1引言 

　　目前， 我國(guó)在海洋油氣田開發(fā)、港口建設(shè)、跨海大橋、海底隧道、船舶工程和深海勘探等領(lǐng)域已建和在建大量的各種鋼結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)施， 一旦發(fā)生災(zāi)害性腐蝕， 將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重破壞和巨大經(jīng)濟(jì)損失。而近海設(shè)施在海水中，除遭到海水的電化學(xué)腐蝕外，還遭到海洋生物、微生物的行損。如果我們的研究和防護(hù)工作做得好，其中2 5%-- 4 0 %的腐蝕損失是完全可以避免的。發(fā)展海洋腐蝕防護(hù)技術(shù)， 特別是鋼鐵設(shè)施關(guān)鍵部位的防腐蝕技術(shù)，對(duì)于降低重大災(zāi)害性事故發(fā)生， 延長(zhǎng)近海設(shè)施的使用壽命具有重大意義。

2海洋浪花飛濺區(qū)腐蝕及防護(hù)方法

　　海洋環(huán)境可以分為海洋大氣區(qū)、浪花飛濺區(qū)、海水潮差區(qū)、海水全浸區(qū)和海底泥土區(qū)五個(gè)腐蝕區(qū)帶。我國(guó)從上世紀(jì) 7 O年代起開展了鋼鐵設(shè)施在海洋環(huán)境不同腐蝕區(qū)帶的腐蝕規(guī)律研究，并發(fā)明了電連接模擬海洋腐蝕試驗(yàn)裝置與方法， 建立了海洋環(huán)境腐蝕模擬裝置。國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期的海洋腐蝕研究結(jié)果表明， 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施在海洋環(huán)境不同腐蝕區(qū)帶其腐蝕速度有明顯差別，其中，浪花飛濺區(qū)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施腐蝕最為嚴(yán)重的區(qū)域。主要的原因是，在浪花飛濺區(qū)，鋼表面受到海水的周期性潤(rùn)濕， 處于干濕交替狀態(tài)，氧供應(yīng)充分；加之陽(yáng)光、風(fēng)吹和海水環(huán)境等協(xié)同作用導(dǎo)致發(fā)生最嚴(yán)重的腐蝕。一般情況下，鋼在海洋大氣中的平均腐蝕速率約為0.03-0.08mm／ a ；而浪花飛濺區(qū)為0.3-0.5 mm／ a 。同一種鋼， 在浪花飛濺區(qū) 的腐蝕速度可比海水全浸區(qū)中高出 3 ～1 o倍。有關(guān)實(shí)驗(yàn)和調(diào)查結(jié)果表明，長(zhǎng)期在外海暴露的長(zhǎng)尺試件， 浪花飛濺區(qū)的腐蝕速率最高可達(dá) I   mm／ a以上， 而在低潮位以下一0 ． 3   m全浸區(qū)的腐蝕速度僅為 0 ． 1 ～O ． 3   mm／ a 。由此可見， 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施在浪花飛濺區(qū)部位的腐蝕十分嚴(yán)重。一旦在這個(gè)區(qū)域發(fā)生嚴(yán)重的局部腐蝕破壞， 會(huì)使整座鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施大大降低承載力， 縮短使用壽命， 影響安全生產(chǎn)， 甚至導(dǎo)致設(shè)施提前報(bào)廢。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)對(duì)于海洋鋼鐵設(shè)施大氣區(qū)通常采用涂料保護(hù)，海水全浸區(qū)主要采用電化學(xué)保護(hù)，并且取得了較好的保護(hù)效果。而在浪花飛濺區(qū)，通常使用的涂料，在海水沖擊下容易發(fā)生鼓泡和剝落，局部腐蝕十分嚴(yán)重。。因此，發(fā)展長(zhǎng)期有效的浪花飛濺區(qū)防腐蝕技術(shù)對(duì)保護(hù)海洋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施的安全運(yùn)行具有極其重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)意義。

　　針對(duì)目前浪花飛濺區(qū)腐蝕嚴(yán)重這一現(xiàn)狀，中科院海洋研究所與有關(guān)科研單位合作，聯(lián)合研究開發(fā)了浪花飛濺區(qū)的新型包覆防蝕(PTC)技術(shù)。PTC技術(shù)采用了優(yōu)良的緩蝕劑成分并采用了能隔絕氧氣的密封技術(shù)。PTC新型包覆防蝕系統(tǒng)由四層緊密相連的保護(hù)層組成，即防蝕膏、防蝕帶、聚乙烯泡沫和玻璃鋼或者增強(qiáng)玻璃鋼防蝕保護(hù)罩。防蝕膏和防蝕帶作為防腐蝕保護(hù)材料涂抹、纏繞在鋼鐵設(shè)施表面上；聚乙烯泡沫和玻璃鋼或者增強(qiáng)玻璃鋼防蝕保護(hù)罩作為外防護(hù)層包覆在鋼鐵設(shè)施外表面。PTC技術(shù)中防蝕膏和防蝕帶添加有抗腐蝕材料，具有優(yōu)良的保護(hù)性、粘附性、與水和空氣隔絕性，并且長(zhǎng)期不會(huì)變質(zhì)，可強(qiáng)力地粘附在鋼鐵設(shè)施表面達(dá)到長(zhǎng)效的防腐蝕效果。另外，用一個(gè)堅(jiān)硬的固體玻璃鋼保護(hù)罩保護(hù)防蝕帶，可達(dá)到更好的保護(hù)效果。實(shí)踐證明，PTC是浪花飛濺區(qū)最具發(fā)展前景的鋼鐵設(shè)施保護(hù)技術(shù)。具有如下特點(diǎn)：防腐蝕效果優(yōu)異，有效防護(hù)效果達(dá)30年以上；施工方便，表面處理簡(jiǎn)單，可帶水作業(yè)；可適用于任何形狀結(jié)構(gòu)物；具有良好密閉性和抗沖擊性能，質(zhì)量輕，對(duì)結(jié)構(gòu)物幾乎無(wú)附加載荷；綠色環(huán)保，無(wú)毒無(wú)污染。

3 港口碼頭的陰極保護(hù)

　　目前，港口碼頭的防蝕普遍采用復(fù)蓋層與陰極保護(hù)聯(lián)臺(tái)的方法，也可將兩者分開．復(fù)蓋層保護(hù)鋼樁平均低潮位線以上部位，而陰極保護(hù)用于保護(hù)水下部位。就陰極保護(hù)而言，以前采用外加電流系統(tǒng)為多，從2O世紀(jì)80年代以來(lái)采用鋁臺(tái)金犧牲陽(yáng)極保護(hù)的港口碼頭數(shù)量日益增多。究競(jìng)選用何種陰極保護(hù)方法，主要受以下幾方面因素制約：(1)保護(hù)系統(tǒng)的可靠性；(2)相鄰結(jié)構(gòu)的影響；(．3)保護(hù)電流需要量；(4)被保護(hù)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性；(5)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用壽命；(5)被保護(hù)結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境條件等。

　　從保護(hù)系統(tǒng)的可靠性、對(duì)相鄰結(jié)構(gòu)的影響、被保護(hù)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性等因素來(lái)看，應(yīng)首選犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)；從保護(hù)電流需要量來(lái)看，需要較大保護(hù)電流的大型碼頭應(yīng)采用外加電流系統(tǒng)，而只需較小保護(hù)電流的小型和中型碼頭宜采用犧牲陽(yáng)極系統(tǒng) 陰極保護(hù)系統(tǒng)在被保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用壽命期間應(yīng)能正常工作，因此對(duì)于要求工作30a以上的鋼結(jié)構(gòu)碼頭來(lái)說(shuō)，最好采用外加電流系統(tǒng)或混合系統(tǒng) 另外，在淡水或海淡水交替條件下碼頭保護(hù)主要采用外加電流系統(tǒng)。

　　近年來(lái)，對(duì)大型港口碼頭愈來(lái)愈多地采用犧牲陽(yáng)極和外加電流的共同作用來(lái)實(shí)施保護(hù) 先主要利用外加電流系統(tǒng)提供的初始大電流使碼頭迅速極化到保護(hù)電位范圍，然后停止或減小外加電流，主要利用鋁臺(tái)金犧牲陽(yáng)極向碼頭提供較小的維持電流，充分發(fā)揮犧牲陽(yáng)極安全、可靠、無(wú)需管理的優(yōu)點(diǎn)使其長(zhǎng)期運(yùn)行。這種混合系統(tǒng)既提高了保護(hù)效果，又減小了犧牲陽(yáng)極的用量。目前也有部分港口設(shè)施采用雙陽(yáng)極 · (dualnode)或復(fù)合陽(yáng)極“一(Composite anode)對(duì)大型結(jié)構(gòu)物進(jìn)行陰極保護(hù)。職陽(yáng)極實(shí)際上是一個(gè)陽(yáng)極組，在一根陽(yáng)極固定架上固定有鎂陽(yáng)極和鋁陽(yáng)極，在結(jié)構(gòu)極化初期．鎂陽(yáng)極輸出高電流，使其迅速極化，待鎂陽(yáng)極消耗掉后，鋁陽(yáng)極輸出的電流維持結(jié)構(gòu)的保護(hù)電位 復(fù)合陽(yáng)極則是在鋁合金或鋅合金陽(yáng)極上鑄造包覆一定厚度的鎂合金陽(yáng)極，這樣也能起到與雙陽(yáng)極同樣的作用 據(jù)估算，采用上述起始大電流方法，可減少陽(yáng)極用量30 %以上。

4近海平臺(tái)的陰極保護(hù)

　　鋼結(jié)構(gòu)固定式平臺(tái)的主要部分有導(dǎo)管架、樁、甲板及上部建筑。陰極保護(hù)主要用于保護(hù)浸在海水及埋在海泥中的結(jié)構(gòu)件；而暴露在大氣中的結(jié)構(gòu)件通常采用涂層(例如富鋅底漆加環(huán)氧面漆)保護(hù)；暴露在飛濺區(qū)和潮差區(qū)的結(jié)構(gòu)件采用包覆蒙乃爾合金，或是包扎浸脂肪鹽的玻璃布。

4.1 固定式平臺(tái)陰極保護(hù)的特點(diǎn)
　　固定式平臺(tái)通常在遠(yuǎn)離岸邊的海上作業(yè)，其所處的海洋自然地理環(huán)境條件使陰極保護(hù)具有某些特點(diǎn) 平臺(tái)的保護(hù)電流密度不像船舶和港口設(shè)施的保護(hù)電流密度那樣變化不大，而是變化很大，受到多種因素的影響，如：(1)環(huán)境條件。包括海水的組成、含氧量、溫度、電阻率、鈣鎂沉積物，流速及水深等(2)現(xiàn)場(chǎng)情況 包括可能出現(xiàn)的大浪、風(fēng)暴、冰塊等。(3)冶金因素 包括焊縫區(qū)和導(dǎo)管架、樁腿各結(jié)點(diǎn)部位的應(yīng)力集中區(qū)。世界各地區(qū)(海域)固定式平臺(tái)陰極保護(hù)所采用的保護(hù)電流密度數(shù)值上有數(shù)倍甚至近十倍的差別。

4.2兩種陰極保護(hù)方法的比較
　　犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)的可靠性高，不需要維修和保養(yǎng)，平臺(tái)下水后即能工作。但是犧牲陽(yáng)極的自重有時(shí)會(huì)對(duì)平臺(tái)的穩(wěn)定性帶來(lái)影響。有人計(jì)算了重25000t的平臺(tái)．其立柱入水深度1 56m，若采用鋁臺(tái)金陽(yáng)極保護(hù)，需要1200t，為平臺(tái)本身重量的1／20_] 一般說(shuō)，外加電流系統(tǒng)比較經(jīng)濟(jì)，但自從開發(fā)了鋁合金陽(yáng)極后，這種差距縮小了。外加電流系統(tǒng)雖然重量較輕，費(fèi)用也稍便宜，但在最初一年平臺(tái)尚未發(fā)電時(shí)不能工作，而且當(dāng)修理或潛水員工作時(shí)系統(tǒng)也要關(guān)閉。因此，將犧牲陽(yáng)極與外加電流聯(lián)合使用是保護(hù)平臺(tái)的最佳方案，在第一年與~'l-；bll電流系統(tǒng)斷開時(shí)可采用鋁臺(tái)金陽(yáng)極保護(hù)平臺(tái)立柱結(jié)點(diǎn)，在正常情況下外加電流使平臺(tái)各部分
進(jìn)入保護(hù)電位范圍，以致犧牲陽(yáng)極輸出電流大大減少，這樣可使鋁合金陽(yáng)極維持30a的壽命。