2.4　海洋環境中金屬材料的防護措施

從腐蝕機理看，可以采取的防腐蝕方法分為三大類：隔離防腐、電化學防腐和本質防腐。防腐蝕的技術歷經多年的發展，已趨于成熟，只是在具體應用過程中還存在許多問題。海洋工程防腐蝕的常規方法主要有涂層法、鍍層法、陰極保護法、預留腐蝕余量法、選用耐腐蝕的材料等5種。

2.4.1　涂層法

涂層法屬于隔離防腐，主要適用于海洋大氣區和浪濺區，大多數海洋結構物防腐采用此種方法。常用的防腐涂料有環氧瀝青、富鋅環氧、聚酯類涂層、環氧玻璃鋼等，輔助材料為固化劑。其防腐年限為10～20年，其保護效率為80%～90%。

從實施的工藝上來看，采用此種方法對結構表面粗糙度要求較高，一般要通過拋丸處理達到Sa2.5級以上。操作時對空氣濕度要求較為苛刻，涂料配比及噴涂厚度控制也有相當嚴格的工藝，因此該方法操作難度較大。

金屬熱噴涂也是涂層法中的一種，其原理是利用某種形式的熱源將金屬噴涂材料加熱，使之形成熔融狀態的微粒，這些微粒在動力的作用下以一定的速度沖擊并沉附在基體表面上，形成具有一定特性的金屬涂層。可用于金屬噴涂的材料較多，如鋅、不銹鋼等。其中不銹鋼涂層具有耐磨損及保護周期長的特點；鋅涂層不僅具有覆蓋、耐腐蝕作用，更重要的具有陰極保護功能。海上風電場的涂裝防腐方法及原理在后面章節中將詳細介紹。

2.4.2　鍍層法

鍍層法也屬于隔離防腐，主要用于海洋大氣區、浪濺區和潮汐區，多數海洋結構物小的附屬部件或連接部件均采用此方法。常用的防腐鍍層有鍍鋅、鍍鉻等。

從實施工藝角度看，此法可分為熱浸鍍法和電鍍法兩種。其中熱浸鍍工藝是將結構件經過酸洗鈍化等表面處理后，整體浸入高溫狀態的鍍層鹽溶液槽中，經過一定時間的置換反應，構件表面形成設計厚度的金屬保護層。而電鍍工藝是采用外加電流進行電解置換的工藝，該方法適用于小型構件的防腐蝕處理。

2.4.3　陰極保護法

陰極保護法屬于電化學防腐，分為加電流陰極保護和犧牲陽極陰極保護，前者主要應用的是高硅鑄鐵陽極材料，被保護物作為陰極，在外加電源的影響下，形成電位差進而阻止腐蝕；后者主要應用的是鋅、鋁等活性比鐵高的鑄造陽極材料，焊接在結構物上，主動消耗，形成保護電位差阻止腐蝕。

2.4.4　預留腐蝕余量法

有些環境的介質腐蝕程度不是很高，材料對腐蝕環境不是很敏感，且很難采取常規防腐蝕方法，在這種情況下工程上常采用預留腐蝕余量（又稱腐蝕裕量）的方法，在一定范圍內主動接受腐蝕。采用這種方法通常需要監測結構物被腐蝕的程度，例如低腐蝕介質的工藝管道內壁的腐蝕，按照設計壽命設計好腐蝕裕量后，一般配裝可定期拆卸觀察的腐蝕掛片進行腐蝕程度評估，防止介質腐蝕加劇造成不必要的損失。

鋼結構的腐蝕裕量的計算公式為

2.4.5　選用耐腐蝕的材料

當以上幾種方法均無法解決腐蝕問題時，就需要選取本質防腐的方法，從根本上消除腐蝕介質的影響。一般適用于強腐蝕性介質接觸的結構物。

耐腐蝕的鋼鐵材料通常在普通碳鋼的冶煉中加入一定的錳、鉻、磷、礬等合金元素，以提高其抗腐蝕的能力，需要在設備設計及制造過程中充分考慮介質的特性。采用這種方法一般都會帶來成本的增加，因此工程上在滿足技術經濟要求的條件下才會選擇。