本期圍繞深海裝備應用中遇到的腐蝕及其涂層防護等問題，聊一聊海蘭信海底觀測網在應對防腐蝕過程中采取的系列方法。

海洋環境是一種比較復雜的腐蝕環境。海洋環境中，海水本身就是強腐蝕介質，同時又受到波、浪、潮、流產生的低頻往復應力和沖擊力，再加上海洋微生物、附著生物及它們的代謝產物等都對腐蝕過程產生直接或間接的加速作用，長時間會對深海裝備帶來嚴重的腐蝕問題。

海洋結構腐蝕

苛刻的海洋環境嚴重影響產品材料力學性能甚至導致材料失效，大大的減少了深海裝備的使用年限，現有的腐蝕防護技術中最有效的是涂層防護和陰極保護技術。今天，我們就來聊一聊海蘭信海底觀測網在設計建造中都采取了哪些防腐蝕措施和解決方案。

一、高性能防腐涂料（涂層）

涂料是船舶和海洋結構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。海洋防腐涂料中應用較廣泛的是高性能重防腐涂料，重防腐涂料在嚴酷環境中具有更長的保護期，還具有厚膜、高固體分、雙組分等特征。其主要包括：環氧類防腐涂料、聚氨酯類防腐涂料、橡膠類防腐涂料、有機硅樹脂涂料、聚脲彈性體防腐涂料以及富鋅涂料等，其中環氧類防腐涂料所占的市場份額最大，占量約30%-40%。

噴涂涂料的主體框架

海底觀測網的主體框架結構采用耐磨環氧漆，屬重防腐涂料。此涂料專為工業重防腐和其它苛刻腐蝕環境而設計，具有優異的耐海水性、防腐性、高度強化的抗沖擊和耐磨損性能。浸沒環境中后可繼續固化，一次涂裝完工的單道涂層能達到長效防護的預期。

二、電化學保護（犧牲陽極的陰極保護法）

電化學腐蝕是海工裝備長壽命的隱形殺手，大部分系統中都會使用金屬材料，犧牲陽極的陰極保護法是一種防止金屬腐蝕的有效方法之一，通過改變金屬的電位達到減緩或停止腐蝕的措施。其原理是將還原性較強的金屬作為保護極，與被保護金屬相連構成原電池，還原性較強的金屬將作為負極發生氧化反應而被消耗，被保護的金屬作為正極就可以避免腐蝕，其中還原性較強的金屬多采用鋅塊或鋁塊作為犧牲陽極。犧牲陽極的陰極保護法不需要外部電源，陽極容易安裝且多數情況下易于增加陽極，很少維護，小的電流輸出導致小的或無雜散電流的干擾。

原理圖

為了對海底觀測網的主體框架做進一步保護，延長框架使用期限，我們采用了這種電化學保護的犧牲陽極的陰極保護法。在系統架構中采用鋁塊作為犧牲陽極，通過焊接的方式固定于主體框架，即鋁塊、框架及海水構成了原電池，通過鋁塊的消耗從而對框架進行保護。

三、耐腐蝕材料

對于海洋工程結構以及船舶中所需基礎設施的建設來說，鋼材料是其應用最多的建設材料。現如今，耐腐蝕類型的鋼材材料有多種類型，耐海水腐蝕的合金鋼及鈦合金、銅合金等。提升材料的防腐蝕性，本質上就是針對金屬結構的微觀結構、化學元素組成進行調整改良，以及深化研究腐蝕產生膜的特點，以此有效實現對于電化學腐蝕的實際損害面積以及反應速度的控制，盡可能的強化金屬材料的防腐蝕性能。

包覆技術對實現飛濺區腐蝕問題的控制效果較為顯著。包覆技術的本質是將材料與腐蝕介質做出有效的隔離，從而實現防腐蝕效果。在該領域的研究中，日本所研發的包覆耐腐蝕蒙乃爾合金一直以來都處于領先地位，且實現了規模化產業的發展，我國雖然稍落后其一步，但也取得了相對優良的成果，比如青島跨海大橋的浪花飛濺區的防護，就是由我國的侯保榮院士在不斷汲取先進經驗并加以大量改良及創新的基礎上所實現的腐蝕防護。

鈦合金筒艙體

海底觀測網電源艙、電子艙等艙體，均采用鈦合金材料制成。鈦是具有強烈鈍化傾向的金屬，在空氣中和氧化性或中性水溶液中能迅速生成一層穩定的氧化性保護膜，即使因為某些原因，導致保護膜遭破壞，也能迅速自動恢復。因此鈦在氧化性、中性介質中具有優異的耐腐蝕性，純鈦的耐腐蝕能力比不銹鋼高約100倍。

隨著海洋資源的不斷開發，越來越多的海洋鋼結構及海底設備出現在海洋中，其腐蝕問題造成的各種損失對海洋開發事業的發展形成了極大的阻礙。因此，海洋設備的腐蝕及防護受到了越來越多的關注，從設計開始充分考慮其所服役的海洋環境、研發耐腐蝕金屬材料、研發環境友好和適用嚴苛環境的防腐涂料、發展熱噴涂技術、搭配陰極保護等措施對減緩海洋鋼結構的腐蝕，形成海洋設備長期有效防腐的意義十分重大。海洋工程領域需要通過不斷研究探索海洋設備防腐技術來確保海洋設備的生產運行安全，為保障國家海洋資源的順利開采貢獻力量。