02-海洋钢结构浪花飞溅区防腐蚀技术-侯保荣

海洋钢结构浪花飞溅区防腐蚀技术中国科学院海洋研究所中国科学院海洋研究所侯保荣20093292009.3.292008年中国腐蚀损失是多少？腐蚀损失﹥9000亿元？腐蚀损失﹥9000亿元？海洋大气区涂料浪花飞溅区海水潮差区平均低潮线平均高潮线新型包覆防蚀技(PTC)海水全浸区平均低潮线海底泥土区海底电化学保护海底泥土区腐蚀速度腐蚀速度主要内容腐蚀的危害浪花飞溅区腐蚀严重性浪花飞溅区防腐技术浪花飞溅区新型防腐技术浪花飞溅区新型防腐技术第部分腐蚀的危害第一部分腐蚀的危害腐蚀与国家经济建设和国防建设的关系十分密切，但由于腐蚀与防护是跨行业、跨部门、带有共性的科学技术，很少直接创造经济效益，所以它并不太引人注意。金属腐蚀的定义金属腐蚀的定义金属材料与周围介金属材料与周围介质接触时，由于发生化质接触时，由于发生化学作用、电化学作用或学作用、电化学作用或物理溶解而引起金属材料损害的现象称为金属腐蚀。由于腐蚀是一种悄悄在进行的破坏，不易发现，不像地震和火山等自然灾害那样引人关注。所以对于腐蚀造成的破坏和损失往往给人的印象不那么深刻。造成经济损失造成金属资源和能源的浪费腐蚀造成金属资源和能源的浪费蚀的危造成设备的破坏事故危害阻碍新技术的发展害阻碍新技术的发展直接经济损失指采用防护技术的费用和发生腐蚀破坏以后的维修、更换费经经济损失腐蚀破坏以后的维修、更换费用和劳务费用。可以计算。指设备发生腐蚀破坏造成停工、济损停产；跑、冒、滴、漏造成物料流失；腐蚀使产品污染，质降率降损失间接量下降，设备效率降低，能耗增加；在计算壁厚时需增加腐成费等间接经济损失蚀裕度，造成钢材浪费等。这部分很难计算。美国2002年发布了第七次腐蚀损失调查报告，表明1998年美国因腐蚀带来的直接经因腐蚀带来的直接经济损失达2760亿美元，济损失达2760亿美元，占GDP的3.1%。WhtithCtfWhatistheCostofCorrosionintheUnitedStates?CorrosionintheUnitedStates?美国于1999年开展了第七次腐蚀损失调查，涉及国民经济的26个主要行业和部门的26个主要行业和部门Chemical,Chemical,HighwayHighwayBridgesBridgesGas&LiquidGas&LiquidTransmissionTransmissionPipelinesPipelinesWaterwaysWaterways&Ports&PortsAirportsAirportsMotorMotorVhilVhilTeleTele--itiiti,,Petrochemical,Petrochemical,PharmaceuticalPharmaceuticalPipelinesPipelines&Ports&PortsppVehiclesVehiclescommunicationcommunicationShipsShipsPetroleumPetroleumRefiningRefiningHazardousHazardousDrinkingDrinkingWaterWater&Seer&SeerElectricalElectricalPulp&PaperPulp&PaperHazardousHazardousMaterialsMaterialsTransportTransport&Sewer&SewerSystemsSystemsElectricalElectricalUtilitiesUtilitiesRailroadCarsRailroadCarsHazmatStorageHazmatStorageOil&GasOil&GasExploration&Exploration&AiftAiftRailroadsRailroadsElectronicsElectronicsHomeHomeAppliancesAppliancesGasGasProductionProductionAircraftAircraftRailroadsRailroadsElectronicsElectronicsDistributionDistributionAgriculturalAgriculturalDefenseDefenseMiningMiningFoodProcessingFoodProcessingNuclearNuclearWasteStorageWasteStorage全球每年生产的钢铁中约有10%因腐蚀而报废。全球每年因腐蚀所带来的损失高达7000~10000亿美元约占国民生产总值的2%4%元,约占国民生产总值的2%~4%。2008年中国GDP超过30万亿元，按照3.1％计算，中国2008年的腐蚀将超过9000亿元！年洋济产值2008年我国海洋经济总产值约为29,662亿元，如按腐蚀损失占生产总值的3.1%计算，那么海洋腐蚀损失腐蚀损失占生产总值的3.1%计算，那么海洋腐蚀损失超过880亿元/年。☺如果采取有效的防护措施，则可以挽回其中25~40%的损失的损失。触目惊心的例子1967年，位于美国的俄亥俄桥突然塌入河中，死亡46人——因钢桥梁应力腐蚀和腐蚀疲劳人因钢桥梁应力腐蚀和腐蚀疲劳。1985年，日本一架波音747客机由于应力破裂坠毁，一次1985年，日本架波音747客机由于应力破裂坠毁，次死亡500人。2004年重庆天元化工氯气冷凝器腐蚀泄漏导2004年，重庆天元化工，氯气冷凝器腐蚀泄漏，导致爆炸，死亡9人。第二部分浪花飞溅区腐蚀严重性大气区受海盐微粒和陆地大气的影响。大气区飞溅区受海盐微粒和陆地大气的影响海水飞溅造成的干湿环境以及阳光照射飞溅区潮差区钢导致的温度升高，形成最苛刻腐蚀环境。全浸区受到海水潮汐的作用。钢桩海水的腐蚀性主要受溶解氧流速温全浸区桩海水的腐蚀性主要受溶解氧、流速、温度、盐度、pH值、以及污染因素和生物因素等的共同作用的影响。海泥区溶解氧、温度以及厌氧生物的作用是影响腐蚀性的主要因素腐蚀速率(mm/a)响腐蚀性的主要因素。海洋大气区平均高潮线浪花飞溅区平均低潮线平均高潮线海水潮差区平均低潮线海水全浸区海底海底泥土区海底泥土区腐速度钢铁设施在海洋环境钢铁设施在海洋环境中的腐蚀很不均匀，在浪花飞溅区腐蚀最为严重，一般为0.3~0.5毫米/年，最高可达1毫米/年，约是全浸区的3~10倍。MaterialPerformance，2002.10我国实验结果我国实验结果美国外海实验结果美国外海实验结果我国实验结果我国实验结果美国外海实验结果美国外海实验结果海洋科学，19804，16－19Ci19495292303海洋科学，1980,4，16－19Corrosion,1949,5292-303A3钢10Cr2AlMo钢17NiCuP钢海洋与湖沼，198516（2）116－120海洋科学集刊，199536，137－144海洋科学集刊，199536，137－144海洋大气区浪花飞溅区海水全浸区海洋大气区浪花飞溅区海水全浸区引自海洋科学集刊，1995，36，137－144引自海洋科学集刊，1995，36，137－144钢铁设施浪花飞溅区的腐蚀严重性钢铁设施浪花飞溅区的腐蚀严重性0浪花飞溅区腐蚀状况浪花飞溅区腐蚀状况第三部分浪花飞溅区防腐技术(一)包覆金属、合金或非金属材料蒙尔合金套板1．蒙乃尔合金护套(板)2．铜—镍合金（90-10，70-30）2．铜镍合金（9010，7030）3．不锈钢4．牺牲钢5包覆混凝土5．包覆混凝土(二)涂层和衬材保护()涂层和衬材保护1．富锌涂料、环氧沥青、乙烯基涂料2．无溶剂环氧聚酰胺涂料3．玻璃鳞片涂料4．无溶剂环氧砂浆涂料耐海水钢(三)耐海水钢美国年研制的系的“玛丽娜”1.美国1951年研制的Ni-Cu-P系的“玛丽娜”钢2.法国Cr-Al系的耐海水钢APS3日本新日铁的NK马丽尼50三菱制钢的3.日本新日铁的NK马丽尼50、三菱制钢的NER-TEN50及60、神户制钢所的TaicorM50(A．B．C)等。4德国HSB55C钢(NiCuMo系)4.德国HSB55C钢(Ni-Cu-Mo系)第四部分浪花飞溅区新型防蚀技术海洋大气区覆盖平均潮位线浪花飞溅区海水潮差区平均高潮线盖层保护平均潮位线低潮线下1.0m海水潮差区平均低潮线覆盖层覆盖层【A】【B】【C】海水全浸区层保护层保护电化学保电化学保海底面保护保护海底泥土区余量保护护防蚀保护罩聚乙烯发泡衬里防蚀保护罩防蚀带防蚀膏防蚀膏钢铁基体①搭脚手架②表面处理③涂刷防蚀膏低潮时低潮时④缠绕防蚀带⑤安装保护罩⑥端部处理完成海水中PTC保护电化学保护电化学保护海洋钢铁设施防腐蚀设计①表面处理②涂防蚀膏③缠绕防蚀带④固定防护罩技术特点技术特点防护效果优异适用任何状结构*防护效果优异，适用任何形状结构*基材表面处理要求低*基材表面处理要求低*施工方便，可带水作业*良好密闭性和抗冲击性能*质量轻，无附加载重绿色保无毒无染*绿色环保，无毒无污染应用范围新型包覆防蚀技术不仅可用在海洋环境中的各种钢铁和钢筋混凝土设施如跨海大桥的各种钢铁和钢筋混凝土设施，如跨海大桥、钻采平台和港口码头等，而且也可用于各种腐蚀环境下的管线保护。目前在日本、英国等沿海国家有较为广泛的使用，使用寿命已达30年以上以上。技术国内施工实例一PTC技术国内施工实例一试验材料试验材料防蚀膏防蚀带防蚀保护罩初步设计方案绿色表示使用预制成型保护罩，兰色表示现场制作保护罩设比例剖面图设计玻璃钢外壳玻璃钢衬里灌浆管切除或移动检查窗检查窗计图纸正视图正视图检查窗纸检查窗封堵钢箍外壳加工检查窗移动或切掉封堵钢箍表面状况表面状况井口套管管腐蚀严表严重表面处表面状况处理后表面状况施工完成全貌PTC技术国内施工实例二表面状况表面状况表面处理涂抹防蚀膏缠绕防蚀带缠绕防蚀带安装防护罩施工完成全貌施工完成全貌浪花飞溅区新型防蚀技术——超厚膜涂层技术（适用于新建钢结构）涂料——最主要的海洋防腐蚀措施。海洋防腐向重防腐涂料过渡海洋防腐向重防腐涂料过渡。有机溶剂——对人体及环境造成危害。研发方向——无溶剂超厚膜防腐涂料。研发方向无溶剂超厚膜防腐涂料主要特点：（1）无溶剂、环保（2）可实现超厚膜涂装﹥1mm（3）抗冲击性能优异（4）高度的防腐蚀性和耐久性（4）高度的防腐蚀性和耐久性（5）有效避免贝类附着（5）有效避免贝类附着试验项目测定值试验条件试验体试验方法抗拉强度191kg/cm2ASTMD拉伸试验自由膜ASTMD2370-68相当延伸率2.7%抗拉模量7980kg/cm2弯曲试验弯曲强度360kg/cm2自由膜ASTMD79070相当弯曲试验自由膜ASTMD790-70相当弯曲硬度18200kg/cm2压缩试验压缩强度200kg/cm2自由膜ASTMD695-69相当抗冲击试验Gardner试验冲击22kgm以上涂装板ASTMG14-774磅抗冲击试验击2.2kg.m以上涂装板ASTMG14774磅附着力试验附着强度70kg/cm2以上涂装板附着试验机切应力220kg/cm2JISK6850耐磨试验（）涂装板耐磨试验（1kg）TaberTest140mg涂装板JISK6902CS-17吸水率（24hr）0.15%自由膜JISK6911水蒸气透过性透过量0.2g/m2.24hr自由膜ASTME96水蒸气透过性试验自由膜ASTME-96透过系数5.5x10-3g/24hr.m2.mmhg-cm超厚膜涂层抗冲击性能优异，为环氧沥青涂层的6~8倍;超厚膜涂层抗水蒸气透过性优异，为环氧沥青涂层的4倍以上。超厚膜涂层抗水蒸气透过性优异，为环氧沥青涂层的4倍以上。不同对比涂层体系(C体系为聚脲弹性体涂料)序号SHB涂层体系(µm)对比A涂层体系(µm)对比B涂层体系(µm)序号SHB涂层体系(µm)对比A涂层体系(µm)对比B涂层体系(µm)浪溅区1SHB富锌底漆20厚浆环氧富锌底漆757416primer200Series1252SHB涂料1250厚浆环氧云铁中漆1257466cover4561253氟树脂涂料30