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港口金属设备的防腐蚀
发布日期:2018-2-8 浏览次数: 558次
 
随着海上运输、深海采矿、港口码头、油气开发、海洋生物技术等新兴海洋产业的兴起,加上近年来深海开发中的油气勘探和生产活动的大大增加,人类对海洋的开发利用规模不断扩大,逐步从传统走向深入。正是由于海洋经济和海洋产业对人类社会的发展起着极为重要的作用,因此海洋环境中各类设备装置的防腐蚀涂层及其技术的开发将成为研究的重点。
海洋环境腐蚀和钢结构腐蚀情况
a)海洋环境腐蚀
海洋腐蚀环境一般分为海洋大气区、飞溅区、潮差区、海水全浸区和海底泥土区5个腐蚀区带。影响海水腐蚀的有化学因素、物理因素和生物因素3类,而且其影响常常是相互关联的,不但对不同的金属影响不一样,即使在同一海域对同一金属的影响也因金属在海水环境中的部位不同而不同。
处于不同海洋环境下的金属构建物,特别是处于上述5个不同海洋腐蚀区带的钢铁设施,由于其所处工作介质的不同或工作状态的不同,常常会遇到电偶腐蚀、点蚀、溃疡腐蚀、沟状腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、冲刷腐蚀和空泡腐蚀等多种腐蚀形态。
b)钢结构在海洋环境中的腐蚀情况各种钢结构在不同的海洋环境下,腐蚀行为和腐蚀特点有较大的差异。
从腐蚀曲线看,有3个腐蚀峰值,第1个峰值是在平均高潮线以上的飞溅区,是钢结构腐蚀最严重的区域,也是最严峻的海洋腐蚀环境,原因是由于该区域经常成潮湿表面,表面供氧充足,无海生物污损,长时间润湿表面与短时间干燥表面的交替作用和浪花的冲刷,造成以物理与电化学为主的腐蚀破坏。第2个峰值通常发生在平均低潮线下0.5-1.0m区域,原因是钢桩在海洋环境中,随着潮位的涨落,在水线上方湿润的钢铁表面供氧总量比水线下方浸在海水中的钢结构表面要充分得多,且彼此构成一个回路,由此成为一个氧浓度差的宏观腐蚀电池,加剧了其腐蚀程度。第3个峰值发生在与海水、海泥交界处下方,但较前2个峰值相对要小。
海洋机械设备的防护及保护方法
针对海洋机械设备上金属腐蚀的原因采取适当的方法防止金属腐蚀,常用的方法有:
a)改变金属的内部组织结构
例如制造各种耐腐蚀的合金,如在普通钢铁中加入铬、镍等制成不锈钢。
b)保护层法
在金属表面覆盖保护层,使金属制品与周围腐蚀介质隔离,从而防止腐蚀。如:在钢铁制件表面涂上机油、凡士林、油漆或覆盖搪瓷、塑料等耐腐蚀的非金属材料。用电镀、热镀、喷镀等方法,在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属,如锌、锡、铬、镍等。这些金属常因氧化而形成一层致密的氧化物薄膜,从而阻止水和空气等对钢铁的腐蚀。用化学方法使钢铁表面生成一层细密稳定的氧化膜。如在机器零件、枪炮等钢铁制件表面形成一层细密的黑色四氧化三铁薄膜等。
c)电化学保护法
利用原电池原理进行金属的保护,设法消除引起电化腐蚀的原电池反应。电化学保护法分为阳极保护和阴极保护两大类。应用较多的是阴极保护法。
d)对腐蚀介质进行处理消除腐蚀介质,如经常揩净金属器材、在精密仪器中放置干燥剂和在腐蚀介质中加入少量能减慢腐蚀速度的缓蚀剂等。
e)电化学保护
将被保护的金属作为腐蚀电池的阴极,使其不受到腐蚀,所以也叫阴极保护法。这种方法主要有以下两种:a。牺牲阳极保护法b。外加电流的保护法。
防腐蚀技术在海洋平台的应用
a)常用防腐蚀涂层技术
目前海洋平台中各设备的防腐蚀涂层主要用在大气区,其配套体系有如下几种:环氧富锌底漆2层+环氧中间漆2层+环氧面漆3层;环氧富锌底漆2层+乙烯基中间漆3层+乙烯基丙烯涂层2层;无机富锌底漆3层+环氧中间漆2层+聚氨酯面漆3层。其中富锌底漆要求含锌粉比例高,且与基材附着力强;中间漆要求综合防腐蚀能力强;面漆是为底漆、中间漆提供保护层,减少和限制水汽、氧及化学活性离子的渗入。
b)锌加防腐蚀保护技术
锌加保护技术与传统有机涂料相比,具有更强的阴极保护作用和涂层保护双重作用,其耐腐蚀能力高于常规的富锌底漆5-6倍,防腐蚀保护年限可达到25-30年。
用于钢结构防腐蚀保护的锌加涂料是由电解锌粉(纯度高于99.995%)、有机树脂和挥发性溶剂3部分配制而成的单组分系列产品。由于含锌量高,锌加干膜含有96%以上的纯锌,足以为钢结构材料提供较好的阴极保护,当锌加涂层被氧化时,会在锌加涂层表面缓慢产生一层锌盐层来提供屏障保护,同时锌加涂料中的黏结剂能提供一层附加的屏障保护,从而减缓锌的氧化。锌加涂层与钢结构表面具有优良的机械结合和化学结合,即使受到磨损破坏,锌加涂层也不会剥落。
经国内外海洋平台的工程证明,锌加保护涂层技术的防腐蚀性能十分优异。
1988年,日本濑户大桥采用锌加涂料作为底漆,使用至今未发现任何锈蚀。2000年锌加保护技术被应用在深圳蛇口海上钻井平台和东海平湖油田海上钻井平台的局部维修上,修复的锌加涂层至今未发现锈蚀,防腐性能良好。
c)聚氨酯重防腐涂料保护
100%固体含量的长效刚性聚氨酯防腐蚀涂料(RPU)不含溶剂、利于环保,RPU膜中除含有氨基甲酸酯键外,还含有部分脲键等,其它基本为惰性的碳链结构。基于以上特点,RPU具有多种优异的性能,如优良的物理机械性能,涂膜坚硬、柔韧、光亮,尤其是耐磨性、黏附力特别好;水解稳定性及耐生物污损性优异;耐温性能好,可制成高温涂料,也可制成-70℃下使用的低温涂料;另有耐腐蚀、寿命长(可适应工程50年)、施工性能优良等优点。
RPU涂料已先后应用于上海国际航运中心洋山深水港码头、营口港液体化工码头、青岛黄岛液体化工码头等水工建筑中,目前运营正常,效果良好;国外,已经在美国华盛顿GrandCoulee大坝、旧金山的圣马特奥大桥、沙特阿拉伯的阿曼火力发电站冷却水系统、韩国的Yukong炼油厂的污水处理系统、东京电力的Fukushima核电厂、大阪电厂和Chiba电厂等使用了20年,目前运行正常。鉴于RPU涂料在水工建筑的广泛应用及其出色防腐效果,可考虑将该涂料用于海洋平台的设备设施中,也许会有意想不到的效果。
随着世界海洋工业的迅速发展和环境保护法对海洋涂料工业的影响,海洋防腐蚀涂层也向高性能及环保型方向发展。研究和推广海洋防腐蚀涂层的新品种、新技术,提高其防腐蚀效果和质量,减轻有毒物质对海洋环境的污染,降低有害物质对海洋管道、平台钢结构等工程设施的腐蚀破坏,具有十分重要的现实意义和经济意义。
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