飞溅区是指由于
波浪和
潮汐的作用,周期性地被水包围或在水外面的结构物或管道的外表面。海洋
钢结构在飞溅区的腐蚀最为严重。
随着我国对海洋资源的开发,海洋钢结构的
腐蚀控制技术越来越受到关注。海洋环境可以分为海洋大气区、浪花飞溅区、海水潮差区、海水全浸区和海底泥土区等五个腐蚀区带。其中,海洋钢结构在浪花
飞溅区腐蚀最为严重。在浪花飞溅区,钢表面受到海水的周期性润湿,处于干湿交替状态,氧供应充分,盐分不断浓缩,加之阳光、风吹和海水环境等协同作用导致发生最严重的腐蚀。锈层的自氧化反应是加速钢结构在浪花飞溅区腐蚀的一个主要原因。当前,国内对于海洋钢铁设施大气区通常采用涂料保护,海水全浸区采用
电化学保护,都取得了较好的保护效果,但是这些保护技术对于钢结构在浪花飞溅区的腐蚀防护效果并不佳。
海洋钢结构浪花飞溅区针对海洋钢结构浪花飞溅区的腐蚀防护措施主要有:①增加腐蚀余量的方法由于会造成钢材的浪费,局部的孔蚀仍无法避免,存在着安全隐患等很多弊端,已经逐渐的不再被采用。 ②耐海水腐蚀低合金钢虽然较一般的碳钢耐腐蚀性能好,但是仍需要采取相应的防护措施,并且也仅仅适用于新建构筑物。③无机、有机涂层保护是经济、有效的方法,但是涂层防护对表面处理要求高,并且通常使用的涂层难以满足长期抗冲击的要求,涂层在海水冲击下容易发生鼓泡和剥落,进而引发严重的局部腐蚀,用时对于正在服役的钢构筑物的表面处理很难达到涂装要求;。④
金属喷涂具有较好的防腐蚀效果,但现场施工较困难,特别是对结构复杂的部位施工尤其困难,也需要与其他防护措施联用。⑤包覆
蒙乃尔合金、
钛合金、耐海水不锈钢护套的方法,耐腐蚀效果好,但其材料价格昂贵,因而全面推广应用仍受到一定限制。因此亟需一种经济有效、施工简便的腐蚀防护方法,以保证浪花飞溅区钢结构物和设施的长期安全服役。
中国科学院海洋研究所在承担“十一五”国家科技支撑计划项目期间,通过国际合作,并通过自主研发,研究开发了一套具有自主知识产权的可带水操作的海洋钢结构浪花飞溅区新型复层矿脂包覆防腐技术,并且申请 3 项国家发明专利,并制定了 3 项地方标准。该技术采用了优良的缓蚀剂和隔绝氧气的密封技术,由矿脂防蚀膏、矿脂防蚀带、密封缓冲层和防蚀保护罩四层紧密相连的保护层组成。
矿脂防蚀膏是复层矿脂包覆防腐技术中主要的防腐蚀材料,也是位于复层包覆防腐技术最内层的部分,能很好地黏附在需要保护的钢结构表面,与被保护结构物紧密接触。矿脂防蚀膏中含有多种防锈成分,在潮湿的环境中具有很好的防腐蚀性能,能够长期高效稳定地使钢构筑在海洋等严酷的腐蚀环境中免遭腐蚀。
矿脂防蚀带是一种浸渍了特制防蚀材料的
人造纤维制成的材料。矿脂防蚀带所含防蚀材料具有和矿脂防蚀膏相似的成分及性能,除了防蚀作用外,还能够增强密封性能,提高整体的强度及耐久性。
在矿脂防蚀膏和矿脂防蚀带外层包覆一个坚固耐久的防蚀保护罩,可大大提高复层矿脂包覆防腐技术的防腐性能和耐久性能。防蚀保护罩有多种材料可供选择,应用最为广泛的为玻璃纤维增强保护罩( FRP) 。复层矿脂包覆防腐技术具有更好的抗腐蚀性、更持久的抗疲劳强度和冲击强度,包覆范围一般在最低潮位以下1m到浪花飞溅区,可以给暴露在该区带的钢结构提供长寿命半永久性的保护。
针对海洋钢结构设施浪花飞溅区保护,从
防腐蚀全寿命周期维护的观点来看,复层矿脂包覆技术无疑是最为成熟和最具优势的保护技术。复层矿脂包覆防腐技术可以大大延长海洋钢结构设施的维修周期,减少维修费用节省人力物力、提高构筑物的耐久性,延长钢结构物和设施的使用寿命。该技术对暴露于海洋浪花飞溅区部位的钢铁设施具有广泛的适应性。可应用在如跨海大桥、海洋平台和港口码头等,也可适用于各种腐蚀环境下的管线保护。不仅用于已建成的表面难于处理的旧的钢铁设施防腐修复,还可以用于新建
钢铁设施的腐蚀修复,也可都具有良好的保护效果。这对保护海洋钢结构设施的安全运行具有极其显著的经济价值和极其重要的社会意义。