海洋钢结构腐蚀原因及防腐蚀方法分析

仪德强

摘要：本文首先分析了海洋钢结构腐蚀原因及原理，接着分析了海洋钢结构的防腐蚀方法,希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。

关键词：海洋；钢结构；防腐蚀方法

引言：

海洋钢结构包括海上风机、跨海大桥、海洋采油平台和海港码头等，这些钢结构长期暴露在海洋大气中或浸没在海水中，为腐蚀的发生、发展创造了条件。我国是一个海岸线长达3.2×104km的海洋大国，每年各种海洋工程的维护和防腐花费巨大。数据表明，2014年我国各个行业的腐蚀总成本为21278.2亿元，占GDP的3.34％，人均腐蚀成本为1555元。因此对海洋工程采取有效、经济、简单长期的防腐措施显得尤为重要。

1海洋钢结构腐蚀原因及原理

1.1海洋大气区腐蚀

海洋大气区是海洋表层以上的大气部分，该区域的特点是海洋钢结构无法直接与海水接触，但由于海洋大气的湿度大，氯离子含量高，并且具有干湿交替显著的特点，所以该部分海洋钢结构的腐蚀速率比内陆环境高4倍左右。高湿度的大气会增强钢结构表面的毛细吸附作用，增加水蒸气的凝聚速率，为电化学腐蚀提供了基本环境，并且空气中的盐分（主要是氯离子）含量高，极易溶解在钢结构表面的水膜里，加上大气中CO2和SO2进入水膜中，形成良好导电性的酸性电解质，这些都为海洋大气区的腐蚀创造了有利条件。另外海洋大气区的钢结构一般都受阳光直射，温度较高，大大加快了钢结构的腐蚀，金属表面真菌和霉菌的繁殖也提供了酸性湿润的环境，因此海洋大气环境下钢结构防腐比内陆环境更为严峻与苛刻。

1.2海水潮差区腐蚀

海水潮差区的特点是随着海水潮起潮落的周期变化，海洋钢结构也进行着浸没、暴露的周期变化，海洋钢结构伴随这一特点进行着稳定的干湿交替，干湿交替的周期变化会形成类似大气区钢结构表面的水膜，氧气的扩散比浪花飞溅区更慢，受温度的影响很大，同时海水的周期变化也不断冲击着钢结构的表面，发生大量气泡腐蚀，破坏钢结构表面涂层，除此之外，海洋生物也能附着在此区域的钢结构上，产生低氧环境形成氧浓差电池，这些都加速了海水差潮区钢结构腐蚀。

1.3海水全浸区腐蚀

海水全浸区是指海洋钢结构在海水中完全浸泡的区域，不随海水的潮起潮落暴露在大气中。海水全浸区可分为3个区域，这3个区域的腐蚀速率由大到小分别是浅海区、大陆架全浸区、深海区。浅海区的氧气充足，几乎处于饱和状态，存在这一部分的海洋生物更活跃，该区域主要发生电化学腐蚀和生物腐蚀，由于造成腐蚀的因素更多，浅水区的腐蚀比大气区更为严重；大陆架全浸区与浅水区相比水流流速，含氧量水温等都有所下降，这些条件不利于生物的生存，所以该部分生物腐蚀大大减少，海洋钢结构的腐蚀还是以电化学为主，物理化学腐蚀为辅；深海区由于较大的压力，盐分的溶解量变少，钢结构腐蚀以应力腐蚀和电化学腐蚀为主，属于海水全浸区中腐蚀最轻的部分。

2海洋钢结构的防腐蚀方法

2.1使用耐候钢

耐候钢是指通过向普通碳素钢中加入Cu、Cr、P等耐腐蚀元素而形成的一种低碳合金钢。与普通碳素结构钢相比，耐候钢的抗腐蚀能力为其2~8倍，并且耐候钢使用寿命可达80年。耐候钢之所以具有良好的抗腐蚀能力，是因为其表面有一层致密的氧化物膜，阻止了空气中的O2，H2O等物质对钢的渗入，提高了其抵抗大气腐蚀的能力，因此耐候钢又被称为耐大气腐蚀钢。在工程结构中，耐候钢还具有高耐火性、减薄降耗、节能省工等优点，被广泛运用到桥梁、海港建筑、铁道车辆、石油井架等长时间处于大气环境下的建筑。但是，耐候钢往往需要很长的时间才能形成稳定的保护层，在此期间会出现锈液流挂等现象，造成环境污染。为了解决这个问题，有学者已经做了相关研究，提出了以水为溶剂、可溶性盐为溶质的环保型耐候钢表面锈层稳定化处理技术，并探讨了表面处理溶液对耐候钢锈层稳定化进程的作用机理。

2.2热浸镀锌

热浸镀锌是指将钢结构浸没在600℃左右的锌液中，使钢结构表面形成热浸锌保护层。热浸镀锌层厚度是评价热镀锌产品防腐性能的重要指标。一般环境中，热浸镀锌的保护期在25年到50年之间，当镀锌量为600g/㎡时，防腐期限可以超过50年，目前已知的热浸镀锌体系最长保护期限为110年。热浸镀锌不仅防腐期限长，而且工业化程度高，绿色无害，常用于维护相对困难的钢结构工程中。所以，该防腐措施被广泛运用于通讯塔，输电塔等领域。但是，热浸镀锌处理也有明显的缺点，即受镀锌槽的限制，导致只有尺寸规格较小的钢构件才可以镀锌作业，而且当镀层被碰掉后，无法自行修复。热浸镀锌防腐工艺一般适用于小型钢结构构件和轻型钢结构构件的防腐。

2.3热喷铝复合涂层

热喷铝复合涂层具有很好的防腐效果，并且能够长时间作用。通过将钢结构进行喷砂除锈、打毛雾化、喷涂铝液等处理，使其表面形成复合涂层，进而让基体与腐蚀性介质隔离，从而增强钢结构的抗腐蚀能力。热喷铝复合涂层不受钢结构尺寸的影响，几乎可以对任何形状的尺寸的钢结构进行防腐处理。但是，喷涂施工只能由人工处理，所以工作强度较大，严重制约了加工工期，而且防腐效果也会受喷铝质量的直接影响。

2.4油漆防腐

由于油漆防腐具有原料价格低廉、外表美观，工艺简单，具有良好防腐效果等优点，得到了广泛的应用。油漆防腐技术首先在喷涂之前进行除锈处理，对于一些防腐要求较高的钢结构要处理到表面露出金属光泽为止，然后根据工程环境和工程要求选择喷涂的底漆、中间漆和面漆，最后均匀地将油漆喷涂到钢结构的表面，防止因油漆喷涂不均匀而造成钢结构局部的腐蚀。但是油漆长期处于腐蚀环境中，其对钢结构的防护作用也会逐渐减弱。因此，对于油漆防腐需要根据实际情况，定期检查与维护。

2.5阴极保护

对于海水全浸区的钢结构，除采取以上措施外，增加阴极保护也是行之有效的方法，实践证明，采用阴极保护进行联合防护，能大大延长钢结构的使用寿命。

结束语：

综上，随钢结构在海洋工程领域中应用越来越广泛，做好防腐方面的工作不仅可以使钢结构的使用寿命增加，还可以提高海洋工程的整体安全性。通过使用耐候钢、热浸镀锌、热喷铝复合涂层等工艺，可以对常见的钢结构腐蚀起到良好的防腐效果。随着钢结构使用环境越来越趋于复杂化，目前防腐技术仍存在着许多的不足，仍需加强对钢结构防腐方面的研究，促进钢结构在海洋工程中的应用进一步发展。

参考文献：

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