海水腐蝕有多強(qiáng)？近海200米內(nèi)的陸地環(huán)境竟屬海洋腐蝕環(huán)境范疇！

海洋是人類(lèi)的生命搖籃。在人類(lèi)與海洋接觸的過(guò)程中，海水的腐蝕性對(duì)我們的工程設(shè)施造成了很大的影響，甚至引發(fā)安全風(fēng)險(xiǎn)。如何在海水中做到防腐，就成為了一個(gè)棘手問(wèn)題。

為什么海水會(huì)有腐蝕性?是如何發(fā)生的?目前海洋防腐的前沿技術(shù)正在聚焦哪些領(lǐng)域的難題?面對(duì)海水腐蝕，我們會(huì)用到哪些新技術(shù)？

為什么海水會(huì)有腐蝕性？是如何發(fā)生的？

最近，2021世界海洋科技大會(huì)在山東青島落下帷幕。本次大會(huì)以“加快海洋科技創(chuàng)新，構(gòu)建海洋命運(yùn)共同體”為主題，圍繞2021年十大海洋科學(xué)問(wèn)題和工程技術(shù)難題展開(kāi)。

海洋腐蝕是材料與海洋環(huán)境發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的材料破壞現(xiàn)象。

海水本身就是強(qiáng)腐蝕介質(zhì)，海水中高鹽、富氧等都是導(dǎo)致其高腐蝕性的重要因素。同時(shí)，波、浪、潮、流產(chǎn)生的低頻往復(fù)應(yīng)力和沖擊力，再加上海洋微生物、附著生物及它們的代謝產(chǎn)物等都對(duì)腐蝕過(guò)程產(chǎn)生直接或間接的加速作用。

在ISO標(biāo)準(zhǔn)中，腐蝕環(huán)境被分為6類(lèi)，其中海洋環(huán)境的腐蝕等級(jí)最高。受海水飛沫中含有的氯化鈉顆粒的影響，近海200米以內(nèi)的陸地環(huán)境上的腐蝕也屬于海洋腐蝕環(huán)境的范疇。

海洋環(huán)境中的腐蝕主要有化學(xué)腐蝕、生物腐蝕、機(jī)械作用腐蝕和電化學(xué)腐蝕，這些腐蝕一般是同時(shí)進(jìn)行的。其中，對(duì)材料影響最大的是電化學(xué)腐蝕。海水是良好的導(dǎo)電介質(zhì)，大多數(shù)金屬在海水中腐蝕速率很大。

除此之外，海洋腐蝕還包括海生物污損腐蝕，主要指海生物附著在金屬表面上影響氧擴(kuò)散，造成細(xì)菌棲息，改變環(huán)境條件，破壞表面膜和涂層。這種腐蝕在船底及海水管道中尤為顯著。海洋生物污損腐蝕會(huì)導(dǎo)致船舶的航行阻力增大，負(fù)載增大，腐蝕加速。

相比之下，一般意義上的腐蝕，即我們通常所說(shuō)的生銹，本質(zhì)上是金屬的原電池腐蝕反應(yīng)，進(jìn)一步生成鐵銹。而科學(xué)研究上的腐蝕，是指材料在其周?chē)h(huán)境介質(zhì)的作用下引起的破壞或變質(zhì)現(xiàn)象。

海洋防腐的前沿技術(shù)，正在聚焦哪些領(lǐng)域的難題？

目前，國(guó)際公認(rèn)的海洋腐蝕與防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域的三大國(guó)際性科技難題是：浪花飛濺區(qū)腐蝕防控難題、海洋大氣區(qū)異型結(jié)構(gòu)腐蝕防控難題和海工鋼筋混凝土腐蝕防控難題。

首先，浪花飛濺區(qū)由于受海水周期性潤(rùn)濕，長(zhǎng)期處于干濕交替狀態(tài)，且氧供應(yīng)充分，加上陽(yáng)光、風(fēng)吹和海水環(huán)境的協(xié)同作用，腐蝕最為嚴(yán)重。

其次是海洋大氣區(qū)異型鋼結(jié)構(gòu)腐蝕防控難題。海洋大氣區(qū)的材料受環(huán)境中鹽分、溫度、濕度、輻射及其它酸性氣體的影響，也極易發(fā)生腐蝕。橋梁鋼索、焊接部位、螺栓螺母、球形節(jié)點(diǎn)等由于形狀結(jié)構(gòu)特異，極易發(fā)生應(yīng)力腐蝕、電偶腐蝕和縫隙腐蝕，是腐蝕防護(hù)的短板。

最后是海工鋼筋混凝土腐蝕防控難題。鋼筋混凝土是當(dāng)前世界應(yīng)用最廣泛的建筑材料，而干濕交替、高海鹽粒子等典型海洋環(huán)境極大威脅著海工鋼筋混凝土材料的耐久性。混凝土的腐蝕，特別是結(jié)構(gòu)鋼筋的腐蝕現(xiàn)狀非常嚴(yán)重，容易在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)銹蝕、裂縫和材料失效，甚至導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)的坍塌。

針對(duì)以上難題，我國(guó)現(xiàn)有研究取得了哪些突破?

目前，國(guó)家海洋腐蝕防護(hù)工程技術(shù)研究中心主任侯保榮所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)出了專(zhuān)門(mén)用于浪花飛濺區(qū)的復(fù)層礦脂包覆防腐技術(shù)，已在國(guó)內(nèi)一些鋼樁碼頭獲得了良好的示范應(yīng)用。

這種技術(shù)包括礦脂防蝕膏、礦脂防蝕帶、密封緩沖層和玻璃鋼防護(hù)外殼。可以達(dá)到與海水的完全阻隔，而且含有緩蝕劑成分，防止船舶等的撞擊，可以起到長(zhǎng)效保護(hù)作用。

針對(duì)異型鋼結(jié)構(gòu)腐蝕防護(hù)的難題，該團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了一種氧化聚合包覆防腐技術(shù)，被稱(chēng)為可粘貼的防腐涂料，包括防蝕膏、防蝕帶和抗紫外防護(hù)劑，解決了涂料易剝落的難題，實(shí)現(xiàn)了異型結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)效防護(hù)。這項(xiàng)技術(shù)也在文昌衛(wèi)星發(fā)射基地、“中國(guó)天眼”FAST等國(guó)家重大設(shè)施的腐蝕防護(hù)中成功應(yīng)用。

針對(duì)海洋防腐技術(shù)未來(lái)的發(fā)展，侯保榮認(rèn)為認(rèn)為主要聚焦在三個(gè)方面：一是海洋污損生物腐蝕的關(guān)鍵過(guò)程、機(jī)理和防護(hù)技術(shù)研究;二是不同海洋環(huán)境因子對(duì)腐蝕作用的過(guò)程和機(jī)理研究;三是研制開(kāi)發(fā)海水腐蝕防護(hù)與監(jiān)檢測(cè)的主要技術(shù)研究。

侯保榮表示，在未來(lái)，將通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題的突破，解決海洋環(huán)境腐蝕與生物污損領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，闡明海洋環(huán)境中工程材料的失效機(jī)制，明確并量化影響海洋污損生物附著的根本性因素。

在理論研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)海洋環(huán)境腐蝕及生物污損特征，開(kāi)發(fā)高效、集成化的防腐防污方法。爭(zhēng)取在海洋腐蝕與生物污損理論、海洋防腐防污關(guān)鍵技術(shù)等方面獲得突破性進(jìn)展，為“開(kāi)發(fā)海洋、經(jīng)略海洋”提供技術(shù)支撐和保障。