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海洋，地球的百分之七十，其孕育著生命的同時，也蘊(yùn)含著大量的財富：漁業(yè)，能源，未知的科研價值等。近些年以來人類科技飛速的發(fā)展，以及人們對能源的依賴和生活品質(zhì)要求的提高，海洋的開發(fā)和利用在國民經(jīng)濟(jì)中所占的地位越來越高。但就像通向藏有寶藏的路上總會有種種障礙，大海也同樣給我們設(shè)立一道難題——海洋的高腐蝕，設(shè)備的在海水里的持續(xù)應(yīng)用問題。
改革開放以來，我國的海洋事業(yè)猶如雨后春筍般有了極大的發(fā)展，海洋設(shè)備設(shè)施也愈發(fā)多了起來，如：艦船、潮汐發(fā)電設(shè)備、海底管線管道、海上鉆井平臺等。海事設(shè)備所使用的材料多是鋼鐵，尤其是低碳鋼和低合金鋼，這是基于它們來源廣泛，價格便宜，機(jī)械性能好，可加工性好等特點。然而鋼鐵極易在海洋環(huán)境中遭受嚴(yán)重的腐蝕，從而使其在海洋環(huán)境的使用壽命大打折扣。北京志盛威華化工有限公司長期的對海洋的腐蝕的研究，志盛威華海洋防腐涂料的應(yīng)用積累了豐富的海洋腐蝕的研究經(jīng)驗和抗海水腐蝕的經(jīng)驗。
海洋環(huán)境根據(jù)其性質(zhì)的不同可分為：大氣區(qū)、飛濺區(qū)、潮差區(qū)、全浸區(qū)和海泥區(qū)5個區(qū)域不同帶。鋼鐵在這幾個區(qū)帶的腐蝕也不盡相同，主要的腐蝕有：電化學(xué)腐蝕，機(jī)械作用腐蝕，生物腐蝕以及化學(xué)腐蝕等。但不論在哪個區(qū)帶中都存在電化學(xué)腐蝕，所以電化學(xué)腐蝕是防腐蝕領(lǐng)域中zui重要的防腐對象。
鋼鐵是鐵元素和滲碳體的混合物，鐵元素的電位較低，滲碳體的電位較高，電位不等的兩種元素在海洋海水的電解質(zhì)溶液的作用下，構(gòu)成了以鐵元素為陽極，滲碳體為陰極的微電池網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生電流。在陽極區(qū)，由于海洋中極性水分子的作用，鐵素體被析出，呈自由狀態(tài)的鐵離子因而進(jìn)入溶液，這就是金屬的活性溶解過程。在陰極區(qū)，由于電位差的作用，陽極區(qū)的電子經(jīng)鋼鐵本體流到陰極，被溶液中的某些物質(zhì)所吸收。如果沒有志盛威華防腐涂料的保護(hù)下，在通常情況下，即溶液的PH值大于4時，表現(xiàn)為氧的還原；當(dāng)溶液的PH值小于4時，則表現(xiàn)為氫的析出：陽極產(chǎn)物鐵離子與陰極產(chǎn)物氫氧根離子相結(jié)合，生成初步的腐蝕產(chǎn)物氫氧化亞鐵而沉淀，氫氧化亞鐵進(jìn)一步為溶液中的氧所氧化，轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸F(即鐵銹)。氫氧化鐵的溶解度較小，呈疏松的薄膜狀包裹于鋼鐵的表面，有一定的保護(hù)作用，但抗?jié)B能力很弱，性質(zhì)不穩(wěn)定，當(dāng)溶液中有充足的氧氣供應(yīng)時，則腐蝕過程一直進(jìn)行，直至鋼鐵成為鐵銹為止。這樣導(dǎo)致了鋼鐵的強(qiáng)度值、任性值、硬度值都持續(xù)減少，不能應(yīng)用為止，造成設(shè)備的損壞，材料的浪費(fèi)。
目前，防止或減緩鋼鐵設(shè)備在海洋環(huán)境中腐蝕的技術(shù)有：改善金屬的本質(zhì)、形成保護(hù)層、改善腐蝕環(huán)境、電化學(xué)保護(hù)。其中zui主要的技術(shù)就是改善金屬本質(zhì)和形成保護(hù)層兩種。
1、改善金屬的本質(zhì)：即合金處理：
早在上世紀(jì)50十年代，國外的許多學(xué)者就進(jìn)行了各種合金元素對鋼材耐海水腐蝕性能影響的研究。發(fā)現(xiàn)以Cr、Ni、Cu、P、Si以及稀土等為基的合金鋼材，有優(yōu)異的防腐性能，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了一系列耐海水腐蝕用鋼。然而基于經(jīng)濟(jì)和工藝因素的考慮，上述元素并未在耐海水腐蝕鋼材中大量使用。
2、形成保護(hù)層：即涂覆非金屬或金屬保護(hù)層：
金屬保護(hù)層主要是對鍍層金屬進(jìn)行磷化處理、氧化處理、鈍化處理；非金屬保護(hù)層主要是將涂料油漆、塑料、搪瓷、礦物性油脂等涂覆在金屬表面上形成保護(hù)層。這兩種保護(hù)層的目的均是起到隔絕基材與海水接觸，代替基材與海水反應(yīng)，從而形成保護(hù)。
拿筆者曾用過的北京志盛威華化工有限公司生產(chǎn)的海洋防腐涂料（無機(jī)保護(hù)層）為例。涂料溶液是由無機(jī)聚合物螯合成膜溶液，已硅氧基 —Si—O—Si— 鍵為基礎(chǔ),嫁接有機(jī)烷基側(cè)鏈作為輔佐，再以羥基為端鏈螯合的防腐成膜物，該鍵對硅原子上連接螯合的羥基、烷基有很好的三元協(xié)同效應(yīng),溶液穩(wěn)定性強(qiáng)，減輕了對高聚物內(nèi)部的影響，成膜物更致密，附著力強(qiáng)，耐溫高（與Ni基鋼材效果相當(dāng)）。志盛威華海洋防腐涂料中的填料是經(jīng)過高度分散活化的鈍化金屬微粒、納米石墨鱗片、納米金屬兩性氧化物、超細(xì)稀土超微粉體等組成。經(jīng)過活化的這些防腐顏料，在防腐是能夠起到抗腐蝕增強(qiáng)極化的作用，耐酸耐堿抗腐蝕性高，起到很好的中和和防止基材電位升高的作用，也能避免涂層針孔的存在，涂層硬度高，耐磨抗沖擊，耐酸堿老化時間長，在海水中可以長期應(yīng)用。
綜上所述，考慮到經(jīng)濟(jì)性和工藝性等因素，目前在海洋環(huán)境下設(shè)備防腐蝕的重要手段仍然是給基材做保護(hù)涂層是的方式。
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