進(jìn)入21世紀(jì),我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)力快速增長(zhǎng),沿海港口數(shù)量大幅上升,至2010年底,已擁有沿海億噸大港15個(gè),成為世界上擁有億噸港口最多的國(guó)家,締造了10a打造15個(gè)億噸大港的神話。盡管在2011年全球航運(yùn)業(yè)的低迷困境下,我國(guó)港口貨物吞吐量仍超過91億t,同比增長(zhǎng)12.3%,其中集裝箱吞吐量為1.63億TEU,增長(zhǎng)11.8%。港口產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為拉動(dòng)我國(guó)沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱。
但海水是導(dǎo)電性很強(qiáng)的電解質(zhì)溶液,又富含有氯化物和硫酸鹽,是天然腐蝕劑中腐蝕性最強(qiáng)的介質(zhì)之一,加上海面風(fēng)浪的機(jī)械攪拌作用和強(qiáng)烈的自然對(duì)流,除特殊情況下均認(rèn)為海水是被氧所飽和的,因此普通的鋼鐵材料在海洋環(huán)境下都會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕。由于腐蝕的發(fā)生具有一定隨機(jī)性,且以點(diǎn)蝕為主的局部腐蝕具有很強(qiáng)的隱蔽性,在常規(guī)的鋼結(jié)構(gòu)防腐檢測(cè)中不易被發(fā)現(xiàn),一旦發(fā)生安全隱患,對(duì)于鋼樁碼頭、海洋平臺(tái)鋼構(gòu)架、鋼棧橋及港口機(jī)械設(shè)備等大型鋼結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)營(yíng)無(wú)疑會(huì)造成巨大的影響,由此帶來的經(jīng)濟(jì)損失也是無(wú)法估計(jì)的。因此,在當(dāng)前大規(guī)模興建港口工程的形勢(shì)下,做好海洋環(huán)境下服役鋼結(jié)構(gòu)的防腐工作,做到防患于未然,具有重大的意義。
海水屬于電解性很強(qiáng)的電解質(zhì)溶液,金屬在海水中的腐蝕符合電化學(xué)腐蝕的基本規(guī)律。除了電極電位很負(fù)的鎂及其合金之外,其他金屬材料在海水中都屬氧去極化腐蝕。鋼鐵材料在海水中的腐蝕原理見參考文獻(xiàn)。
海水及其所處的海洋環(huán)境是一種極其復(fù)雜的腐蝕環(huán)境,基于海水和海洋環(huán)境自身的特點(diǎn),金屬在海水中的腐蝕過程也具有其自己的特點(diǎn)。在不同的海洋環(huán)境下,鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕類型和腐蝕程度都各不相同,可分為大氣區(qū)、浪濺區(qū)、水位變動(dòng)區(qū)、水下區(qū)和泥下區(qū)5個(gè)不同的腐蝕區(qū)域。
海洋大氣區(qū)———不與海水接觸,海洋大氣中含有較多的海鹽粒子,濕度大,紫外線強(qiáng);
浪濺區(qū)———屬于海洋大氣與海水交換的界面區(qū),海水飛濺,干濕交替頻繁,氧供給充分,風(fēng)吹雨淋加之日光照曬,溫度較高,因此這部分的金屬腐蝕最嚴(yán)重;
水位變動(dòng)區(qū)———海水沖刷,干濕交替,表層海水氧供給充分;
水下區(qū)———腐蝕速度受溶解氧、流速、pH值、鹽度、海水微生物等因素影響;淺海區(qū)的腐蝕比深海區(qū)嚴(yán)重;
泥下區(qū)———介質(zhì)條件復(fù)雜,還常有厭氧微生物存在,但由于溶解氧極少,相對(duì)來講泥下區(qū)是腐蝕最輕的部位。
其中浪濺區(qū)和部分水位變動(dòng)區(qū)是鋼結(jié)構(gòu)腐蝕最為嚴(yán)重的區(qū)域,是由于其所處海洋環(huán)境較為苛刻導(dǎo)致的;還因?yàn)閭鹘y(tǒng)的涂料保護(hù)和電化學(xué)保護(hù)在該部位的保護(hù)作用都很有限。探究鋼結(jié)構(gòu)在浪濺區(qū)和水位變動(dòng)區(qū)的有效防腐手段也是海洋鋼結(jié)構(gòu)防腐領(lǐng)域較為熱點(diǎn)的研究方向。