十大海洋腐蚀防护技术
海洋浪花飞溅区钢结构的防腐蚀措施

海洋浪花飞溅区钢结构的防腐蚀措施随着社会的快速发展,海洋浪花飞溅区钢结构的建设也越来越普遍,这些钢结构设施主要用于海上石油钻探平台、海上风电场、海上桥梁和码头等领域。
然而,海洋环境下钢结构容易遭受腐蚀,导致其使用寿命和性能下降,严重影响其工作安全和经济效益。
因此,海洋浪花飞溅区钢结构的防腐蚀措施具有十分重要的意义。
一、防腐涂料防腐涂料是最为常见的钢结构防腐蚀措施之一,其能够有效地防止钢结构被水分、腐蚀性物质等侵蚀。
根据海洋环境的不同,防腐涂料也有所不同。
1、热喷锌热喷锌是将锌丝加热至熔融,利用气流将其喷射在钢结构表面形成一层锌膜的技术。
它的防腐效果和使用寿命都很优秀,不仅在海洋环境下有很高的防腐性能,而且选用热喷锌防腐可以在钢结构表面形成具有自愈性的富锌流动层,从而有效提高了钢结构的使用寿命。
2、有机硅漆有机硅漆,指的是树脂中含有有机硅(亦称为硅树脂)的涂料。
由于硅元素的特殊性质,使有机硅漆具有很好的耐候性和防腐性,同时还具有良好的绝缘性能。
有机硅漆能够在海洋环境下长期维持在一定的基础上防护性能,使用寿命被证实可以达到15-20年左右。
3、烤漆烤漆是由涂料接枝在表面上形成一层坚硬、光滑的膜。
这种涂料防腐性能很好,不仅能够防止海洋环境下的腐蚀,还能够起到保护作用。
烤漆的使用寿命大约为10年左右。
二、防腐管道钢结构中还有很多的管道,管道的腐蚀问题对于整个钢结构的使用寿命影响尤为严重。
海洋浪花飞溅区钢结构中应选用优质的防腐管道,以保证其长期在海洋环境下的使用寿命。
根据实际情况,海洋浪花飞溅区对管道的防腐要求比较高,一般采用玻璃钢管道或海洋红外线喷涂管道。
玻璃钢管道结构致密,表面光滑,不吸水,不存细菌等特点,是钢结构防腐的最佳选择。
海洋红外线喷涂管道也是现在比较受欢迎的方式之一,采用这种管道,在钢结构表面形成一层厚实的防腐层,不仅能够有效抵抗海浪的冲刷和腐蚀,还能够有效提高钢结构的使用寿命。
三、电泳防腐技术电泳防腐技术是将工件浸泡在电泳槽中,利用电泳原理将有机涂料均匀沉积到工件表面的防腐技术。
海水腐蚀及其防护方法

海水腐蚀及其防护方法摘要:海水是含盐浓度很高的天然电解质,是天然腐蚀剂中腐蚀性最强的介质之一。
我们太多的设备由于海水的腐蚀性而被损坏,包括军工机械、海上钻台、淡化设备、海水管道、码头运输机械以及海边娱乐设施等,所以海水防腐不容忽视。
本文介绍了海水腐蚀的原因和特点,对海水腐蚀的影响因素和防护方法进行了分析和讨论。
关键词:原因,特点,影响因素,防护1.引言海水腐蚀是指材料(主要是金属构件)在海洋环境中发生的腐蚀。
海水水质的主要特点:海水中含有多种盐类,表层海水含盐量一般在 3.2%~3.75%之间,随水深的增加,海水含盐量约有增加;海水中的盐主要为氯化物,占总盐量的88.7%;海水呈微碱性,pH值接近8。
当今世界人口剧增、资源短缺、环境恶化,海洋拥有极其丰富的资源可供人类开发并将有力的推动世界经济的可持续发展。
金属腐蚀由于其隐蔽性、缓慢性、自发性、自催化性常常被人们忽视,寻找最佳有效的防腐蚀和控制腐蚀方法,已成为当代材料领域最重要的课题之一。
本文对海水腐蚀的原因、特点、影响因素和防护方法进行了介绍和研究。
2.海水腐蚀的原因(一)电化学腐蚀海水是复杂的电解质溶液,并溶有一定量的氧,电化学腐蚀原理对海水腐蚀是适用的,而且大多数金属材料在海水中都属于去极化腐蚀,即氧是海水腐蚀的去极化剂。
海水腐蚀速率主要为阴极氧的去极化所控制,在这种情况下腐蚀速率由氧到达金属表面的扩散步骤所控制。
一种金属浸在海水中,由于金属及合金表面成分不均匀性,相分布不均匀性,表面应力应变的不均匀性,以及其他微观不均匀性,导致金属与海水界面上电极电位分布的微观不均匀性。
金属表面就会形成无数个腐蚀微电池,就会出现阴极区和阳极区。
例如碳钢在海水中电池腐蚀反应:电极电位较低的区域—阳极区(如铁素体相):Fe→Fe2++2e-电极电位较高的区域—阴极区(如渗碳体相):½O2+H2O+2e-→2OH-此外,在海水中当同一金属材料表面温度不同、氧含量不同或受应力不同还会产生宏电池腐蚀。
海洋工程中的防腐技术研究

海洋工程中的防腐技术研究海洋,占据着地球表面的大部分区域,蕴含着丰富的资源和巨大的经济潜力。
随着人类对海洋的探索和开发不断深入,海洋工程逐渐成为了重要的领域。
然而,海洋环境极为苛刻,具有高湿度、高盐度、强腐蚀性等特点,这给海洋工程设施带来了严峻的腐蚀挑战。
为了确保海洋工程的安全、可靠和长期运行,防腐技术的研究和应用显得尤为关键。
一、海洋环境对工程设施的腐蚀影响海洋环境中的腐蚀因素众多。
首先是海水本身,其富含的氯离子能够穿透金属表面的氧化膜,引发点蚀和缝隙腐蚀。
其次,海洋生物的附着会形成局部缺氧环境,加速腐蚀进程。
再者,海浪的冲击、海流的冲刷以及温度和压力的变化都会对工程设施造成机械损伤,使得腐蚀更容易发生。
在海洋工程中,常见的受腐蚀设施包括海上石油平台、港口码头、船舶以及海底管道等。
这些设施一旦遭受严重腐蚀,不仅会影响其正常功能,还可能导致泄漏、倒塌等重大安全事故,造成巨大的经济损失和环境污染。
二、常见的海洋防腐技术1、涂层防护涂层防护是应用最为广泛的防腐方法之一。
通过在金属表面涂覆一层具有良好耐腐蚀性、附着力和阻隔性能的涂层,可以有效地阻止海水、氧气和其他腐蚀性物质与金属接触。
常见的涂层材料包括环氧涂料、聚氨酯涂料和氟碳涂料等。
为了提高涂层的防护效果,常常采用多层涂覆的方式,并在施工过程中严格控制表面处理质量和涂层厚度。
2、阴极保护阴极保护是一种通过向被保护金属结构施加阴极电流,使其电位负移至免蚀区,从而抑制腐蚀的电化学保护方法。
分为牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护两种。
牺牲阳极通常采用锌、铝等活泼金属,它们在海水中优先溶解,为被保护结构提供阴极电流。
外加电流阴极保护则通过直流电源和辅助阳极向被保护结构提供阴极电流。
3、耐蚀材料的应用选用耐蚀性能良好的材料是预防腐蚀的根本措施之一。
例如,不锈钢、钛合金和镍基合金等在海洋环境中具有较好的耐蚀性。
但由于成本较高,这些材料往往只用于关键部位或对耐蚀性要求极高的场合。
海洋油气处理设备中的防腐蚀技术与应用

海洋油气处理设备中的防腐蚀技术与应用随着全球能源需求的不断增长,海洋油气勘探和开发成为了重要的能源供应来源。
然而,海洋环境的特殊性和恶劣条件给油气设备的使用带来了严峻的挑战。
其中之一就是海洋油气处理设备的防腐蚀问题。
海水中的盐分、潮湿的气候以及气候变化等因素都会加速设备的腐蚀速度,影响设备的性能和寿命。
因此,开发适用于海洋油气处理设备的防腐蚀技术是至关重要的。
1. 防腐蚀技术的研发和应用为了应对海洋环境中油气设备的腐蚀问题,科学家和工程师们不断积极主动地开发和应用各种防腐蚀技术。
以下是一些常见的防腐蚀技术及其应用:1.1 防腐蚀涂层技术防腐蚀涂层技术是一种常用的防腐蚀措施。
常用的涂层包括环氧涂层、聚酯涂层和丙烯酸酯涂层等。
这些高性能涂层可以有效地隔离设备和海水之间的接触,防止腐蚀的发生。
此外,一些新型的纳米材料也被用于涂层技术中,进一步提高了涂层的防腐蚀性能。
1.2 电化学防腐蚀技术电化学防腐蚀技术是一种基于电化学原理的防腐蚀方法。
它通过施加电流或电压来改变金属表面的电位,从而形成一种保护层,阻止金属的进一步腐蚀。
在海洋油气处理设备中,电化学防腐蚀技术通常与防腐蚀涂层技术结合使用,以提高设备的防腐蚀性能。
1.3 防腐蚀材料的选择选择适当的材料也是防腐蚀的重要环节。
在海洋环境中,耐腐蚀性能优良的不锈钢(特别是超级不锈钢)是理想的选择,因为它们具有出色的耐蚀性和高强度。
此外,还可以使用镀锌钢,合金材料和聚合物材料等,以满足不同设备的需求。
2. 海洋油气处理设备中防腐蚀技术的应用在海洋油气处理设备中,防腐蚀技术被广泛应用于管道、储罐、阀门和钢结构等部件。
下面是几个常见的使用案例:2.1 管道防腐蚀海洋油气处理设备中的管道需要经受极端的腐蚀环境。
因此,在安装过程中,可以采用涂层技术将管道表面进行防腐处理,以提高其耐腐蚀性能。
此外,还可以在管道中施加电流以形成一层保护膜,以抵御腐蚀。
2.2 储罐防腐蚀储罐是海洋油气处理过程中不可或缺的组成部分。
十大海洋腐蚀防护技术

盘点十大海洋腐蚀防护技术前言海洋工程构筑物大致分为:海岸工程(钢结构、钢筋混凝土)、近海工程(海洋平台、钻井、采油、储运)、深海工程(海洋平台、钻井、采油、储运)、海水淡化、舰船(船体、压载舱、水线以上),简称为船舶与海洋工程结构。
船舶与海洋工程结构的主要失效形式包括:均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、腐蚀/磨损、海生物(宏生物)污损、微生物腐蚀、H2S与CO2腐蚀等等。
控制船舶和海洋工程结构失效的主要措施包括:涂料(涂层)、耐腐蚀材料、表面处理与改性、电化学保护(牺牲阳极、外加电流阴极保护)、缓蚀剂、结构健康监测与检测、安全评价与可靠性分析及寿命评估。
从腐蚀控制的主要类型看(表1),涂料(涂层)是最主要的控制方法、耐腐蚀材料次之,表面处理与改性是常用的腐蚀控制方法,电化学保护(牺牲阳极与外加电流)是海洋结构腐蚀控制的常用手段,缓蚀剂在介质相对固定的内部结构上经常使用,结构健康监测与检测技术是判定腐蚀防护效果、掌握腐蚀动态以及提供进一步腐蚀控制措施决策和安全评价的重要依据,腐蚀安全评价与寿命评估是保障海洋工程结构安全可靠和最初设计时的重要环节。
建立全寿命周期防护理念,结合海洋工程设施的特点及预期耐用年数,在建设初期就重视防腐蚀方法,通过维修保养实现耐用期内整体成本最小化并保障安全性,是重大海洋工程结构值得重视的问题。
表1腐蚀防护方法及中国的防腐蚀费用比例一、防腐涂料(涂层)涂料是船舶和海洋结构腐蚀控制的首要手段。
海洋涂料分为海洋防腐涂料和海洋防污涂料两大类。
按防腐对象材质和腐蚀机理的不同,海洋防腐涂料又可分为海洋钢结构防腐涂料和非钢结构防腐涂料。
海洋钢结构防腐涂料主要包括船舶涂料、集装箱涂料、海上桥梁涂料和码头钢铁设施、输油管线、海上平台等大型设施的防腐涂料;非钢结构海洋防腐涂料则主要包括海洋混凝土构造物防腐涂料和其他防腐涂料。
海洋防腐蚀涂料包括车间底漆、防锈涂料、船底防污涂料、压载舱涂料、油舱涂料、海上采油平台涂料、滨海桥梁保护涂料以及相关工业设备保护涂料。
【专题】舰船常用腐蚀防护技术

【专题】舰船常用腐蚀防护技术舰船常见的腐蚀环境为海洋大气、海水、海生物、油污水环境,常见的腐蚀行为是不同金属之间接触产生的电化学腐蚀行为,常见的腐蚀部位为船体、管路、舾装件、设备和装置。
目前常用于舰船腐蚀防护的技术主要有:金属热喷涂、热浸镀、化学镀、涂塑、火焰喷塑、机械能助渗锌、重防腐蚀涂层保护、牺牲阳极保护、外加电流阴极保护等技术。
文/裘达夫海军舰船装备腐蚀防护研究试验中心金属涂镀层技术金属热喷涂热喷涂(锌、铝、锌铝合金)技术是表面工程学的重要组成部分,它是一种表面强化和表面改性的技术,可以使基体表面具有耐磨、耐蚀、耐高温氧化、电绝缘、隔热、防辐射、减磨和密封等性能。
热喷涂技术工艺方法有很多种,其中应用于防腐蚀领域的方法主有火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂、超音速喷涂(HVOF)等技术。
金属热喷涂对喷涂用的金属材料有具体的要求,锌应符合GB 470- 83中的Zn-1的质量要求,Zn≥99.99%;铝应符合GB 3190-82 中的L2的质量要求,Al≥99.5%;通常锌铝合金的成分为Zn- Al15,即其合金成分是Zn为85%,Al为15%,其中Zn和Al的成分应分别符合上述标准中所规定的纯度。
目前在舰船防腐蚀工程中应用最多的热喷涂技术主要有火焰喷涂、电弧喷涂。
电弧喷涂电弧喷涂是利用电弧产生的高温作热源,熔化两根作为电极的金属材料,在高压气体雾化后喷涂到被喷涂表面,形成具有防腐蚀性能金属涂层的方法。
电弧喷涂需要喷涂用电源、送丝机构、喷枪(某些喷枪上自带送丝机构)以及连接喷枪与电源之间的电源线。
根据电弧喷涂机的要求,选择符合标准的相应直径(如2mm或3mm)喷涂金属丝材,调整适当的喷涂电流、电压和一定压力的压缩气体,喷涂得到所需的金属涂层,喷涂的涂层孔隙率低,与基体材料的结合强度高。
线材火焰喷涂线材火焰喷涂是利用氧乙炔燃烧火焰作热源,压缩空气带动喷枪内的驱动机构,通过送丝滚轮将线材连续地通过喷嘴中心孔送入火焰,在火焰中被加热熔化,并在压缩空气雾化成细微的颗粒后喷涂到待喷表面。
海洋浪花飞溅区钢结构的防腐蚀措施

海洋浪花飞溅区钢结构的防腐蚀措施海洋环境对钢结构的腐蚀是一个严峻的挑战,特别是在海洋浪花飞溅区域。
海水中的盐含量和潮湿的环境会加速钢结构的腐蚀速度,对于海洋浪花飞溅区的钢结构,防腐蚀措施显得更加重要。
本文将探讨海洋浪花飞溅区钢结构的防腐蚀措施,以提供针对这一特殊环境的有效保护方案。
一、了解海洋浪花飞溅区腐蚀特点海洋浪花飞溅区域的腐蚀特点主要表现在以下几个方面:1. 盐雾腐蚀:海水中的盐分随着浪花飞溅到钢结构表面,形成盐雾。
盐雾中的氯离子对于钢材具有很强的侵蚀性,容易引起钢材的腐蚀。
2. 潮湿环境:海洋浪花飞溅区域通常处于潮湿的环境中,水汽和海水会使钢结构表面保持潮湿,从而加速钢材的腐蚀速度。
3. 机械磨损:海洋浪花飞溅区域常常伴随有强风大浪,海水的冲击和机械磨损也会对钢结构造成损害,加速腐蚀的发生。
二、钢结构防腐蚀措施针对海洋浪花飞溅区域的钢结构,需要采取切实可行的防腐蚀措施,以保护钢结构的表面和延长使用寿命。
钢结构的防腐蚀措施主要包括表面处理、防护涂料和电化学防护等方面。
1. 表面处理表面处理是钢结构防腐蚀的第一道防线。
在海洋浪花飞溅区域的钢结构上,可以采用喷砂、喷丸等方法进行表面处理,去除表面氧化皮和锈斑,使钢材表面变得光滑、均匀,有利于后续的防腐蚀处理。
2. 防护涂料选择适合海洋浪花飞溅区域的防护涂料对于钢结构的防腐蚀至关重要。
常见的防护涂料包括环氧树脂涂料、聚氨酯涂料、铝涂料等。
这些防护涂料具有耐腐蚀、耐磨损、耐水侵蚀的特性,能够有效保护钢结构在海洋环境中的表面。
3. 电化学防护电化学防护是一种通过在金属表面施加电流或者使用阳极保护的方法来防止金属腐蚀的技术。
在海洋浪花飞溅区域的钢结构上,可以采用阳极保护系统,在钢结构表面附近放置阳极,利用阳极的电化学反应来保护钢结构的表面,延长其使用寿命。
三、定期检测和维护除了采取上述防腐蚀措施,定期检测和维护也是非常重要的。
海洋环境的腐蚀作用是一个长期过程,及时发现问题并采取有效措施进行维护,能够有效延长钢结构的使用寿命。
海洋工程中的防腐蚀技术研究

海洋工程中的防腐蚀技术研究在广袤无垠的海洋世界中,海洋工程扮演着至关重要的角色。
从海上石油钻井平台到跨海大桥,从海底隧道到海洋船舶,这些海洋工程设施在推动经济发展、促进交流和保障国家安全等方面发挥着不可替代的作用。
然而,海洋环境极其恶劣,具有高湿度、高盐度和强腐蚀性等特点,这给海洋工程设施带来了严峻的考验,其中腐蚀问题尤为突出。
海洋腐蚀是指金属材料在海洋环境中发生的电化学腐蚀和化学腐蚀。
海水是一种复杂的电解质溶液,其中含有大量的氯离子、钠离子、镁离子等,这些离子会加速金属的腐蚀。
此外,海洋中的生物附着、海浪冲击、温度变化等因素也会加剧腐蚀的程度。
腐蚀不仅会降低海洋工程设施的结构强度和使用寿命,还可能导致严重的安全事故和环境污染。
因此,研究和应用有效的防腐蚀技术对于保障海洋工程的安全运行和可持续发展具有重要意义。
目前,海洋工程中常用的防腐蚀技术主要包括涂层防护、阴极保护、耐蚀材料和缓蚀剂等。
涂层防护是一种广泛应用的防腐蚀方法。
通过在金属表面涂覆一层具有良好耐蚀性能的涂层,可以有效地阻隔海水与金属的接触,从而减缓腐蚀的发生。
常见的涂层材料有环氧树脂、聚氨酯、氟碳涂料等。
这些涂层具有良好的附着力、耐水性和耐化学腐蚀性。
然而,涂层在长期的海洋环境中容易受到磨损、划伤和老化等因素的影响,从而降低防护效果。
因此,需要定期对涂层进行检查和维护,及时发现并修复破损的部位。
阴极保护是另一种重要的防腐蚀技术。
它是通过向被保护的金属结构施加一个阴极电流,使其电位负移,从而抑制腐蚀的发生。
阴极保护分为牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护两种方式。
牺牲阳极阴极保护是将一种比被保护金属更活泼的金属(如锌、铝等)作为阳极,与被保护金属构成原电池,阳极在腐蚀过程中逐渐消耗,从而保护了阴极金属。
外加电流阴极保护则是通过外部电源向被保护金属提供阴极电流。
阴极保护技术在海洋工程中的应用较为广泛,如海洋石油平台、船舶等。
但阴极保护技术也存在一些局限性,如需要定期检测和维护,保护效果容易受到外界因素的干扰等。
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盘点十大海洋腐蚀防护技术前言海洋工程构筑物大致分为:海岸工程(钢结构、钢筋混凝土)、近海工程(海洋平台、钻井、采油、储运)、深海工程(海洋平台、钻井、采油、储运)、海水淡化、舰船(船体、压载舱、水线以上),简称为船舶与海洋工程结构。
船舶与海洋工程结构的主要失效形式包括:均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、腐蚀/磨损、海生物(宏生物)污损、微生物腐蚀、H2S与CO2腐蚀等等。
控制船舶和海洋工程结构失效的主要措施包括:涂料(涂层)、耐腐蚀材料、表面处理与改性、电化学保护(牺牲阳极、外加电流阴极保护)、缓蚀剂、结构健康监测与检测、安全评价与可靠性分析及寿命评估。
从腐蚀控制的主要类型看(表1),涂料(涂层)是最主要的控制方法、耐腐蚀材料次之,表面处理与改性是常用的腐蚀控制方法,电化学保护(牺牲阳极与外加电流)是海洋结构腐蚀控制的常用手段,缓蚀剂在介质相对固定的内部结构上经常使用,结构健康监测与检测技术是判定腐蚀防护效果、掌握腐蚀动态以及提供进一步腐蚀控制措施决策和安全评价的重要依据,腐蚀安全评价与寿命评估是保障海洋工程结构安全可靠和最初设计时的重要环节。
建立全寿命周期防护理念,结合海洋工程设施的特点及预期耐用年数,在建设初期就重视防腐蚀方法,通过维修保养实现耐用期内整体成本最小化并保障安全性,是重大海洋工程结构值得重视的问题。
表1腐蚀防护方法及中国的防腐蚀费用比例一、防腐涂料(涂层)涂料是船舶和海洋结构腐蚀控制的首要手段。
海洋涂料分为海洋防腐涂料和海洋防污涂料两大类。
按防腐对象材质和腐蚀机理的不同,海洋防腐涂料又可分为海洋钢结构防腐涂料和非钢结构防腐涂料。
海洋钢结构防腐涂料主要包括船舶涂料、集装箱涂料、海上桥梁涂料和码头钢铁设施、输油管线、海上平台等大型设施的防腐涂料;非钢结构海洋防腐涂料则主要包括海洋混凝土构造物防腐涂料和其他防腐涂料。
海洋防腐蚀涂料包括车间底漆、防锈涂料、船底防污涂料、压载舱涂料、油舱涂料、海上采油平台涂料、滨海桥梁保护涂料以及相关工业设备保护涂料。
海洋防腐涂料的用量大,每万吨船舶需要使用4~5万升涂料。
涂料及其施工的成本在造船中占10%~15%,如果不能有效防护,整个船舶的寿命至少缩短一半,代价巨大。
海洋防腐领域应用的重防腐涂料主要有:环氧类防腐涂料、聚氨酯类防腐涂料、橡胶类防腐涂料、氟树脂防腐涂料、有机硅树脂涂料、聚脲弹性体防腐涂料以及富锌涂料等,其中环氧类防腐涂料所占的市场份额最大,具体见表2。
实际上,从涂料使用的分类看,涂料可以分为:底漆、中间漆和面漆。
其中,底漆主要包括富锌底漆(有机:环氧富锌;无机:硅酸乙酯)、热喷涂铝锌;中间漆主要有环氧云铁、环氧玻璃鳞片;面漆包括聚氨酯、丙烯酸树脂、乙烯树脂等。
表2我国重防腐涂料的种类与比例我国重防腐涂料增长率较快,2012年我国涂料总产量1270万t,居世界第一位,但企业数量多,单产低。
我国涂料生产企业有上万家,但产量在5000t以上的涂料企业不足10%。
美国涂料年生产总量约700万t,厂家只有400多个。
日本是世界第3大涂料生产国,总产量200万t,生产企业只有167家。
我国涂料公司的产值低:从企业销售额来看,我国最大的涂料公司的年销售额不足AkzoNobel(阿克苏诺贝尔)公司的1/50。
此外,我国许多涂料公司的产品质量还有待进一步提高。
我国虽有先进的纳米复合涂料技术,但其产量还需要进一步扩大。
到现在为止,全世界主要重防腐涂料已全部进入中国。
在技术要求较高的集装箱和船舶涂料领域,外资和合资企业的产品占据了我国80%以上的市场份额(表3);20世纪90年代末,国际著名的船舶涂料公司基本上都已进入中国,并在中高端市场占据相当大的份额,例如海上石油钻井平台和海上设施所用的重防腐涂料被Jotun(佐敦)、Hempel(赫普)、AkzoNobel、PPG和日本关西等公司所垄断,其中Jotun公司就占有海洋工程领域60%的市场份额;到目前为止,我国95%的船舶涂料市场均为国外公司所垄断。
值得欣慰的是,由于中国有先进的纳米技术,最近国外两大海洋涂料公司(Jotun、Hempel)开始批量采购我国的纳米氧化物浓缩浆,并按照指定的工艺制备先进的船舶用纳米复合涂料,已开始应用到船舶中在我国重防腐涂料市场里,曾经我国最大的国营重防腐涂料厂———上海涂料公司麾下的开林造漆厂,采取合资的方法经营,2009年,该厂在这一领域销售额增加10%,其中包括钢结构涂料60%,船舶涂料40%。
表3 2009年国外涂料企业等在我国重防腐蚀涂料各领域中的市场份额值得指出的是:船舶涂料不仅技术要求高(例如:压载舱涂料在苛刻环境下工作,且属于关键部位,要符合国际海事组织(IMO)的PSPC标准、有船级社的证书,目前都采用国外产品),更要求满足5年维修寿命,生产企业的资质和认证齐全;同时,船舶涂料的种类多,配套性要好;还需要建立全球售后服务网络(24h到位),方便维护。
我国一般的涂料企业都难以达到这些要求,导致我国涂料企业难以进入船舶涂料的市场竞争中,这是我国海洋涂料几乎全面被国外占领的主要原因。
未来海洋重防腐涂料的发展方向是:环保、节能、省资源、高性能和功能化。
例如:①低表面处理防锈涂料不但可以减轻表面处理的压力,避免预处理对环境造成的污染,并可节约大量维修费用;②无铅无铬化是无公害高性能防锈颜料和填料的发展方向;③水性无机富锌涂料作为零VOC的环保型水性防腐涂料被广泛应用;④无溶剂涂料是研究的热点,主要有无溶剂环氧涂料、无溶剂聚脲和聚氨酯涂料;⑤纳米粒子的引入可以改善涂料流变性,提高涂层附着力、涂膜硬度、光洁度和抗老化性能,是重要的发展方向之一;⑥超耐候性面漆——氟碳树脂及含氟聚氨酣等改性材料是面漆基料的极佳选择,除用于船壳漆外,还可用于接触强腐蚀介质的内舱涂料等。
换句话说,高固体化、无溶剂化(包括粉末涂料化)或弱溶剂化、水性化、无重金属化、高性能化、多功能化、低表面处理化、省资源化以及智能化等是涂料发展的国际趋势。
二、防污涂料海水全浸环境中,船舶和钢桩、平台、管线等移动和固定工程设施都不可避免遭受海洋污损生物附着影响,造成生物污损。
船体附着的藤壶等污损生物,能使船舶航行阻力增加15%,燃油费上升40%~50%。
防污涂料是海洋涂料中的一个特殊品种,其主要目的是阻止海洋生物对海洋构筑物的附着、污损,保持船底或海洋结构的光滑、清洁。
防污涂料无论是基于低表面能、还是自抛光概念,都要在涂料中添加“毒素”———防污剂。
传统的防污涂料种类很多,其中无机类包括氧化亚铜(也有其他的铜化合物,如硫氰酸亚铜等)、氧化汞(虽有效但污染环境,早已禁用)、氯化锌(辅助防污剂)等,有机类包括有机锡化合物(三丁基锡TBT或三苯基锡化合物TPT,已被禁用)、有机氧化合物(DDT,它对藤壶有特效,但DDT太稳定,不易降解,污染环境,已在全世界被禁用)。
我国对海生物污损的防护研发起步晚,1966年成立了全国性攻关会战组(跨行业、跨地区,科研、生产、使用3结合),历经15年,缩小了有机锡(TBT)类防污涂料与国外技术水平的差距,但基础材料与关键技术仍远远落后于国外。
我国拥有30余万艘近海船舶,过去一直普遍使用含TBT、DDT防污涂料,严重污染了海洋环境。
随着世界海洋工业的迅速发展和环境保护法对船舶工业的影响,高污染的涂料将会逐步禁止使用,我国履行国际公约,2008年全面禁止生产和使用含三丁基锡TBT防污涂料,2009年全部停止溶剂法氯化橡胶生产线,2010年全面禁止使用含DDT船底防污涂料,并逐步限制含铬防锈涂料,同时把含氧化亚铜防污涂料列入“高污染、高环境风险”名单,规定氧化亚铜作防污济是过渡性措施。
到2025年,北美的小型船舶将禁止使用防污涂料。
所以,发展防污涂料的环境友好的替代防污技术显得十分紧迫。
我国对于生物污损的发生机制及基于仿生原理进行防污控制的材料方面开展了一系列研究。
先后探讨了硫酸盐还原菌(SRB)为主要构成的生物膜的形成机制,并筛选出了可以对该膜进行溶解破坏的蛋白酶,溶解消除率可达85%以上;研究了表面能、表面结构特征、弹性模量等对生物附着的影响规律,利用化学分子自组装的方法实现了对仿生表面微结构的制备,建立了对防污表面微结构特征进行表征的方法,可以同时满足对石莼孢子和硅藻在不同结构特征表面的附着情况进行预测的要求。
从发展趋势来看,探清影响生物附着发生时与材料表面作用的内在本质因素并发展环境友好防污材料是重点。
从本质上看,生物的附着是其分泌的黏附蛋白和材料表面之间的化学结合的过程,所以探清这种吸附界面间的化学作用机理是未来发展的关键。
污损生物存在种类多样和附着机制复杂的特点,但是与材料表面接触并通过黏附蛋白与表面结合作用达到足够的附着力是其中的必要条件,因此对环境友好材料的发展应从抑制生物与材料表面的接触,降低黏附蛋白活性结构的吸附作用,使之无法形成足够的附着力等方面来进行考虑。
我国学者利用天然辣素的固有环境友好特性、异噻唑啉酮防污剂的防污活性以及含辣素功能结构树脂(高分子)和丙烯酸锌/铜树脂体系,研发出了环境友好型自抛光防污涂料,在黄渤海、东海、南海3个海区使用,达到12~24个月防污期效,该涂料从技术上打破了国外垄断。
近年来,我国学者通过把纳米材料添加到涂料中也表现出良好的耐污性。
目前,防污涂料的寿命已经从3年提高到5年,甚至最近进一步提高到7.5年。
从防污涂料的应用状况看,无论树脂体系、防污剂体系、复配技术及市场,国外公司均处于主导地位。
我国南海平台容易生长海生物,目前没有特效的长效防污防腐配套体系,有待国内自主开发。
三、耐腐蚀材料海洋中使用的耐腐蚀材料包括:耐海水腐蚀钢、耐腐蚀钢筋、双相不锈钢、钛合金、铜合金、复合材料、高分子材料、高性能混凝土等。
金属和钢筋混凝土的使用量最大。
耐腐蚀金属材料是通过调整金属材料中的化学元素成分、微观结构、腐蚀产物膜的性质,实现降低电化学腐蚀的反应速度,从而可以显著改善金属材料的耐腐蚀性。
美国从1936年开始研制耐海水腐蚀钢,到1951年研制成功了“Mariner”钢。
法国研制出Cr-Al系的耐海水腐蚀钢APS系列。
日本的几大钢厂也已研制出不同的系列,如新日铁Mariloy系列钢、JFE海洋系列钢、三菱制钢NEP-TEN50与60、神户制钢所TAICO R M50A.B.C。
德国研发出HSB55C钢(Ni-Cu-Mo系)。
我国从1965年起开始研制耐海水腐蚀钢,主要有Cu系、P-V系、P-Nb-Re系和Cr-Al系等类型,如08PV、08PV R e、10CrPV等,但与国外比较,我国的耐海水腐蚀钢还有待进一步研发。
近年来日本已经在船舶上使用免涂装的耐腐蚀钢,已有20多条船采用了耐腐蚀钢,日本在极力推荐使之成为国际标准用钢。