海洋工程結(jié)構(gòu)材料的耐久性

　　文/許立坤，陳光章·中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所

　　海洋環(huán)境的復(fù)雜決定了其對(duì)于材料的耐久性要求的嚴(yán)苛，高性能，長(zhǎng)壽命的材料及先進(jìn)的維護(hù)技術(shù)在未來(lái)具有很高的發(fā)展前景。

　　海洋工程是指人們?cè)陂_(kāi)發(fā)利用海洋的過(guò)程中，所建造的各種建筑物或其他工程設(shè)施和裝備。海洋工程結(jié)構(gòu)通常包括：重力式建筑物、透空式建筑物和浮式結(jié)構(gòu)物。

　　重力式建筑物適用于海岸帶及近岸淺海水域，如海提、護(hù)岸、碼頭、海底管線等。透空式建筑物適用于軟土地基的淺海，也可用于水深較大的水域，如高樁碼頭、島式碼頭、跨海大橋、淺海平臺(tái)等。浮式結(jié)構(gòu)物主要適用于水深較大的海域，如石油和天然氣勘探開(kāi)采用鉆井船、浮船式平臺(tái)、半潛式平臺(tái)、以及浮式石油生產(chǎn)儲(chǔ)存和卸油裝置（FPSO）等。
 

許立坤許立坤

　　隨著沿海經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，越來(lái)越多的海港碼頭、跨海大橋等海洋工程得到建設(shè)。為了滿足經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對(duì)石油和天然氣等能源的巨大需求，海洋油氣資源的開(kāi)發(fā)變得越來(lái)越重要。例如，2008年世界海洋石油的產(chǎn)量達(dá)到100億桶，占全球石油產(chǎn)量的34%，預(yù)計(jì)2015年海洋石油產(chǎn)量占比將提高到39%，而深海石油產(chǎn)量所占比例有可能從目前的7%提高到15%。我國(guó)近海海域具有豐富的油氣資源，海洋資源勘探開(kāi)發(fā)潛力巨大。

　　海洋油氣資源的開(kāi)發(fā)對(duì)海洋工程設(shè)施和裝備的需求也在不斷增加，因此海洋工程裝備市場(chǎng)將迎來(lái)快速發(fā)展的機(jī)會(huì)。

　　海洋環(huán)境復(fù)雜多變，海洋工程常要承受臺(tái)風(fēng)（颶風(fēng)）、波浪、潮汐、海流、冰凌等的強(qiáng)烈作用，同時(shí)海洋環(huán)境還具有極強(qiáng)的腐蝕性，這些環(huán)境和工況特點(diǎn)對(duì)海洋工程結(jié)構(gòu)物的可靠性和耐久性會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

　　海洋工程耗資巨大，提前失效不僅會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，影響生產(chǎn)和生活，而且容易造成災(zāi)難性事故，導(dǎo)致人員傷亡或者嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此海洋工程的耐久性是海洋工程設(shè)計(jì)、建造和使用過(guò)程中必須高度關(guān)注的關(guān)鍵問(wèn)題。

特點(diǎn)及影響因素

　　海洋環(huán)境

　　特點(diǎn)由于海洋涵括的范圍廣大遼闊，不同海域具有不同的海洋環(huán)境特點(diǎn)。

　　我國(guó)近海由北向南包括四個(gè)海區(qū)，分別為渤海、黃海、東海和南海，縱跨溫帶、亞熱帶和熱帶三個(gè)氣候帶。地理位置的不同，各個(gè)海區(qū)的水文特征、氣候條件和地質(zhì)環(huán)境均有較大的差異。

　　海洋水文環(huán)境要素包括波浪、海流、潮汐、溫度、鹽度、密度等，以及風(fēng)暴潮、海嘯等極端海況。海洋上空氣象條件包括海風(fēng)、氣溫、氣壓、降水等因素。地質(zhì)環(huán)境則包括海岸及海底的地形、地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)和海底土壤特性等。

　　此外，海洋工程結(jié)構(gòu)物還面臨海洋生物污損、海洋腐蝕、海冰、海平面上升以及地震等因素的影響。這些海洋環(huán)境條件是海洋工程結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)中必須考慮的環(huán)境載荷和影響耐久性的因素。

　　海洋工程結(jié)構(gòu)物所處的自然環(huán)境從海面到海底通常可以劃分為5個(gè)不同的區(qū)帶，包括海洋大氣區(qū)、浪花飛濺區(qū)、海水潮差區(qū)、海水全浸區(qū)以及海底泥土區(qū)。

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