極保護(hù)。犧牲陽極陰極保護(hù)是將電位更負(fù)的金屬與被保護(hù)金屬連接， 并處于同一電解質(zhì)中，使該金屬上的電子轉(zhuǎn)移到被保護(hù)金屬上去，使整個(gè)被保護(hù)金屬處于一個(gè)較負(fù)的相同的電位下。該方式簡便易行，不需要外加電源，很少產(chǎn)生腐蝕干擾，廣泛應(yīng)用于保護(hù)小型 ( 電流一般小于 1A)金屬結(jié)構(gòu)。對于犧牲陽極的使用有很多失敗的教訓(xùn)，失敗的主要原因是陽極表面生成一層不導(dǎo)電的硬殼，限制了陽極的電流輸出。外加電流陰極保護(hù)是通過外加直流電源以及輔助陽極，迫使電流從介質(zhì)中流向被保護(hù)金屬，使被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)電位低于周圍環(huán)境。該方式主要用于保護(hù)大型金。11 歡迎下載精品文檔屬結(jié)構(gòu)。近些年來，深海環(huán)境下材

27、料及構(gòu)件陰極保護(hù)的研究受到了格外的重視。 陰極保護(hù)可以采用犧牲陽極方式，也可以采用外加電流方式。從可靠性和管理維護(hù)等方面來看，以犧牲陽極型的陰極保護(hù)居多。腐蝕、生物侵蝕和污染使海洋建筑物付出極大代價(jià)。世界近海工程的發(fā)展推動(dòng)了這方面的研究工作。新的陰極防護(hù)系統(tǒng)和先進(jìn)的保護(hù)涂料得到了發(fā)展，后者包括特殊的抗污染的化合物和防腐摻合劑。腐蝕作用隨環(huán)境不同而呈現(xiàn)出巨大差異。世界各國對艦船的腐蝕問題給予了高度重視，如美國海軍艦船通用規(guī)范等都提出了采用陰極保護(hù)與涂層聯(lián)合防腐蝕的措施，并對方案設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、系統(tǒng)安裝、調(diào)試驗(yàn)收、日常維護(hù)進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。目前，國外艦船陰極保護(hù)技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在兩個(gè)方向：一是陰

28、極保護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)的提高，如采用計(jì)算機(jī)輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)；二是外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)各部件材料的不斷改進(jìn)和性能的不斷提高，如輔助陽極以及混合金屬氧化物陽極等。我國也早在 20 世紀(jì) 60 年代就開始了外加電流陰極保護(hù)實(shí)船試驗(yàn)，并在20 世紀(jì) 70 年代初就在第一艘驅(qū)逐艦上成功安裝了外加電流系統(tǒng)。我國 1982 年制定了“船體外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng) ”的國家標(biāo)準(zhǔn)，目前研制出的外加電流陰極保護(hù)裝置也已在艦船上大量安裝使用。外加電流陰極保護(hù)的關(guān)鍵首先在于電流分布場的計(jì)算， 國外發(fā)展了大型標(biāo)準(zhǔn)軟件，目前我國的相關(guān)軟件都需要進(jìn)口；其次是施加電流的設(shè)備，這方面我國雖然能生產(chǎn)一部分小電流設(shè)備，但大電流設(shè)備幾乎完全依賴進(jìn)口

29、，即使我國能生產(chǎn)同等較低電流的設(shè)備，由于國外設(shè)備的可靠性高，即使價(jià)格高出 30%，國外船商仍然不采用我國生產(chǎn)的設(shè)備。20 世紀(jì) 60 年代開始，我國開發(fā)了一系列的常規(guī)犧牲陽極材料，目前無論船舶。12 歡迎下載精品文檔還是海洋工程結(jié)構(gòu)的常規(guī)陰極保護(hù)都大多采用了國產(chǎn)陽極，幾乎完全實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，并且已大量出口。近年來我國也開發(fā)了深海犧牲陽極 ( 深海環(huán)境 ) 、低電位犧牲陽極 ( 高強(qiáng)鋼等氫脆敏感材料 ) 和高活化犧牲陽極 ( 干濕交替環(huán)境 ) 材料，但這類關(guān)鍵部位的犧牲陽極材料還是主要國外進(jìn)口。七、緩蝕劑具有表面活性的化學(xué)物質(zhì)在金屬表面上首先進(jìn)行物理吸附， 然后轉(zhuǎn)化為化學(xué)吸附，占據(jù)金屬表面的活性點(diǎn)

30、，從而達(dá)到抑制腐蝕的作用。緩蝕劑的類別有：無機(jī)類緩蝕劑、有機(jī)類緩蝕劑、復(fù)配緩蝕劑、其他緩蝕劑等。緩蝕劑在封閉場合經(jīng)常使用，包括油井、輸油氣的船舶等。因此，緩蝕劑也與阻垢劑、殺菌滅藻劑、清洗劑等聯(lián)用，又發(fā)展出緩蝕阻垢劑等。八、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與檢測無論是鋼結(jié)構(gòu)還是混凝土中的鋼筋，監(jiān)測與檢測是掌握腐蝕狀態(tài)的關(guān)鍵手段，其可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)的提前預(yù)警，同時(shí)也是壽命評價(jià)的基礎(chǔ)，從而保證裝備及人員的安全。監(jiān)測的參數(shù)主要包括：腐蝕電位、陰極保護(hù)效果、結(jié)構(gòu)的腐蝕速度、海生物污損情況、涂層狀況、結(jié)構(gòu)厚度變化、材料中的氫含量、環(huán)境參數(shù)等單參數(shù)以及多參數(shù)，參數(shù)監(jiān)測和智能化的實(shí)時(shí)原位監(jiān)測可實(shí)現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)全壽期內(nèi)的腐蝕狀態(tài)分析和壽

31、命評估。我國的海洋腐蝕監(jiān)測/ 檢測設(shè)備及基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)控比較薄弱。目前，海洋腐蝕監(jiān)測手段也僅僅在 200m以上的海域應(yīng)用比較成熟，在 200m 以下水深的腐蝕判斷標(biāo)準(zhǔn)不明確、腐蝕環(huán)境數(shù)據(jù)匱乏，造成了腐蝕監(jiān)測的不確定性。海洋平臺和海洋油氣儲罐內(nèi)腐蝕監(jiān)測、腐蝕掛片和腐蝕探針全部采用國外產(chǎn)品。九、安全評價(jià)、可靠性分析、壽命評估保障船舶和海洋工程結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性是一項(xiàng)長期任務(wù)。由于較嚴(yán)重的腐。13 歡迎下載精品文檔蝕，服役過程中結(jié)構(gòu)是否安全可靠需要進(jìn)行評價(jià)；設(shè)計(jì)壽命到達(dá)后，考慮到結(jié)構(gòu)的可用性和工程的實(shí)際需求，開展壽命評價(jià)和延壽更是當(dāng)前的重要課題。積累各種服役條件下的材料環(huán)境性能數(shù)據(jù)、發(fā)展監(jiān)測與檢測技術(shù)、提出壽命模型，以期開展工程結(jié)構(gòu)的