近年來由淺海向深海大洋挺進,開拓新的生存與發展空間,成為我國與其他海洋大國共同的戰略選擇。而在這一過程中,我們面臨的最大障礙不是臺風、海嘯這些看得見的災害,而是一種靜悄悄的“災難”——海洋腐蝕。不久前通車的世界上最長的跨海大橋——山東高速膠州灣大橋,自開工建設以來,海水腐蝕就是其建設技術中最大的難題之一。為防止海水腐蝕,支持大橋的樁基及大橋的橋體采用了一系列我國自行研發的海洋防腐技術,這些高科技防腐技術的運用,確保了大橋的設計基準期為100年,也為我國海洋開發起到了保駕護航的作用。
海水中含有大量的鹽類,是一種強電介質溶液,再加上凍融、海霧、臺風、暴雨、工業排放物等多重腐蝕環境的綜合作用,造成了海洋腐蝕現象。我國海洋腐蝕損害情況極為嚴重。據測算,在我國被海洋浸泡的鋼鐵中,每1秒鐘就有1.5噸鋼鐵被腐蝕。在海洋腐蝕中危害重大的是海洋鋼結構工程在浪花飛濺區的腐蝕。雖然目前還無法根除海洋腐蝕,但如果采取有效措施就可以對其進行有效控制。
由于鋼鐵及鋼筋混凝土設施在海洋環境中的腐蝕很不均勻,在浪花飛濺區腐蝕的深度最為嚴重,一般為每年0.3毫米~0.5毫米,最高可達1毫米,約是全浸區的3倍~5倍,造成我國部分水工、港工工程腐蝕嚴重。
有專家表示,從腐蝕的角度看,海洋環境在縱向上分為海洋大氣區、浪花飛濺區、海洋潮差區、海水全浸區和海底泥土區5個不同區帶。國內外科學研究和工程實踐表明,在各種腐蝕區帶中,位于浪花飛濺區部位的鋼鐵和鋼筋混凝土工程設施腐蝕破壞最為嚴重,這是由于在這一區域海水飛濺、干濕交替,氧氣供應最充分。同時,光照和浪花沖擊破壞了金屬的保護膜,造成腐蝕最為嚴重。一旦在這個區域發生嚴重的局部腐蝕破壞,那么整個設施的承載能力就會大大下降,整個工程使用壽命大大縮短,將極大地影響安全生產,導致設施提前報廢。中外歷史上已有過多起因浪花飛濺區的腐蝕使得海洋工程結構坍塌的事故。海洋工程結構浪花飛濺區的腐蝕控制、監測和維護工作的優劣也直接關系到我國海洋工程建設的百年大計。
中國科學院海洋研究所是我國海洋防腐蝕行業的科研機構之一,該院侯保榮院士已從事海洋腐蝕與防護研究工作40余年,是我國海洋防腐界唯一的院士。據他介紹,面對海洋腐蝕,需要開展必要的防護和控制措施。中科院海洋所早在上世紀50年代就開始了防腐蝕技術的研究。目前隊伍不斷擴大,成果不斷增加,承擔著國家“十一五”支撐計劃,重點進行海洋構筑物的腐蝕防護研究,解決在浪花飛濺區腐蝕最嚴重的問題。2007年,侯保榮院士作為首席科學家承擔了海洋工程結構浪花飛濺區腐蝕控制技術及應用項目,聯合國內20余家高校、科研單位和企業共同研究解決浪花飛濺區的嚴重腐蝕問題。今年2月該項目通過了專家組驗收,并應用于多項示范工程。
海洋工程結構浪花飛濺區腐蝕控制技術及應用項目,是以我國海洋石油平臺、海港碼頭和跨海大橋等重大海洋工程設施為研究對象,通過科研院所、高等院校和企業的聯合攻關,研究現役和新建鋼結構、鋼筋混凝土結構設施的浪花飛濺區腐蝕防護與修復關鍵技術、腐蝕監檢測技術、腐蝕安全性評價和壽命預測技術以及腐蝕損傷數據庫與數字仿真技術,從而顯著提高海洋重大工程設施的腐蝕防護和控制技術水平,建立了海洋工程設施浪花飛濺區腐蝕風險評價標準和相關的技術規范。針對海洋環境中腐蝕最為嚴重的鋼結構浪花飛濺區,該課題還建立了浪花飛濺區鋼結構礦脂復層包覆防護技術,分礦脂防蝕膏、礦脂防蝕帶、緩沖層和防蝕保護罩4層配套,形成了一個完整的技術體系。這種如同盔甲一般的“復合衣”保護著海洋工程的安全。
據悉,包覆防腐蝕技術不但可用于新建海洋工程,還可用于海洋工程的腐蝕修補。包覆防腐蝕技術和牙醫補牙很像,就是先把破洞磨掉,然后在洞內填補上材料。在外面包裹上一層“烤瓷牙”。這樣做,就具有長效、經濟的防腐蝕效果,對暴露于浪花飛濺區部位的鋼鐵設施,包括各種重腐蝕區的鋼結構和鋼筋混凝土設施,如跨海大橋、鉆采平臺和港口碼頭等具有廣泛的效用,而且至少能用30年。

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