海洋約覆蓋了71％的地球表面，航海和海洋產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為當今世界經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱。國際貿(mào)易中90％以上的運力靠海洋運輸。海洋平臺是油氣資源開發(fā)的重要支柱，海上風電是近年來大力發(fā)展的新能源。

    腐蝕是導致各種基礎設施和工業(yè)設備破壞和報廢的主要原因。我國每年由于腐蝕造成的損失約為GDP的5％，遠高于美國的3.4％和日本的不足3％。國際公認，腐蝕損失超過所有自然災害損失的總和。以2012年為例，按照GDP的5％估算，我國當年的腐蝕損失高達2.6萬億元，是所有自然災害損失的6倍多。在2008年發(fā)生汶川大地震（損失為0.85萬億元）的特殊自然災害情況下，當年的腐蝕損失（1.57萬億元）也高于所有自然災害損失之和（1.18萬億元）。國內(nèi)外公認，如累采取有效的腐蝕防護措施，25%~40%的腐蝕損失可以避免。

    在海洋環(huán)境中服役的基礎設施和重要工業(yè)設施的腐蝕問題嚴重，特別是船舶與海洋平臺的腐蝕問題更加突出，腐蝕已經(jīng)成為影響船舶、近海工程、遠洋設施服役安全、壽命、可靠性的最重要因素，引起世界各國政府禾鹺工業(yè)界的高度重視。因此，大力發(fā)展海洋工程防腐材料和技術，對于保障海洋工程和船舶的服役安全與可靠性，降低重大災害性事故的發(fā)生，延長海洋構筑物的使用壽命具有重大意義。
 

    2015第二屆海洋材料腐蝕與防護大會

    海洋污損的危害

    海洋中約有2000～3000種污損海生物，其中物性的約有600種，動物性的約有1300種，常見的海洋污損生物的約有50～100種，包括固著生物、黏附微生物和附著植物等。這些海洋生物附著在船底生長和繁殖會使船底污損和發(fā)生腐蝕，造成船底粗糙，摩擦力增大，從而降低船舶航行的速度，增加燃耗。

    據(jù)國外統(tǒng)計分析，海洋生物污損每年給全球造成的經(jīng)濟損失為：船舶燃料增耗40％以上，經(jīng)濟損失高達75億美元；沿海發(fā)電廠的生物污損損失高達160億美元；海洋養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟損失可達10億美元。僅美國海軍每年為應對海洋生物污損就要耗費約10億美元。此外海洋生物污損還會對環(huán)境和健康造成嚴重的影響。據(jù)分析，其每年向海洋排放2000噸有毒固體污垢沉積物；每年污損船只的燃料將額外增耗約706萬噸；每年產(chǎn)生CO2氣體21000萬噸、SO2氣體560萬噸；而中毒的牡蠣與發(fā)生性畸變的海洋生物對海洋生物鏈也會造成影響。

    海洋中耐腐蝕材料涉獵廣

    海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、復合材料、高分子材料、高性能混凝土。其中，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元素成分、微觀結構、腐蝕產(chǎn)物膜的性質(zhì)，實現(xiàn)降低電化學腐蝕的反應速率，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Cr-Al系的耐海水腐蝕鋼APS系列。日本的幾大鋼廠研制出不同的系列，包括新日鐵Mariloy系列鋼、JFE海洋系列鋼、三菱制鋼NEP-TEN50與60、神戶制鋼所TAICOR M50 A.B.C。德國研發(fā)出HSB55C鋼（Ni-Cu-Mo系）。我國從1965年起就開始研制耐海水腐蝕鋼，主要有Cu系、P-V系、P-Nb-Re系和Cr-A1系等類型，如08PV、08PVRe、10CrPV等，但與國外比較，我國的耐海水腐蝕鋼還有待進一步研發(fā)。

    近年來日本已經(jīng)在船舶上使用免涂裝的耐蝕鋼，已有20多艘船采用了耐蝕鋼，日本在極力推薦使之成為國際標準用鋼。此外，運動部件還需要考慮耐腐蝕性與耐磨損性能的相互協(xié)調(diào)，同時具有耐腐蝕磨損的能力。

    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。特別是近年來，鈦合金的價格趨于下降，日本已將鈦合金應用于羽田機場跑道鋼樁的浪花飛濺區(qū)保護。通過進一步對鈦合金保護罩在材質(zhì)、模具和耐蝕性等方面的深入研究，發(fā)現(xiàn)其完全有可能應用于復層礦脂包覆防腐技術。此外，也初步研發(fā)了一種防污膠帶材料，這種防污膠帶可以直接貼到船舶等設施表面，替代防污涂料。

    我國海洋材料防腐能力面臨諸多問題

    當前，我國海洋工程材料防腐還處于初級階段。首先我國海洋涂料市場幾乎完全被國外占領，特別是遠洋船只涂料、海洋平臺涂料、防污涂料等完全采用國外涂料。就技術水平而言，國內(nèi)的部分涂料技術已達到可應用的水平，但缺少實際工程應用的機會，這不僅影響國內(nèi)相關關鍵技術的發(fā)展，同時也影響我國建造的海洋平臺在國外的應用。海洋平臺的管節(jié)點防腐技術長期采購國外；海洋平臺立管飛濺區(qū)防腐采用國外的氯丁橡膠相當昂貴，每平方米達萬元以上。此外，傳統(tǒng)防腐涂料含有重金屬和一些難降解的有機物，無論在生產(chǎn)過程，還是使用過程中，都會危害環(huán)境。

    二是船舶與海洋平臺的電化學保護方法中，我國在常規(guī)犧牲陽極中占世界份額的絕對優(yōu)勢，但高檔穩(wěn)定化犧牲陽極仍然在進口，這對深海防護尤其重要。大電流陰極保護系統(tǒng)完全在進口，我國目前沒有生產(chǎn)這類裝備的能力。

    三是海洋工程與船舶材料的表面改性等特殊防護技術，特別是關鍵重要部件的防護技術我國嚴重缺乏，從設備、材料到技術，幾乎全部依賴進口，受到國外工業(yè)發(fā)達國家的制約。目前，國內(nèi)部分國產(chǎn)化技術只限于較低端的應用，缺乏系統(tǒng)的基礎研究和高端開發(fā)，長壽命表面改性技術被國外占領，特別是表面處理裝備幾乎大多是從國外進口。我國在陸地和航空行業(yè)中取得很大成功的表面處理技術應該在海洋工程中有推動的潛力。

    四是我國海洋油氣田及船舶用緩蝕劑大多屬于國內(nèi)提供，但由于缺乏嚴格的評判體系，造成了巨大的腐蝕損失浪費。

    五是我國海洋工程結構健康監(jiān)測與檢測系統(tǒng)主要依靠國外，國內(nèi)的相關系統(tǒng)只有在近海橋梁和海底隧道有初步應用，使用量很低。

    六是我國海洋工程和船舶設計中關于材料選擇、防護方法選擇的評價系統(tǒng)和軟件幾乎完全依靠國外。在保障海洋平臺、海底管道等安全可靠工作的評價技術方面有不少研究結果，急需研究與應用部門有機結合，加速其應用以改變應用方法也完全依靠國外的局面。

    七是我國許多海洋防護相關標準缺失。例如：目前海上風電的防腐技術大多采用其他海洋環(huán)境下設備及設施的標準參考執(zhí)行，針對海上風電的國家標準尚未建立，在我國首臺海上風電設備運行過程中相關的防腐蝕數(shù)據(jù)也未建立。

    八是國內(nèi)缺乏海洋防腐涂層的工業(yè)適應性檢驗權威機構，目前應用部門都送國外進行檢測評定，國外不僅收費相當昂貴，而且對國內(nèi)產(chǎn)品的應用帶來很大隱患。

責任編輯：李玲珊

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