海水腐蚀有多强？近海200米内的陆地环境竟属海洋腐蚀环境范畴！
2021-11-04 11:33:37
作者：腐蚀与防护 来源：央广网、中国科学院海洋研究所
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海洋是人类的生命摇篮。在人类与海洋接触的过程中，海水的腐蚀性对我们的工程设施造成了很大的影响，甚至引发安全风险。如何在海水中做到防腐，就成为了一个棘手问题。
为什么海水会有腐蚀性？是如何发生的？目前海洋防腐的前沿技术正在聚焦哪些领域的难题？面对海水腐蚀，我们会用到哪些新技术？
为什么海水会有腐蚀性？
是如何发生的？
最近，2021世界海洋科技大会在山东青岛落下帷幕。本次大会以“加快海洋科技创新，构建海洋命运共同体”为主题，围绕2021年十大海洋科学问题和工程技术难题展开。
海洋腐蚀是材料与海洋环境发生化学或电化学反应而产生的材料破坏现象。
海水本身就是强腐蚀介质，海水中高盐、富氧等都是导致其高腐蚀性的重要因素。同时，波、浪、潮、流产生的低频往复应力和冲击力，再加上海洋微生物、附着生物及它们的代谢产物等都对腐蚀过程产生直接或间接的加速作用。
在ISO标准中，腐蚀环境被分为6类，其中海洋环境的腐蚀等级最高。受海水飞沫中含有的氯化钠颗粒的影响，近海200米以内的陆地环境上的腐蚀也属于海洋腐蚀环境的范畴。
海洋环境中的腐蚀主要有化学腐蚀、生物腐蚀、机械作用腐蚀和电化学腐蚀，这些腐蚀一般是同时进行的。其中，对材料影响最大的是电化学腐蚀。海水是良好的导电介质，大多数金属在海水中腐蚀速率很大。
除此之外，海洋腐蚀还包括海生物污损腐蚀，主要指海生物附着在金属表面上影响氧扩散，造成细菌栖息，改变环境条件，破坏表面膜和涂层。这种腐蚀在船底及海水管道中尤为显著。海洋生物污损腐蚀会导致船舶的航行阻力增大，负载增大，腐蚀加速。
相比之下，一般意义上的腐蚀，即我们通常所说的生锈，本质上是金属的原电池腐蚀反应，进一步生成铁锈。而科学研究上的腐蚀，是指材料在其周围环境介质的作用下引起的破坏或变质现象。
海洋防腐的前沿技术
正在聚焦哪些领域的难题？
目前，国际公认的海洋腐蚀与防护技术领域的三大国际性科技难题是：浪花飞溅区腐蚀防控难题、海洋大气区异型结构腐蚀防控难题和海工钢筋混凝土腐蚀防控难题。
首先，浪花飞溅区由于受海水周期性润湿，长期处于干湿交替状态，且氧供应充分，加上阳光、风吹和海水环境的协同作用，腐蚀最为严重。
其次是海洋大气区异型钢结构腐蚀防控难题。海洋大气区的材料受环境中盐分、温度、湿度、辐射及其它酸性气体的影响，也极易发生腐蚀。桥梁钢索、焊接部位、螺栓螺母、球形节点等由于形状结构特异，极易发生应力腐蚀、电偶腐蚀和缝隙腐蚀，是腐蚀防护的短板。
最后是海工钢筋混凝土腐蚀防控难题。钢筋混凝土是当前世界应用最广泛的建筑材料，而干湿交替、高海盐粒子等典型海洋环境极大威胁着海工钢筋混凝土材料的耐久性。混凝土的腐蚀，特别是结构钢筋的腐蚀现状非常严重，容易在短时间内出现锈蚀、裂缝和材料失效，甚至导致工程结构的坍塌。
针对以上难题，
我国现有研究取得了哪些突破？
目前，国家海洋腐蚀防护工程技术研究中心主任侯保荣所带领的团队成功开发出了专门用于浪花飞溅区的复层矿脂包覆防腐技术，已在国内一些钢桩码头获得了良好的示范应用。
这种技术包括矿脂防蚀膏、矿脂防蚀带、密封缓冲层和玻璃钢防护外壳。可以达到与海水的完全阻隔，而且含有缓蚀剂成分，防止船舶等的撞击，可以起到长效保护作用。
中国工程院院士侯保荣（左三）向山东省科协党组书记、副主席王春秋（右三）和青岛市政协副主席赵铁军（右一）介绍浪花飞溅区新型包覆防腐技术现场
针对异型钢结构腐蚀防护的难题，该团队研发出了一种氧化聚合包覆防腐技术，被称为可粘贴的防腐涂料，包括防蚀膏、防蚀带和抗紫外防护剂，解决了涂料易剥落的难题，实现了异型结构的长效防护。这项技术也在文昌卫星发射基地、“中国天眼”FAST等国家重大设施的腐蚀防护中成功应用。
针对海洋防腐技术未来的发展，侯保荣认为认为主要聚焦在三个方面：一是海洋污损生物腐蚀的关键过程、机理和防护技术研究；二是不同海洋环境因子对腐蚀作用的过程和机理研究；三是研制开发海洋腐蚀防护与监检测的主要技术研究。
侯保荣表示，在未来，将通过对这些问题的突破，解决海洋环境腐蚀与生物污损领域的关键科学问题，阐明海洋环境中工程材料的失效机制，明确并量化影响海洋污损生物附着的根本性因素。
在理论研究的基础上，针对海洋环境腐蚀及生物污损特征，开发高效、集成化的防腐防污方法。争取在海洋腐蚀与生物污损理论、海洋防腐防污关键技术等方面获得突破性进展，为“开发海洋、经略海洋”提供技术支撑和保障。
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