1、第 9 卷 第 4 期2023 年 8 月生物化工Biological Chemical EngineeringVol.9 No.4Aug.2023文章编号：2096-0387（2023）04-04海洋船舶上的新型防腐蚀技术探析张伟1，金曦1*，左宏鑫2，王文玉2，李建伟2（1.中海油常州涂料化工研究院有限公司上海海铠防腐工程技术分公司，上海 200000；2.珠海经海智能科技有限公司，广东珠海 519085）摘 要：随着我国船舶工业的发展和对海洋资源的不断开发利用，海洋环境对船舶的腐蚀问题日益凸显。本文以海洋船舶上的新型防腐蚀技术为研究对象，概述了海洋船舶的防腐蚀技术、海洋船舶新型防腐蚀技术
2、的必要性，介绍了无机涂层技术、有机涂层技术、薄膜技术、电化学防护技术和生物防护技术等 5 种海洋船舶上的新型防腐蚀技术。关键词：海洋船舶；防腐蚀技术；无机涂层技术中图分类号：U672.72 文献标识码：CExplorationofNewAnticorrosionTechnologiesonMarineShipsZHANG Wei1,JIN Xi1*,ZUO Hongxin2,WANG Wenyu2,LI Jianwei2(1.Shanghai Haikai Anticorrosion Engineering Technology Branch,CNOOC Changzhou Coating C
3、hemical Research Institute Co.,Ltd.,Shanghai 200000,China;2.Zhuhai Jinghai Intelligent Technology Co.,Ltd.,Zhuhai 519085,China)Abstract:With the development of Chinas shipbuilding industry and the continuous development and utilization of marine resources,the issue of corrosion of ships in the marin
4、e environment is becoming increasingly prominent.This article focuses on the new anti-corrosion technologies used in marine vessels,summarizing the anti-corrosion technologies for marine vessels and highlighting the necessity for new anti-corrosion technologies.The article also introduces five new a
5、nti-corrosion technologies used in marine vessels,including inorganic coating technology,organic coating technology,film technology,electrochemical protection technology and biocorrosion protection technology.Keywords:ocean vessels;anticorrosion technology;inorganic coating technology恶劣的海洋环境使得海洋船舶容易
6、受到腐蚀侵害，而传统的防腐技术存在着一定的局限性和问题，难以满足海洋船舶在不同环境下的防腐蚀需求。海洋船舶腐蚀问题已成为当前急需解决的问题，因此如何开发新型的防腐蚀技术，提高海洋船舶的防护能力，延长使用寿命，成为当前海洋船舶行业的重要研究方向之一。本文就海洋船舶上的新型防腐蚀技术进行探析，旨在提高海洋船舶防腐蚀技术的水平，促进海洋船舶行业的可持续发展。1 海洋船舶的防腐蚀技术概述1.1 防腐蚀技术的基本原理防腐蚀技术是利用物理、化学、电化学等原理，采用一系列措施使金属材料免受腐蚀侵害的技术。其基本原理是通过在金属材料表面形成一层保护层，这层保护层可以起到隔离金属材料与外界的联系，防止腐蚀因素进
7、一步侵蚀金属材料的作用。防腐蚀技术主要包括物理防腐、化学防腐及电化学防护等技术。物理防腐是通过在金属表面覆盖一层特殊材料或采用特殊的涂层来保护金属表面不被腐蚀，常见的物理防腐技术包括热喷涂、冷喷涂、焊接等1。化学防腐是通过在金属表面形成一层稳定的氧化膜或反应物质来达到防腐蚀的目的，通常采用化学涂层等技术。电化学防护是在金属表面施加电流或在电解液中浸泡金属以保护金属不被腐蚀，通常包括阳极保护、阴作者简介：张伟（1985），男，内蒙古鄂尔多斯人，本科，工程师，研究方向为海洋腐蚀与防护。通信作者：金曦（1981），男，江苏扬中人，硕士，高级工程师，研究方向为海洋工业腐蚀防护。E-mail：。第 4
8、期217张伟等：海洋船舶上的新型防腐蚀技术探析极保护等技术。防腐蚀技术的选择不仅应考虑不同的使用环境，如水质、温度、氧化程度和腐蚀剂等因素，还应考虑其经济性和实际效果。1.2 我国海洋船舶防腐蚀技术现状经历多年的探索和实践，目前在我国海洋船舶防腐蚀中使用的技术主要包括物理防腐、化学防腐和电化学防护等技术。其中，物理防腐技术是我国海洋船舶防腐蚀的主要手段之一，其特点是技术简单、易操作，但防护效果不够稳定、持久；化学防腐技术在我国应用较为广泛，主要包括化学涂层等技术，具有防腐蚀效果良好的优点，但技术要求较高，实施难度大；电化学防护技术是一种新兴的防腐技术，具有防腐蚀效果好、经济实用等优点，但在我国
9、的应用相对较少。近年来，我国海洋船舶防腐蚀技术发展取得了一定的成果，如在物理防腐技术方面采用了更加先进的技术手段和材料（高压喷涂、热镀锌等），在化学防腐技术方面采用了新型防腐蚀涂层材料、自修复防腐技术等，在电化学防护技术方面采用了全电流阴极保护、全自动控制等技术，提高了防腐蚀效果和可靠性，延长了海洋船舶的使用寿命。另外，我国海洋环境恶劣，对船舶的防腐蚀提出了更高的要求，需要进一步开发出更为先进、高效的防腐蚀技术。2 海洋船舶新型防腐蚀技术的必要性2.1 减少海洋环境对船舶的腐蚀海洋环境通常包括海水、溶解和悬浮于海水中的物质、海底沉积物和海洋生物等，在这个环境中，高盐度的海水会导致船舶金属表面发
10、生电化学反应，出现腐蚀现象，而氧气则加快了这个反应的速率。海洋环境对船舶的腐蚀不仅会降低船舶的使用寿命和可靠性，还会增加维修和更换成本。减少海洋环境对船舶的腐蚀的技术手段主要包括改善材料、改变船舶表面状态、加强防护措施和防护涂料等。改善材料是最为重要的一种方法，目前一些新型材料，如高强度、耐腐蚀的钢材和合金材料已被广泛应用于海洋船舶建造中。改变船舶表面状态也是一种有效减少海洋环境对船舶腐蚀的方法，表面状态的改变可以通过表面抛光、电解抛光、表面喷砂处理等实现，这些技术手段可以有效清除船舶表面的污垢和氧化物，增加表面的平整度和光洁度，从而减少腐蚀的发生。加强防护措施包括对船舶表面进行定期检查、清洗
11、和维护，及时发现并修复损坏的防护层和设备，保证防护措施的有效性和可靠性2。防护涂料可以形成一层物理屏障防止海水中的氧气和盐分接触金属表面，从而有效减少船舶腐蚀的发生。目前，高分子复合防护涂料、纳米防护涂料等新型防护涂料已经成为海洋船舶新型防腐蚀技术的重要组成部分。这些新型防护涂料具有良好的防腐蚀性能、低毒低污染、可自修复等优点，能够有效减少海洋环境对船舶的腐蚀。2.2 打破传统防腐技术的局限性传统的物理防腐、化学防腐和电化学防护等技术手段在防止海洋环境对船舶腐蚀方面得到广泛应用，但这些技术手段在应对现代化的海洋船舶防腐需求时已经表现出一些局限性和不足。首先，传统防腐技术的环保性能存在问题。传统
12、的物理防腐、化学防腐和电化学防护等技术手段在实际应用中会产生大量的污染物和废水，给海洋环境带来严重的污染问题。例如，防腐涂料中常含有有害物质，这些物质在使用和处理过程中会产生大量的废水、废气，对环境造成危害。而研究开发环保型的新型防腐蚀技术手段，可以减少对环境的影响。其次，传统防腐技术的经济性有待提高。传统的物理防腐、化学防腐和电化学防护等技术手段在实际应用中存在较高的成本和维护费用，这也成为限制其广泛应用的重要因素之一。新型防腐蚀技术手段的防腐性能更好、使用寿命更长、成本更低，可以提高海洋船舶防腐的经济性和可持续性，因此新型防腐蚀技术手段的研发已经成为海洋船舶防腐蚀技术研究的重要方向之一。3
13、 海洋船舶上的新型防腐蚀技术3.1 无机涂层技术无机涂层技术是一种采用无机材料作为主要成分的涂层技术，其主要原理是利用无机材料的稳定性和抗腐蚀性能，在船舶表面形成一层稳定的防护层，使船舶表面不受腐蚀介质的侵蚀。无机涂层技术的主要优点在于其稳定性和抗腐蚀性能强，主要成分包括金属氧化物、硅酸盐、硫化物、钼酸盐等。无机涂层218生物化工2023 年的耐热性能和耐化学性能也非常优秀，能够承受高温和腐蚀性物质的侵蚀，保证船舶表面长时间保持防腐蚀效果。目前，无机涂层技术主要包括硅酸盐涂层、氧化物涂层和硫化物涂层等。硅酸盐涂层的主要材料为硅酸盐陶瓷，其主要成分是氧化铝、氧化锆、氧化钙等，能够在船舶表面形成一
14、层稳定的防护层，有效防止船舶受到海洋环境的侵蚀。氧化物涂层的主要材料为钛、锆、铝等的氧化物，具有优异的耐腐蚀性能和高温稳定性。硫化物涂层的主要材料为金属硫化物，能够在船舶表面形成一层致密的硫化物保护层，有效防止船舶受到硫化氢等腐蚀介质的侵蚀。无机涂层技术也存在一些不足之处，如生产工艺较为复杂、成本较高、涂层厚度不易控制等问题。未来需要进一步加强无机涂层技术的研究，开发出更加稳定、经济、环保的无机涂层材料，提高无机涂层技术的应用水平和经济性。3.2 有机涂层技术有机涂层技术是指利用有机材料作为主要成分的一种涂层技术，其主要原理是利用有机材料的优异的耐腐蚀性能，在船舶表面形成一层具有防腐蚀性能的保
15、护层。有机涂层技术广泛应用于海洋船舶、海上钻井平台、海洋桥梁和海洋石油钻探设备等领域，具有广泛的应用前景和重要的经济价值3。有机涂层技术的主要优点在于其防腐蚀性能和施工方便性，主要材料包括丙烯酸、环氧树脂、聚氨酯等有机材料，这些材料具有优异的耐腐蚀性能和涂覆性能，能够形成一层致密的保护层，避免船舶表面受到海水、气候和腐蚀介质的侵蚀。有机涂层技术施工方便，涂层厚度易于控制，适用于各种形状和大小的船舶表面。聚氨酯涂层的主要材料为聚氨酯，具有优异的耐腐蚀性能、耐化学性能和耐热性能，能够在船舶表面形成一层均匀的保护层，有效防止船舶受到海水和化学介质的侵蚀；丙烯酸涂层的主要材料为丙烯酸树脂，具有优异的耐
16、腐蚀性能、耐紫外线性能和耐水性能，可在船舶表面形成一层坚韧的保护层，有效避免船舶受到海水、气候和腐蚀介质的侵蚀。3.3 热喷涂技术热喷涂技术是一种在海洋船舶上广泛应用的新型防腐蚀方法，其基本原理是将金属或非金属材料加热至高温使其熔化或半熔化，然后通过喷涂设备将涂料以高速喷射到船舶表面，形成均匀、致密的保护层。这种保护层可以有效隔绝水分、氧气和其他腐蚀介质，从而延缓船舶表面的腐蚀过程，延长船舶的使用寿命。热喷涂技术具有多种优势。首先，热喷涂技术可以处理各种类型的材料，如金属、陶瓷、塑料及复合材料等，具有很高的适用性。其次，热喷涂层具有较高的附着力、密度和耐磨损能力，能够承受恶劣的海洋环境和复杂的
17、应力状态。最后，热喷涂技术可以实现较厚的涂层，提供更强大的防护性能，具有较高的生产效率，可实现快速、连续的涂覆，降低生产成本。然而热喷涂技术在海洋船舶防腐蚀领域也面临一些挑战，如高温喷涂过程中可能导致涂料的氧化、燃烧或分解，降低涂层的性能。为解决这一问题，研究人员正努力优化喷涂设备和工艺参数，以降低氧化损失。热喷涂层的性能受制于喷涂材料的质量和纯度，为提高喷涂材料的性能，研究人员正在开发新型高性能材料，如纳米级、功能梯度材料等。热喷涂过程中，涂料与基材间的热应力可能导致涂层开裂、剥离等缺陷，为保证涂层的结构完整性，研究人员正探索新的预处理方法和后处理技术，如表面粗化、机械处理等。3.4 电化学
18、防护技术电化学防护技术是一种利用金属在电化学反应中的自我保护性能来达到防腐蚀目的的技术，其由于具有防腐蚀效果好、使用成本低、施工方便等优点在船舶防腐蚀中得到了广泛应用4。电化学防护技术不仅可以延长船舶的使用寿命，还可以减少船舶的维护成本和停航时间，提高船舶的运行效率。常用的电化学防护技术包括阴极保护、阳极保护和电化学微生物防护等技术。阴极保护技术是一种施加电流或电位于金属表面形成电化学反应，从而实现防腐蚀的技术，阴极保护技术可以利用外部电源或使用外部阴极材料，通过与金属表面形成电化学电池来达到防腐蚀的目的。阳极保护技术是一种利用金属在阳极区域处发生的电化学反应达到防腐蚀目的的技术，阳极保护技术
19、可以利用外部电源施加电流，使得金属在阳极区域处发生氧化反应，从而使金属表面不受腐蚀。电第 4 期219张伟等：海洋船舶上的新型防腐蚀技术探析化学微生物防护技术是一种利用电化学原理对微生物进行控制的防腐蚀技术，电化学微生物防护技术可以通过施加电流或电位来控制微生物的生长和繁殖，从而减少微生物对金属表面的腐蚀。电化学防护技术的应用需要考虑多种因素，如金属种类、海水成分、氧气含量、温度、湿度等，在具体实践中需要根据实际情况进行选择和优化。3.5 生物防护技术生物防护技术是一种利用生物学原理控制和减少海洋生物对船舶腐蚀的技术，包括天然生物抑制剂、生物防污涂料、生物质防护等5。天然生物抑制剂是一种从海洋
20、自然环境中分离出的具有生物抗菌能力的微生物，可以抑制各种腐蚀菌、生物膜菌等有害微生物的生长，从而减少海洋生物对船舶的腐蚀。生物防污涂料是一种具有生物防护功能的特种涂料，主要通过添加抗菌剂、生物降解剂、抗氧化剂等物质达到防腐蚀和防污染的目的。生物质防护技术是一种利用生物质材料覆盖船舶表面的防腐蚀技术，生物质材料可以通过不同的处理方法和添加物质增强抗菌、抗氧化等特性，从而有效减少海洋生物对船舶的腐蚀。生物防护技术具有无毒、环保、可持续等很多优点，与传统防腐技术相比，生物防护技术不仅可以减少对环境的影响，还可以降低船舶的维护成本和停航时间。在实际应用中生物防护技术需要根据不同的船舶类型、使用环境、生
21、物种类等因素进行选择和优化。未来随着技术的不断发展和创新，生物防护技术有望实现更加高效、智能化和可持续的发展，为海洋船舶防腐蚀提供更多的 选择。4 结语本文对海洋船舶上的新型防腐蚀技术进行了探析，阐述了海洋船舶防腐蚀技术的基本原理和分类，重点介绍了无机涂层技术、有机涂层技术、热喷涂技术、电化学防护技术和生物防护技术。随着技术的不断发展和创新，防腐技术也将得到不断优化和提升，其中新型材料和新工艺技术的出现将为海洋船舶防腐蚀技术的进一步发展提供重要支持，人工智能、大数据等新技术的应用也将推动防腐技术的智能化和数据化发展，提升防腐技术的效率和精准度。同时，要关注防腐技术的环保性和可持续性，在技术的发
22、展过程中尽可能减少对环境的影响。参考文献1 程大威.海洋船舶上的新型防腐蚀技术研究 J.船舶物资与市场,2020(1):42-43.2 王剑.海洋工程结构与船舶防腐蚀技术探究 J.船舶物资与市场,2022,30(2):62-64.3 许金堂.船舶和海洋工程结构的防腐蚀技术分析 J.船舶物资与市场,2023,31(1):41-43.4 孙国芳.船舶与海洋工程防腐蚀技术初探 J.中文科技期刊数据库(全文版)工程技术,2021(4):222.5 王任众,宋晶晶,包振明,等.海洋工程结构与船舶防腐技术措施探析J.中文科技期刊数据库(文摘版)工程技术,2021(6):378-379.氰酸酯的方法:202
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