1引言 

　　目前， 我國在海洋油氣田開發(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， 將會導(dǎo)致嚴(yán)重破壞和巨大經(jīng)濟損失。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)展海洋腐蝕防護技術(shù)， 特別是鋼鐵設(shè)施關(guān)鍵部位的防腐蝕技術(shù)，對于降低重大災(zāi)害性事故發(fā)生， 延長近海設(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)五個腐蝕區(qū)帶。我國從上世紀(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裝置與方法， 建立了海洋環(huán)境腐蝕模擬裝置。國內(nèi)外長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濕， 處于干濕交替狀態(tài)，氧供應(yīng)充分；加之陽光、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)實驗和調(diào)查結(jié)果表明，長期在外海暴露的長尺試件， 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。一旦在這個區(qū)域發(fā)生嚴(yán)重的局部腐蝕破壞， 會使整座鋼結(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)施提前報廢。當(dāng)前，國內(nèi)對于海洋鋼鐵設(shè)施大氣區(qū)通常采用涂料保護，海水全浸區(qū)主要采用電化學(xué)保護，并且取得了較好的保護效果。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)展長期有效的浪花飛濺區(qū)防腐蝕技術(shù)對保護海洋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施的安全運行具有極其重要的經(jīng)濟價值和社會意義。

　　針對目前浪花飛濺區(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層組成，即防蝕膏、防蝕帶、聚乙烯泡沫和玻璃鋼或者增強玻璃鋼防蝕保護罩。防蝕膏和防蝕帶作為防腐蝕保護材料涂抹、纏繞在鋼鐵設(shè)施表面上；聚乙烯泡沫和玻璃鋼或者增強玻璃鋼防蝕保護罩作為外防護層包覆在鋼鐵設(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)良的保護性、粘附性、與水和空氣隔絕性，并且長期不會變質(zhì)，可強力地粘附在鋼鐵設(shè)施表面達(dá)到長效的防腐蝕效果。另外，用一個堅硬的固體玻璃鋼保護罩保護防蝕帶，可達(dá)到更好的保護效果。實踐證明，PTC是浪花飛濺區(qū)最具發(fā)展前景的鋼鐵設(shè)施保護技術(shù)。具有如下特點：防腐蝕效果優(yōu)異，有效防護效果達(dá)30年以上；施工方便，表面處理簡單，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，對結(jié)構(gòu)物幾乎無附加載荷；綠色環(huán)保，無毒無污染。

3 港口碼頭的陰極保護

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

　　從保護系統(tǒng)的可靠性、對相鄰結(jié)構(gòu)的影響、被保護結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性等因素來看，應(yīng)首選犧牲陽極系統(tǒng)；從保護電流需要量來看，需要較大保護電流的大型碼頭應(yīng)采用外加電流系統(tǒng)，而只需較小保護電流的小型和中型碼頭宜采用犧牲陽極系統(tǒng) 陰極保護系統(tǒng)在被保護結(jié)構(gòu)設(shè)計使用壽命期間應(yīng)能正常工作，因此對于要求工作30a以上的鋼結(jié)構(gòu)碼頭來說，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主要采用外加電流系統(tǒng)。

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

4近海平臺的陰極保護

　　鋼結(jié)構(gòu)固定式平臺的主要部分有導(dǎo)管架、樁、甲板及上部建筑。陰極保護主要用于保護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；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 固定式平臺陰極保護的特點
　　固定式平臺通常在遠(yuǎn)離岸邊的海上作業(yè)，其所處的海洋自然地理環(huán)境條件使陰極保護具有某些特點 平臺的保護電流密度不像船舶和港口設(shè)施的保護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)點部位的應(yīng)力集中區(qū)。世界各地區(qū)(海域)固定式平臺陰極保護所采用的保護電流密度數(shù)值上有數(shù)倍甚至近十倍的差別。

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