非常荣幸到这里跟大家交流海洋工程结构腐蚀控制技术。

　　在海洋里面，海工结构主要是金属，金属在海洋环境条件下，腐蚀是绕不开的问题，我们需要给它解决。我下面分四个方面做一个简单介绍。

　　从总体腐蚀状况来看，2003年中国工程院组织了一个调查，我们国家的腐蚀损失大约占到了GDP的5%，这个数据远远高于美国的腐蚀损失和日本的腐蚀损失，日本是一个海洋性的国家，它还低于3%。我们看一下2012年，GDP是51.9万亿，腐蚀损失5%的话，那就是2.6万亿。按照国际上大家认为，腐蚀损失远远大于所有自然灾害的损失之和，可能大家通常没有深刻的认识，因为它不像突然有什么自然灾害了，大家印象比较深刻。比如说2008年的汶川地震，本身损失了这么多，但腐蚀的损失要远远大于所有自然灾害的损失。

　　那么在海洋里面腐蚀损失的量到底是多少?这个目前中国没有具体的统计数据。总的来说，要想克服巨大的损失，就需要采取一些相应的控制措施，怎么来控制呢?任何一个溶液都有一个PH值，比如说钢铁，在这个区域里面不腐蚀，在这个区域里面腐蚀，在这个区域里面钝化，不会腐蚀得太快。但我们的海工结构，经常采用这个保护，往往给它控制在不腐蚀区域或者是这个区域腐蚀速度非常慢，所谓不腐蚀区不是说百分之百不腐蚀。我们女士们愿意戴金项链，任何金属有一个电位，这个电位是正的，抵抗腐蚀就很好了。钢铁材料呢，它不是太好。这个是从总体电位上材料的电化性活性决定它是不是产生腐蚀。它是不是产生腐蚀，还取决于腐蚀动力学，比如说碳，它在动力学上表现出来，腐蚀速度非常低。根据这样一个动力学规律呢，就能够计算出来一个金属在一定条件之下，是不是腐蚀，它的腐蚀速度是多少。在这个时候，我们在设计海洋工程结构的时候，就需要考虑到底我设计多大的腐蚀余量，能够保证在它的使用寿命范围之内是安全的。那么在海洋里面，无论是在大气里面，它都有这样一些氯离子，硫酸根离子，所以说海洋平台的顶部腐蚀速度也是比较快的，当然最快的是飞溅区，一会儿冲点水，一会儿干了，这时候腐蚀速度是最快的。然后潮差区，然后是泡在海里稍微慢一点。但由于它长期泡在海里面，在海洋的最顶部含氧量比较高，越往下含氧量比较低，再到深海含氧量又会长上来。再有就是温度，在海水表面，南海可能是三四十度，那么到了海底可能到零度，基本上在零度到5度之间，海水的PH值，在深水跟浅水不一样，含盐量也比较高。因此无论钻探也好，管道也好，还是平台结构也好，要想做到深海里面各个区域腐蚀速度又不一样，因为它含氧量不同，温度不同，含盐份不同，PH值不同。这是我们在平台的顶上的照片，比较严重的腐蚀，特别是弯管、结头不容易防护，这种导管架表面也容易腐蚀，经常涂刷，防腐蚀变成确保海台平台结构安全的问题。

　　那产生的均匀腐蚀，疲劳腐蚀，包括海生物的污损，会严重的加重平台结构的重量。在开采油气田的时候，经常会有二氧化碳和二氧化硫，包括平台的管道结构，在海洋开采里面，整个输油过程，包括油船过程中，都有可能硫化氢二氧化碳，这时候使得管道包括运输的船，对它耐腐蚀性的要求非常高。这样一个工程结构，受的力，受的腐蚀，这种环境条件就会影响它的安全性。

　　那么怎么去控制它呢?总的来看，我们首先所谓打铁要自身硬，钢铁材料自身要耐腐蚀，所以要发展耐腐蚀材料。第二个就是进行表面处理和表面改性，这样的话，使得跟水或者是气接触的表面上，自身比较抗腐蚀。第三就是涂层，然后是应急保护，这在我们平台上面经常用的。缓释剂，油气田开采里面要使用的，结构的健康检测和监测，以及安全可靠性评估，这都是确保安全的措施。按照统计来看，这个是包括了所有的腐蚀控制技术，不专指海洋，涂料涂装占了70%，然后是耐腐蚀材料，然后是表面处理。

　　那么从耐腐蚀材料来看，高分子材料抗腐蚀性肯定是比较好的，但强度得到一些限制，有一些地方难以用高分子材料，必须要用钢材料。耐海水腐蚀的钢，这是在海洋工程里面用得最多的。当然在一些船里面，比如说运输的船里面，甚至到了苛刻条件下的海底管道上，耐表面用双向不锈钢，这样的话，使得它能够抵抗油气里面含有的二氧化碳硫化氢抵抗腐蚀，再有复合材料。这是一个典型的例子，怎么样来耐腐蚀，比如说加添铬的元素，当然成本也会提高。从我们钢铁材料里面，通过元素成分的调整，通过微观结构的调整，就可以显著改善它的耐腐蚀性。我们钢材总院的专家讲到钢材材料的时候，也会有这样的问题。

　　第二个就是表面改性，包括表面的化学热处理，激光重熔。用得最多的还是涂料，涂料要求要防腐蚀，还要防海生物的污损，还有海底管道表面还要能够减阻，输送起来的效率能够提高，所以在海洋里面钢结构防腐的涂料，这都是主要的。

　　总体来看，经常使用的是这么三部曲，先做一个底漆，用的是富锌的。这个底漆做完之后，做一个中间漆，希望能够抵抗海水的渗透速度，比如说采用环氧云铁。最后是面漆，聚氨酯用的是最多的。从海洋涂料的总体发展趋势来看，还是希望能够绿色环保。因为目前用的涂料，性能比较好的还是有机类的，VOC含量比较高的这种。希望逐渐发展更多的高固体含量，这样溶剂比较少，甚至达到无溶剂。再有没有重金属，因为重金属会导致整个环境的污染，再有进一步做到水性化，这是整个涂料的发展趋势。还有一个减化种类和体系，把防海腐蚀，把海生物减阻符合在一起，这种涂料能够一次性的做上去，每一种漆还要涂好几次，这种施工的缺欠机率比较多，污染也比较多，希望做到一次化的。再有希望做到低表面处理，因为这些钢管的表面，平台的表面都有这种锈，在涂装的时候，都要预先除锈，最好是低表面处理，对于降低成本是非常重要的。还有一个智能化，因为在涂料涂上去以后，形成涂层，哪里不好，如果能检测出来的话，是比较好的，现在发展一种智能化的涂料，我涂上去以后，拿个手电筒一照，就能知道这个地方有缺欠，那我就可以修复好了。还有一个自修复，在海洋工程结构里面，难免有一些磕磕碰碰，如果有这种损伤的话，它这个涂料能够自动释放出来一些东西，使碰伤的地方能够自动修复出来。这种涂料呢，也是目前全世界都在不断发展的，在研究上，已经取得了比较大的进展，但在工程化使用上，目前还需要等待机会。

　　再有一类用传统的涂料进行纳米的改性，使得平台的顶部需要耐紫外线的照射，还有耐海水的腐蚀，这几种改性的方法发展得比较快，能够大幅度提升涂料的性能。我们也都希望这种大的平台结构，一次性的制造完，最好设计二十年，我这二十年都不要动它，什么都是好的，这是最理想的。

　　还有一类是金属类的陶瓷层，这个在一些靠近海岸的边上已经在使用，一次性涂装，能够抵抗二十年。

　　防止海生物污损，也是我们在海洋平台结构的要求。总体来看呢，过去一直是加添防污剂，最初是加一些铅、汞啊，后来这种重金属被禁止了，后来加DDT，后来被禁止了。目前总的趋势，要想防污，加点毒物，让海生物无法附着。现在是加氧化铜，海生物吸收了铜，人吃了它，对人也是不利的，也不是一个环保的方法，现在还在不断的摸索，这样一些能够让海生物不沾污的东西是什么，怎么让海生物不沾污，还能对整个生物链里面不会造成影响。还有一个是低表面能，还有自抛光，它的寿命比较短，因为它的厚度总是有限的。

　　总体存在的问题，我们国家一直在防污损涂料上，都是靠进口，自己生产的，目前规模化使用上的没有。使用寿命呢，既使是进口的，大概也就是在三到五年，环保型也还是需要进一步的提高。从总的趋势来看，要进一步降低成本，因为现在防污涂料价格还是比较贵，延长它的使用寿命和可靠性，从三到五年提高到七到八年甚至更长的时间，然后无毒化也是防污涂料的趋势。

　　在管道防腐蚀方面，三层聚乙烯或者是三层聚丙烯的涂层，这是目前在工业上使用的。这类也同样，我们国内大部分进口。

　　还有一种是水下的施工的重防腐涂料，因为在平台周边，难免会有损伤，这时候就需要进行现场水下的修复，目前国内虽然能做出来了，但真正平台上用的，还是国外的产品。就像上午大家讨论到这类的问题，你的用过没有?没有用过，没有经验，没有证明，那就不能用。现在有一些东西往往是这样的，从技术上本来是可以有，但因为它没有施工的经验，没有真正使用的经验。另外一类是金属镀成或者是涂层，相当于在内部结构用得比较多，外部直接面对海水的相对少一点，但近年来发展了一种冷喷涂的技术，是完全有可能在外部结构表面上使用的一种技术。我们喷涂过程中，局部的温度，像热喷涂，等离子喷涂可以达到上万度的问题。冷喷涂技术发展出来以后，它可以我们希望涂附的金属材料涂在表面上，比如说整个是钢铁结构，但局部涂肽层，这时候它的耐腐蚀性就会显著的提高。

　　那么阴极保护技术，在海工结构里面用得最多的。实际上，在很深的地方都是不进行涂装的，直接让钢铁裸露在海水里面，在设计的时候，做一个应急保护，实际上是牺牲阳极。通过牺牲阳极，它保护了钢铁材料，尽管有保护，不是说百分之百一点腐蚀也没有，它还是有一点点腐蚀余量，原来设计的时候就留有腐蚀余量。

　　再有一个海底管道用的手镯式的阳极，一个阳极也是几百公里，这是牺牲阳极。还有一类外加电流的应急保护。这种保护的时候呢，应急保护和涂层都存在的地方，这个地方它可能会造成涂层的应急剥离，本来涂了一涂层，使得涂层与钢材表面直接脱离了，所以涂层跟应急保护连用的时候，在设计的时候，要考虑进去不产生这种应急剥离。我们整个平台设计的时候，怎么样把电厂，无论是牺牲阳极还是采用外加电流，都需要把整个电场有效的计算出来，到底我们在哪个地方施加阳极或者施加相应的电流，使得整个电流场分布均匀，每个地方都能得到保护，如果哪个地方得不到保护，就会迅速的腐蚀掉。所以在布置阳极的时候，都是非常重要的。特别是在油气田开发的时候，这样一个平台，可能原来预计，这个区块20年开采就完事了，但到这个地方一看，这个地方还有很多的油气，还能开采十年，这时候怎么办?因为原来设计的是牺牲阳极，整个底下没有涂层的，原来设计是20年，这时候怎么办?只好施加外加电流，因为不大可能再到水下焊接，重新焊牺牲阳极。这时候施加保护的时候，就需要外加电流，这就更需要把电流计算好，做它的寿命延长和整体评估。

　　还有一类是缓释剂，在油气田开采的时候，是要用到的，包括在油轮运输这样一些油气的时候，甚至于管道在运输的时候，都需要添加这样一些缓释剂，从陆地油田上的使用，逐渐推到海上油田上的使用。这是在油井上，含有氯化氢的油井，使得腐蚀速度降得非常低，这样的话，使得海上相关的设施得到了很好的腐蚀速度的控制。当然有的地方，把缓释、杀菌、阻构能够复合到一起。

　　再有一个涉及到结构的健康检测与检查，因为这样的平台结构，在使用过程中，它总会有腐蚀的一些问题。什么时候到底有腐蚀，什么时候有开裂等等，需要有这种检查。我们发展了这样一个监测结构的腐蚀速度或者是里面的氢含量，包括环境中的离子等等这种监测技术，可以进行原位的监测。平台上的监测，目前还没有平台的要求去实现，但在近海岸的结构里面用得比较多，包括跨海大桥上，随时掌握它的状态。

　　最后，涉及到的就是耐久性与剩余寿命的评估。我们确保海工结构的安全性、可靠性，这是非常非常重要的。我们在海底管道，平台结构寿命评价方面，这都有一些方法。要想做到这一点呢，需要实验室做大量的模拟海洋工况下的实验，包括高压的硫化氢、二氧化碳做模拟，通过这种模拟掌握规律之后，才可以预测这样一个海工结构是比较安全的。

　　最后我再说一点，刚才提到了纳米涂料，纳米的这个涂料，是我们近些年来发展出来，可以说过去十年来发展出来的技术。但是要想把纳米用到里面，首先这个纳米特别容易团聚，这是 国际难题，很难有效分散开来。我们就发展了这种高浓度低黏度的纳米浓缩浆，只有固体份含量比较高，溶剂比较少，这时候加添到涂料里面，副作用就比较少，正作用比较大，这是国际上能够得到的浓度值，随着浓度含量高，它的黏度迅速上升。这个浆，因为纳米放放，它又沉淀了，所以我们新发展的这个沉淀量也是比较少的。然后把它加到涂料里面，可以抗紫外线，甚至到了加5%，百分之百的紫外线都穿不过去。耐磨损性能也会提高。耐腐蚀性也可以按照阻抗方法评价，它有三倍的提高。含纳米的材料，目前做了示范的工程，这还需要进一步工程的考验，从实验室来看，做得已经很好了。

　　还有一种在油气田里面，适合于海洋酸性的油气田，有硫化氢二氧化碳的时候，能够抵抗这种条件下加纳米的涂层。

　　最后，我想说一下，腐蚀防护，实质上，我们既然是一个材料，一个环境，要么你改善材料它自身抗腐蚀材料好，要么改变环境，加缓释剂，更主要的是想办法把它们隔开，用涂料，或者是高性能材料，用离子或者是水，或者是氧能够控制它的扩散速度，让它进去比较缓慢。那我们用什么方法，这要看我们具体使用的部位，我们要拿出来多少钱来防护它，要看它各种优缺点。所以说监测技术、评价技术，这也是我们确保海工结构安全性的一些重要措施。总体来看，降低成本，环保、安全、高性能，这是我们腐蚀控制发展的总趋势。这项工作得到了国家科技部项目的支持，以及我们学生和同事的努力工作，也谢谢大家花时间来听，也感谢会议组织者的邀请。

　　谢谢。