第四章海洋及灘涂油氣田的腐蝕及防護2016

1、第四章第四章 海洋及灘涂油氣田的腐蝕與防護海洋及灘涂油氣田的腐蝕與防護世界海洋石油業(yè)勘探現(xiàn)狀世界海洋石油業(yè)勘探現(xiàn)狀 海洋油氣的勘探開發(fā)是陸地石油勘探開發(fā)的延續(xù)，經歷海洋油氣的勘探開發(fā)是陸地石油勘探開發(fā)的延續(xù)，經歷了一個由淺水到深海、由簡易到復雜的發(fā)展過程。了一個由淺水到深海、由簡易到復雜的發(fā)展過程。1887年，在美國加利福尼亞海岸數(shù)米深的海域鉆探了世年，在美國加利福尼亞海岸數(shù)米深的海域鉆探了世界上第一口海上探井，拉開了海洋石油勘探的序幕。界上第一口海上探井，拉開了海洋石油勘探的序幕。 海洋油氣儲量海洋油氣儲量 全球海洋油氣資源豐富。海洋石油資源量約占全球石油資全球海洋油氣資源豐富。海洋石油資源

2、量約占全球石油資源總量的源總量的34，探明率探明率30左右，尚處于勘探早期階段。左右，尚處于勘探早期階段。據(jù)據(jù)油氣雜志油氣雜志統(tǒng)計，截至統(tǒng)計，截至2006年年1月月1日，全球石油探明儲日，全球石油探明儲量為量為1757億噸，天然氣探明儲量億噸，天然氣探明儲量173萬億立方米。全球海洋萬億立方米。全球海洋石油資源量約石油資源量約1350億噸，探明約億噸，探明約380億噸；海洋天然氣資源億噸；海洋天然氣資源約約140萬億立方米，探明儲量約萬億立方米，探明儲量約40萬億立方米。萬億立方米。海洋油氣儲量海洋油氣儲量 中國中國近海大陸架面積近海大陸架面積130多萬平方公里，目前已發(fā)現(xiàn)多萬平方公里，目前已

3、發(fā)現(xiàn)7個大型個大型含油氣沉積盆地，含油氣沉積盆地，60多個含油、氣構造，已評價證實的油、多個含油、氣構造，已評價證實的油、氣田氣田30個，石油資源量個，石油資源量8億多噸，天然氣億多噸，天然氣1300多億立方米。多億立方米。其中，石油儲量上億噸的有綏中其中，石油儲量上億噸的有綏中361（2億噸），埕島億噸），埕島（1.4億噸），流花億噸），流花111（1.2億噸），崖城億噸），崖城131氣田儲量氣田儲量8001000億立方米。億立方米。油氣資源分布油氣資源分布 海洋油氣資源主要分布在大陸架，約占全球海洋油氣資海洋油氣資源主要分布在大陸架，約占全球海洋油氣資源的源的60%，但大陸坡的深水、超深水

4、域的油氣資源潛力可觀，但大陸坡的深水、超深水域的油氣資源潛力可觀，約占約占30%。 在全球海洋油氣探明儲量中，目前淺海仍占主導地位，在全球海洋油氣探明儲量中，目前淺海仍占主導地位，但隨著石油勘探技術的進步，將逐漸進軍深海。但隨著石油勘探技術的進步，將逐漸進軍深海。水深小于水深小于500米米為為淺海淺海，大于大于500米米為為深海深海，1500米米以上為以上為超深海超深海。20002005年，全球新增油氣探明儲量年，全球新增油氣探明儲量164億噸油當量，其億噸油當量，其中深海占中深海占41，淺海占，淺海占31，陸上占，陸上占28。油氣資源分布油氣資源分布 從區(qū)域看，海上石油勘探開發(fā)形成從區(qū)域看，

5、海上石油勘探開發(fā)形成三灣、兩海、兩湖三灣、兩海、兩湖的格局。的格局。“三灣三灣”即即波斯灣、墨西哥灣和幾內亞灣波斯灣、墨西哥灣和幾內亞灣；“兩海兩?！奔醇幢焙：湍虾１焙：湍虾?；“兩湖兩湖”即即里海和馬拉開波湖里海和馬拉開波湖。其中，波斯灣的沙特、卡塔爾和阿聯(lián)酋，里海沿岸的哈薩克斯其中，波斯灣的沙特、卡塔爾和阿聯(lián)酋，里海沿岸的哈薩克斯坦、阿塞拜疆和伊朗，北海沿岸的英國和挪威，還有美國、墨坦、阿塞拜疆和伊朗，北海沿岸的英國和挪威，還有美國、墨西哥、委內瑞拉、尼日利亞等，都是世界重要的海上油氣勘探西哥、委內瑞拉、尼日利亞等，都是世界重要的海上油氣勘探開發(fā)國。開發(fā)國。海洋油氣田開發(fā)的蓬勃發(fā)展海洋油氣田

6、開發(fā)的蓬勃發(fā)展海洋油氣田開海洋油氣田開發(fā)的蓬勃發(fā)展發(fā)的蓬勃發(fā)展海洋油氣產量海洋油氣產量 海洋油氣生產始于海洋油氣生產始于20世紀世紀40年代，年代，60年代為年代為100萬桶萬桶/天，天，2005年為年為2500萬桶萬桶/天。天。 在世界海洋石油產量中，在世界海洋石油產量中，北海海域石油產量北海海域石油產量及其及其增長增長速速率，一直居各海域之首。率，一直居各海域之首。2000年產量達到峰值，即年產量達到峰值，即3.2億噸，億噸，隨后逐漸下降。隨后逐漸下降。波斯灣波斯灣石油產量石油產量緩慢增長緩慢增長，年產量保持在，年產量保持在2.12.3億噸，而億噸，而墨西哥灣、巴西、西非等海域石油產量增長

7、較快，年均增長墨西哥灣、巴西、西非等海域石油產量增長較快，年均增長超過超過5.0，其中，墨西哥灣可能在未來數(shù)年超過北海，成，其中，墨西哥灣可能在未來數(shù)年超過北海，成為世界最大產油海域。為世界最大產油海域。 第一節(jié)第一節(jié) 海洋及灘涂油氣田開發(fā)設施海洋及灘涂油氣田開發(fā)設施 開采海底和灘涂石油資源，面臨的共開采海底和灘涂石油資源，面臨的共同問題是把鉆井和生產設備安裝在什么基同問題是把鉆井和生產設備安裝在什么基礎上。礎上。 第一節(jié)第一節(jié) 海洋及灘涂油氣田開發(fā)設施海洋及灘涂油氣田開發(fā)設施 人們在開發(fā)陸地油氣田時，早已把腳步延伸到鄰人們在開發(fā)陸地油氣田時，早已把腳步延伸到鄰近的灘涂。為了安裝鉆機和建設油氣

8、生產、儲運設施，近的灘涂。為了安裝鉆機和建設油氣生產、儲運設施，用圍堰造地和建造突堤這些較古老的辦法已在沿海的用圍堰造地和建造突堤這些較古老的辦法已在沿海的油田廣泛地使用，在灘涂上開發(fā)出大量的石油和天然油田廣泛地使用，在灘涂上開發(fā)出大量的石油和天然氣。氣。 隨著科學技術的進步，利用各種類型的兩棲交通隨著科學技術的進步，利用各種類型的兩棲交通運輸工具，建造人工島和使用座底式自升平臺來勘探、運輸工具，建造人工島和使用座底式自升平臺來勘探、開發(fā)灘涂石油。開發(fā)灘涂石油。 第一節(jié)第一節(jié) 海洋及灘涂油氣田開發(fā)設施海洋及灘涂油氣田開發(fā)設施 隨著開發(fā)規(guī)模的擴大以及開發(fā)海域水深的加大，樁基隨著開發(fā)規(guī)模的擴大以及

9、開發(fā)海域水深的加大，樁基固定式平臺在技術上和經濟上都受到了限制。依據(jù)油田所固定式平臺在技術上和經濟上都受到了限制。依據(jù)油田所處海域的水深和其他環(huán)境條件，以及離岸的遠近、運輸條處海域的水深和其他環(huán)境條件，以及離岸的遠近、運輸條件等因素，海上石油開發(fā)設施有各種不同的組合形式。件等因素，海上石油開發(fā)設施有各種不同的組合形式。圖圖4-1 半海半陸式石油開發(fā)設施半海半陸式石油開發(fā)設施圖圖4-2 固定平臺與浮式裝置結合的設施固定平臺與浮式裝置結合的設施圖圖4-3 先進的深海石油開采設施先進的深海石油開采設施第二節(jié)第二節(jié) 鋼鐵在海洋及灘涂環(huán)境中的腐蝕鋼鐵在海洋及灘涂環(huán)境中的腐蝕 建造海洋及灘涂石油開發(fā)設施的

10、材料絕大多數(shù)建造海洋及灘涂石油開發(fā)設施的材料絕大多數(shù)是鋼鐵。導致這些設施破壞的原因有各種各樣，然而。是鋼鐵。導致這些設施破壞的原因有各種各樣，然而。除了事故性的原因外，除了事故性的原因外，主要的破壞因素來自于海洋環(huán)主要的破壞因素來自于海洋環(huán)境境，而環(huán)境對設施的破壞原因又可以大致地歸納為，而環(huán)境對設施的破壞原因又可以大致地歸納為作作用力和腐蝕用力和腐蝕。研究鋼鐵在海洋及灘涂環(huán)境中的腐蝕行。研究鋼鐵在海洋及灘涂環(huán)境中的腐蝕行為，對采取有效的防腐蝕措施，預防開發(fā)設施遭受意為，對采取有效的防腐蝕措施，預防開發(fā)設施遭受意外破壞，具有重要的意義。外破壞，具有重要的意義。第二節(jié)第二節(jié) 鋼鐵在海洋及灘涂環(huán)境中

11、的腐蝕鋼鐵在海洋及灘涂環(huán)境中的腐蝕 海水是含有海水是含有3%-3.5% 氯化鈉為主鹽、氯化鈉為主鹽、pH值為值為8左右的良好電解質。左右的良好電解質。 海水中海水中含氯量含氯量影響海水腐蝕的主要因素影響海水腐蝕的主要因素 氧含量氧含量。海水的氧含量提高，腐蝕速度也提高。海水的氧含量提高，腐蝕速度也提高。 流速流速。海水中碳鋼的腐蝕速度隨流速的增加而增加，。海水中碳鋼的腐蝕速度隨流速的增加而增加，但增加到一定值后便基本不變。而飩化金屬則不同，但增加到一定值后便基本不變。而飩化金屬則不同，在一定流速下能促進高鉻不銹鋼等的飩化提高耐蝕性。在一定流速下能促進高鉻不銹鋼等的飩化提高耐蝕性。當流速過高時，

12、金屬腐蝕將急劇增加。當流速過高時，金屬腐蝕將急劇增加。 溫度溫度。與淡水相同，溫度增加，腐蝕速度將增加。與淡水相同，溫度增加，腐蝕速度將增加。 生物生物。生物的作用是復雜的，有的生物可形成保護。生物的作用是復雜的，有的生物可形成保護性覆蓋層，但多數(shù)生物是增加金屬腐蝕速度。性覆蓋層，但多數(shù)生物是增加金屬腐蝕速度。在海水中影響腐蝕的因素在海水中影響腐蝕的因素 輕外殼輕外殼管系緊固件管系緊固件非耐壓殼體非耐壓殼體上層建筑上層建筑海洋環(huán)境材料腐蝕危害海洋環(huán)境材料腐蝕危害 海洋環(huán)境材料腐蝕危害海洋環(huán)境材料腐蝕危害船底海生物污損情況船底海生物污損情況螺旋槳污損情況螺旋槳污損情況海洋環(huán)境材料腐蝕危害海洋環(huán)境

13、材料腐蝕危害第二節(jié)第二節(jié) 鋼鐵在海洋及灘涂環(huán)境中的腐蝕鋼鐵在海洋及灘涂環(huán)境中的腐蝕 根據(jù)環(huán)境介質的差異以及鋼鐵在這些介質中受到的腐根據(jù)環(huán)境介質的差異以及鋼鐵在這些介質中受到的腐蝕作用的不同，蝕作用的不同，一般將海洋腐蝕環(huán)境劃分為海洋大氣區(qū)，一般將海洋腐蝕環(huán)境劃分為海洋大氣區(qū)，飛濺區(qū)、潮差區(qū)、全浸區(qū)和海泥區(qū)五個區(qū)域。飛濺區(qū)、潮差區(qū)、全浸區(qū)和海泥區(qū)五個區(qū)域。 海洋大氣區(qū)海洋大氣區(qū)潮差區(qū)潮差區(qū)海水全浸區(qū)海水全浸區(qū)海底泥土區(qū)海底泥土區(qū)浪花飛濺區(qū)浪花飛濺區(qū)海洋的腐蝕環(huán)境大致可分海洋的腐蝕環(huán)境大致可分為以下幾類：為以下幾類： 1.大氣區(qū)大氣區(qū) 2.飛濺區(qū)飛濺區(qū) 3.潮差區(qū)潮差區(qū) 4.全浸區(qū)全浸區(qū) 5.海泥

14、區(qū)海泥區(qū)灘涂灘涂一般指高潮時淹沒，低潮時露出的海陸交界地一般指高潮時淹沒，低潮時露出的海陸交界地帶，除了沒有全浸區(qū)以外，就腐蝕而言，其最重要帶，除了沒有全浸區(qū)以外，就腐蝕而言，其最重要的特征是海泥區(qū)周期性地暴露于大氣的特征是海泥區(qū)周期性地暴露于大氣 ，同時，受陸，同時，受陸地環(huán)境因素影響，鋼鐵所受到的腐蝕以及相對應的地環(huán)境因素影響，鋼鐵所受到的腐蝕以及相對應的防護措施，與低潮線以外的海洋環(huán)境，會有所不同。防護措施，與低潮線以外的海洋環(huán)境，會有所不同。第二節(jié)第二節(jié) 鋼鐵在海洋及灘涂環(huán)境中的腐蝕鋼鐵在海洋及灘涂環(huán)境中的腐蝕 一、海洋環(huán)境中普通碳鋼的腐蝕一、海洋環(huán)境中普通碳鋼的腐蝕（1）海洋大氣區(qū)）

15、海洋大氣區(qū) 海洋大氣不僅濕度大，容易在物體表面形成水膜，而海洋大氣不僅濕度大，容易在物體表面形成水膜，而且其中含有一定數(shù)量的鹽分，使鋼鐵表面凝結的水膜和溶且其中含有一定數(shù)量的鹽分，使鋼鐵表面凝結的水膜和溶解在其中的鹽分組成導電性良好的液膜，提供了電化學腐解在其中的鹽分組成導電性良好的液膜，提供了電化學腐蝕的條件。因此，蝕的條件。因此，海洋大氣中鋼鐵的腐蝕速度，比內陸大海洋大氣中鋼鐵的腐蝕速度，比內陸大氣中要高氣中要高4-5倍。倍。 影響海洋大氣中鋼鐵腐蝕的主要因素是影響海洋大氣中鋼鐵腐蝕的主要因素是大氣中鹽分的大氣中鹽分的含量含量和和大氣的溫度、濕度大氣的溫度、濕度。日曬雨淋和微生物活動也是影

16、。日曬雨淋和微生物活動也是影響腐蝕的重要因素。響腐蝕的重要因素。碳鋼在海洋大氣區(qū)的腐蝕機理碳鋼在海洋大氣區(qū)的腐蝕機理 大氣中水蒸氣在大氣中水蒸氣在毛細管作用毛細管作用、吸附作用吸附作用、化學凝結化學凝結作用作用的影響下容易附著在鋼鐵表面形成一層肉眼看不的影響下容易附著在鋼鐵表面形成一層肉眼看不見的水膜，水膜中溶解有見的水膜，水膜中溶解有CO2、SO2和一些其他鹽分，和一些其他鹽分，成為導電性很強的電解質溶液。成為導電性很強的電解質溶液。 研究結果表明鋼在相對濕度大于研究結果表明鋼在相對濕度大于70%時腐蝕嚴重。時腐蝕嚴重。 碳鋼在海洋大氣區(qū)的腐蝕機理碳鋼在海洋大氣區(qū)的腐蝕機理鋼鐵的主體元素鐵和

17、微量元素碳的標準電極電位不同，鋼鐵的主體元素鐵和微量元素碳的標準電極電位不同，形成原電池，鐵作為陽極被氧化而失去電子，變成鐵形成原電池，鐵作為陽極被氧化而失去電子，變成鐵銹。其反應如下式所示：銹。其反應如下式所示： 陽極反應：陽極反應：Fe Fe2+ + 2e- 陰極反應：陰極反應：2H2O + O2 + 4e- 4OH- 海洋大氣環(huán)境中的鋼鐵，白天經日光照射，水分蒸海洋大氣環(huán)境中的鋼鐵，白天經日光照射，水分蒸發(fā)提高了表面鹽度，晚間又形成潮濕表面，這種干濕發(fā)提高了表面鹽度，晚間又形成潮濕表面，這種干濕循環(huán)使得腐蝕速度大大加快。循環(huán)使得腐蝕速度大大加快。碳鋼在海洋大氣區(qū)的腐蝕機理碳鋼在海洋大氣區(qū)

18、的腐蝕機理 另外，另外，氯離子氯離子有穿透作用，它能加速鋼鐵的點蝕、有穿透作用，它能加速鋼鐵的點蝕、應力腐蝕、晶間腐蝕和縫隙腐蝕等局部腐蝕。鋼鐵表應力腐蝕、晶間腐蝕和縫隙腐蝕等局部腐蝕。鋼鐵表面就難以形成保護性的長期穩(wěn)定致密的銹層，腐蝕率面就難以形成保護性的長期穩(wěn)定致密的銹層，腐蝕率急劇上升。急劇上升。（2）飛濺區(qū)）飛濺區(qū) 飛濺區(qū)位于高潮位上方，因經常受海浪濺飛濺區(qū)位于高潮位上方，因經常受海浪濺潑而得名，也叫潑而得名，也叫浪花飛濺區(qū)浪花飛濺區(qū)。 飛濺區(qū)范圍的大小，因不同海域海況條件的飛濺區(qū)范圍的大小，因不同海域海況條件的不同有很大的差異。飛濺區(qū)中鋼鐵構件的表面經不同有很大的差異。飛濺區(qū)中鋼鐵構

19、件的表面經常是潮濕的，而且它又與空氣接觸，常是潮濕的，而且它又與空氣接觸，供氧充足供氧充足，因此這里便成為海洋石油開發(fā)設施因此這里便成為海洋石油開發(fā)設施腐蝕最嚴重的腐蝕最嚴重的區(qū)域區(qū)域。 （2）飛濺區(qū)）飛濺區(qū) 影響飛濺區(qū)腐蝕的因素有陽光、漂浮物等。影響飛濺區(qū)腐蝕的因素有陽光、漂浮物等。 當海浪拍擊結構物時，混在海水中的氣泡與當海浪拍擊結構物時，混在海水中的氣泡與結構物表面撞擊而破裂，形成結構物表面撞擊而破裂，形成“空泡空泡”現(xiàn)象，對結現(xiàn)象，對結構物表面有極大的破壞作用。構物表面有極大的破壞作用。 碳鋼在浪花飛濺區(qū)的腐蝕機理碳鋼在浪花飛濺區(qū)的腐蝕機理 在飛濺區(qū)海水膜潤濕時間長、干濕交替頻率高、海

20、鹽在飛濺區(qū)海水膜潤濕時間長、干濕交替頻率高、海鹽粒子的大量積聚、飛濺的海水粒子沖擊以及風浪影響造成粒子的大量積聚、飛濺的海水粒子沖擊以及風浪影響造成的供氧充分是主要外部因素。的供氧充分是主要外部因素。 其內在因素是飛濺區(qū)中的鋼鐵在腐蝕過程中由于表面其內在因素是飛濺區(qū)中的鋼鐵在腐蝕過程中由于表面銹層自身氧化劑的作用而使陰極電流變大。銹層自身氧化劑的作用而使陰極電流變大。 飛濺區(qū)的表面銹層在濕潤過程中作為一種強氧化劑在飛濺區(qū)的表面銹層在濕潤過程中作為一種強氧化劑在起作用，而在干燥過程中，由于氧化作用，銹層自身的起作用，而在干燥過程中，由于氧化作用，銹層自身的Fe2+又被氧化為又被氧化為Fe3+。（

21、3）潮差區(qū)）潮差區(qū) 高潮位和低潮位之間的區(qū)域稱為潮差區(qū)。位于高潮位和低潮位之間的區(qū)域稱為潮差區(qū)。位于潮差區(qū)的海上結構物構件，經常出沒于潮水，和飽和潮差區(qū)的海上結構物構件，經常出沒于潮水，和飽和了空氣的海水接觸，會受到嚴重的腐蝕。了空氣的海水接觸，會受到嚴重的腐蝕。 碳鋼在潮差區(qū)的腐蝕機理碳鋼在潮差區(qū)的腐蝕機理 由于水下部位和潮差部位之間形成了宏觀電池。潮差部由于水下部位和潮差部位之間形成了宏觀電池。潮差部位由于供氧充分形成宏觀電池的陰極區(qū)，水下部分成為宏觀位由于供氧充分形成宏觀電池的陰極區(qū)，水下部分成為宏觀電池的陽極區(qū)，陽極區(qū)向陰極區(qū)提供保護電流，使潮差區(qū)腐電池的陽極區(qū)，陽極區(qū)向陰極區(qū)提供保護

22、電流，使潮差區(qū)腐蝕減輕。蝕減輕。 海洋生物能夠棲居在潮差區(qū)的碳鋼表面，如果附著均勻海洋生物能夠棲居在潮差區(qū)的碳鋼表面，如果附著均勻密布，可以在鋼表面形成保護膜使得鋼結構的腐蝕相對減輕。密布，可以在鋼表面形成保護膜使得鋼結構的腐蝕相對減輕。如果局部附著，會因附著部位的鋼與氧難于接觸而產生氧濃如果局部附著，會因附著部位的鋼與氧難于接觸而產生氧濃差電池，使得生物附著部位下面的鋼產生強烈腐蝕。差電池，使得生物附著部位下面的鋼產生強烈腐蝕。（4）全浸區(qū)）全浸區(qū) 長期浸沒在海水中的鋼鐵，比在淡水中受到長期浸沒在海水中的鋼鐵，比在淡水中受到的腐蝕要嚴重，其腐蝕速度在的腐蝕要嚴重，其腐蝕速度在0.07-0.1

23、8mm/a。海水中的溶解氧、鹽度、海水中的溶解氧、鹽度、pH以及溫度、流速、海以及溫度、流速、海生物等因素，對全浸區(qū)的腐蝕都有影響，其中尤生物等因素，對全浸區(qū)的腐蝕都有影響，其中尤以溶解氧和鹽度影響程度最大。以溶解氧和鹽度影響程度最大。碳鋼在全浸區(qū)的腐蝕機理碳鋼在全浸區(qū)的腐蝕機理 根據(jù)海水深度不同將其分為根據(jù)海水深度不同將其分為淺水區(qū)淺水區(qū)（低潮位以下（低潮位以下20m30m以以內）、內）、大陸架全浸區(qū)大陸架全浸區(qū)（在（在30m200m水深區(qū)）和水深區(qū)）和深海區(qū)深海區(qū)（200m水水深區(qū)）深區(qū)） 淺水區(qū)：淺水區(qū)：海水流速較大，存在近?；瘜W和泥沙污染，海水流速較大，存在近?；瘜W和泥沙污染，O2、C

24、O2處處于飽和狀態(tài)，生物活躍、水溫較高，以電化學和生物腐蝕為主。所形于飽和狀態(tài)，生物活躍、水溫較高，以電化學和生物腐蝕為主。所形成的宏觀電池的陽極面積成的宏觀電池的陽極面積,即全浸部分的面積較小與深海區(qū)相比較腐即全浸部分的面積較小與深海區(qū)相比較腐蝕速度更快。蝕速度更快。 大陸架全浸區(qū)：大陸架全浸區(qū)：隨著水的深度增加，含氣量、水溫及水流速度均隨著水的深度增加，含氣量、水溫及水流速度均下降，生物亦減少，鋼腐蝕以電化學腐蝕為主，此水域的腐蝕較淺海下降，生物亦減少，鋼腐蝕以電化學腐蝕為主，此水域的腐蝕較淺海區(qū)輕；區(qū)輕； 深海區(qū)：深海區(qū)：pH為為7.68.2，壓力隨水的深度增加，礦物鹽溶解量下，壓力隨水

25、的深度增加，礦物鹽溶解量下降，水流、降，水流、 溫度溶解空氣均低，鋼腐蝕以電化學腐蝕和應力腐蝕為溫度溶解空氣均低，鋼腐蝕以電化學腐蝕和應力腐蝕為主，化學腐蝕為次。主，化學腐蝕為次。 （5）海泥區(qū)）海泥區(qū) 不同海區(qū)的海泥對鋼鐵的腐蝕也不同，尤其是有污不同海區(qū)的海泥對鋼鐵的腐蝕也不同，尤其是有污染和大量有機質沉積的軟泥，需要特別注意。染和大量有機質沉積的軟泥，需要特別注意。 一般認為，由于缺少氧氣和電阻率較大等原因，一般認為，由于缺少氧氣和電阻率較大等原因，海海泥中鋼鐵的腐蝕速度要比海水中低一些泥中鋼鐵的腐蝕速度要比海水中低一些，在深層泥土中更，在深層泥土中更是如此。是如此。碳鋼在海泥區(qū)的腐蝕機理

26、碳鋼在海泥區(qū)的腐蝕機理 海底泥漿是一種良好的電解質，對鋼鐵的腐蝕海底泥漿是一種良好的電解質，對鋼鐵的腐蝕比在陸地比在陸地土壤中的強烈土壤中的強烈。 此外，海底泥土區(qū)中通常含有細菌，主要是厭氧的硫酸此外，海底泥土區(qū)中通常含有細菌，主要是厭氧的硫酸鹽還原菌，它可以在缺氧的環(huán)境條件下生長繁殖，海水的靜鹽還原菌，它可以在缺氧的環(huán)境條件下生長繁殖，海水的靜壓力會提高細菌的活性。壓力會提高細菌的活性。 由細菌作用而產生的氣體如由細菌作用而產生的氣體如NH3、H2S等，也影響鋼鐵等，也影響鋼鐵的腐蝕性。但鋼鐵在海底泥土區(qū)中的氧供給受到限制，其腐的腐蝕性。但鋼鐵在海底泥土區(qū)中的氧供給受到限制，其腐蝕速率遠小于

27、其他四個區(qū)帶的腐蝕速率。蝕速率遠小于其他四個區(qū)帶的腐蝕速率。第二節(jié)第二節(jié) 鋼鐵在海洋及灘涂環(huán)境中的腐蝕鋼鐵在海洋及灘涂環(huán)境中的腐蝕 影響海泥對鋼鐵腐蝕的因素有影響海泥對鋼鐵腐蝕的因素有微生物、電阻率、微生物、電阻率、沉積物類型沉積物類型(粒度粒度)、溫度、溫度等。等。 在在SRB大量繁殖的海泥中，鋼的腐蝕速度比無大量繁殖的海泥中，鋼的腐蝕速度比無菌海泥要高出數(shù)倍到菌海泥要高出數(shù)倍到10多倍，甚至比海水中高多倍，甚至比海水中高2-3倍。倍。 海泥的電阻率相對陸地土壤而言，是特強腐蝕環(huán)海泥的電阻率相對陸地土壤而言，是特強腐蝕環(huán)境。境。 沉積物顆粒越粗，越有利于透水和氧的擴散，沉積物顆粒越粗，越有利

28、于透水和氧的擴散，腐蝕性越強。溫度對海泥的腐蝕性也有相當重大的作腐蝕性越強。溫度對海泥的腐蝕性也有相當重大的作用，其影響程度和海水中相似。用，其影響程度和海水中相似。圖圖4-6 鋼鋼鐵在海洋環(huán)境各區(qū)域的腐蝕鐵在海洋環(huán)境各區(qū)域的腐蝕海底泥土區(qū)海底泥土區(qū)海水全浸區(qū)海水全浸區(qū)海水潮差區(qū)海水潮差區(qū)浪花飛濺區(qū)浪花飛濺區(qū)海底海底 腐腐蝕蝕速度速度平均低潮平均低潮線線平均高潮平均高潮線線電化學保護電化學保護涂料涂料海洋大氣區(qū)海洋大氣區(qū)海底泥土區(qū)海底泥土區(qū)海水全浸區(qū)海水全浸區(qū)海水潮差區(qū)海水潮差區(qū)浪花飛濺區(qū)浪花飛濺區(qū)海底海底 腐腐蝕蝕速度速度平均低潮平均低潮線線平均高潮平均高潮線線電化學保護電化學保護涂料涂料海

29、洋大氣區(qū)海洋大氣區(qū)第二節(jié)第二節(jié) 鋼鐵在海洋及灘涂環(huán)境中的腐蝕鋼鐵在海洋及灘涂環(huán)境中的腐蝕 二、不銹鋼在海洋環(huán)境中的腐蝕二、不銹鋼在海洋環(huán)境中的腐蝕 不銹鋼通常指含不銹鋼通常指含Cr12%以上在大氣條件下具有耐以上在大氣條件下具有耐腐蝕性能的鐵基合金。腐蝕性能的鐵基合金。 許多研究人員對馬氏體、鐵素體和奧氏體三種類許多研究人員對馬氏體、鐵素體和奧氏體三種類型的不銹鋼在海洋環(huán)境中的腐蝕，進行了多年的研究。型的不銹鋼在海洋環(huán)境中的腐蝕，進行了多年的研究。 一般地說，三種不銹鋼在海洋大氣中都有極好的一般地說，三種不銹鋼在海洋大氣中都有極好的耐蝕性。耐蝕性。即使在對碳鋼有很強腐蝕性的飛濺區(qū)，不銹即使在對

30、碳鋼有很強腐蝕性的飛濺區(qū)，不銹鋼也表現(xiàn)出很好的耐蝕性能，這是由于雖然經常接觸鋼也表現(xiàn)出很好的耐蝕性能，這是由于雖然經常接觸海水，但充氣良好，使不銹鋼表面得以保持鈍態(tài)。海水，但充氣良好，使不銹鋼表面得以保持鈍態(tài)。第二節(jié)第二節(jié) 鋼鐵在海洋及灘涂環(huán)境中的腐蝕鋼鐵在海洋及灘涂環(huán)境中的腐蝕 在在大氣區(qū)或飛濺區(qū)大氣區(qū)或飛濺區(qū)，如果表面有污物沉積，特別是在縫隙，如果表面有污物沉積，特別是在縫隙處沉積，便會發(fā)生局部腐蝕，并且要比內陸大氣中嚴重得多，處沉積，便會發(fā)生局部腐蝕，并且要比內陸大氣中嚴重得多，因為沉積中含有鹽分因為沉積中含有鹽分(Cl-)，對鈍化膜有破壞作用對鈍化膜有破壞作用。 在在潮差區(qū)潮差區(qū)，雖然

31、潮水充氣良好，但此區(qū)域的一些因素卻妨，雖然潮水充氣良好，但此區(qū)域的一些因素卻妨礙了不銹鋼表面礙了不銹鋼表面保持鈍態(tài)保持鈍態(tài)。 在在全浸區(qū)全浸區(qū)，當流速低于，當流速低于1.5m/s時，擴散到鋼表面的氧時，擴散到鋼表面的氧不足不足以保持鈍化膜的穩(wěn)定以保持鈍化膜的穩(wěn)定，而且，此時海生物仍能附著，不銹鋼的，而且，此時海生物仍能附著，不銹鋼的局部腐蝕是不可避免的局部腐蝕是不可避免的 。 泥中缺氧泥中缺氧，不銹鋼表面飩態(tài)一旦受到破壞，便難以彌合，不銹鋼表面飩態(tài)一旦受到破壞，便難以彌合，局部腐蝕是可以想像的。況且，碳鋼在海泥中腐蝕率很低，還局部腐蝕是可以想像的。況且，碳鋼在海泥中腐蝕率很低，還可以用陰極保護

32、措施來保護，因此，可以用陰極保護措施來保護，因此，在海泥中的結構，沒有必在海泥中的結構，沒有必要使用不銹鋼要使用不銹鋼。第三節(jié)第三節(jié) 海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護 一、防護措施的選用原則一、防護措施的選用原則 用于鉆探和開采海洋及灘涂石油的平臺，絕大用于鉆探和開采海洋及灘涂石油的平臺，絕大多數(shù)是用鋼鐵建造的龐然大物，其結構從海洋大氣一多數(shù)是用鋼鐵建造的龐然大物，其結構從海洋大氣一直深入到海底泥中。為了保護這種龐大而復雜的鋼結直深入到海底泥中。為了保護這種龐大而復雜的鋼結構免遭腐蝕破壞，有許多可供選擇的辦法，但是，具構免遭腐蝕破壞，有許多可供選擇的辦法，但是，具體防護

33、措施的確定，要遵循一些共同的原則。這些原體防護措施的確定，要遵循一些共同的原則。這些原則大體歸納如下。則大體歸納如下。第三節(jié)第三節(jié) 海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護（1）對石油平臺防護措施的基本要求，是它的可靠性）對石油平臺防護措施的基本要求，是它的可靠性和長效性，在此基礎上同時考慮技術的先進性和經濟和長效性，在此基礎上同時考慮技術的先進性和經濟的合理性。的合理性。（2）防腐蝕設計應當由具有腐蝕與防護專業(yè)知識的技）防腐蝕設計應當由具有腐蝕與防護專業(yè)知識的技術人員來完成。設計前，應當掌握平臺所處海域的環(huán)術人員來完成。設計前，應當掌握平臺所處海域的環(huán)境條件，特別是各種腐蝕因

34、子及其強度。同時，還要境條件，特別是各種腐蝕因子及其強度。同時，還要了解平臺的結構形式，建造材料的性能，平臺的使用了解平臺的結構形式，建造材料的性能，平臺的使用功能和設計壽命以及平臺建造場地和施工條件等。功能和設計壽命以及平臺建造場地和施工條件等。第三節(jié)第三節(jié) 海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護（3）要準確掌握和使用標準、規(guī)范。我國海洋石油工）要準確掌握和使用標準、規(guī)范。我國海洋石油工程主要的防腐蝕標準有海上固定式鋼質石油生產平程主要的防腐蝕標準有海上固定式鋼質石油生產平臺的腐蝕控制和灘海石油工程防腐蝕技術規(guī)范。臺的腐蝕控制和灘海石油工程防腐蝕技術規(guī)范。（4）結構設計應當

35、有利于防腐蝕措施的實現(xiàn)。應當使）結構設計應當有利于防腐蝕措施的實現(xiàn)。應當使結構減少腐蝕因素并有利于防腐蝕結構減少腐蝕因素并有利于防腐蝕 。（5）在確定防腐蝕措施時，應進行必要的技術經濟論）在確定防腐蝕措施時，應進行必要的技術經濟論證。證。第三節(jié)第三節(jié) 海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護 二、具體的防護措施二、具體的防護措施（1）飛濺區(qū)保護）飛濺區(qū)保護 當其他方法還不能確保成功之前，增加結構壁當其他方法還不能確保成功之前，增加結構壁厚或附加厚或附加“防腐蝕鋼板防腐蝕鋼板”是飛濺區(qū)有效的防護措施。至是飛濺區(qū)有效的防護措施。至今，為了預防措施失效，有關的規(guī)范仍然要求飛濺區(qū)今，為

36、了預防措施失效，有關的規(guī)范仍然要求飛濺區(qū)結構要有防磨蝕鋼板保護，厚度達結構要有防磨蝕鋼板保護，厚度達13-19mm，并且，并且要用防腐層或包被層保護。要用防腐層或包被層保護。 近些年來，應用熱噴涂金屬層近些年來，應用熱噴涂金屬層(鋁、鋅鋁、鋅)保護海保護海洋環(huán)境中的鋼鐵設施，已有陸續(xù)報道。洋環(huán)境中的鋼鐵設施，已有陸續(xù)報道。 第三節(jié)第三節(jié) 海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護（2）其他區(qū)域的防護）其他區(qū)域的防護 海洋和灘涂石油平臺的大氣區(qū)，都采用涂層海洋和灘涂石油平臺的大氣區(qū)，都采用涂層保護。對一些形狀復雜的結構，如格柵等，也采保護。對一些形狀復雜的結構，如格柵等，也采用浸鍍

37、鋅加涂層。用浸鍍鋅加涂層。 對平臺的潮差區(qū)，一般也采用涂層保護。涂對平臺的潮差區(qū)，一般也采用涂層保護。涂層的范圍通常深入低潮位層的范圍通常深入低潮位2-3m。 全浸區(qū)的構件可以只采用全浸區(qū)的構件可以只采用陰極保護陰極保護。對于設。對于設計使用年限較短的平臺，也可以考慮采用防腐層計使用年限較短的平臺，也可以考慮采用防腐層和陰極保護聯(lián)合保護。和陰極保護聯(lián)合保護。 平臺在泥中的鋼樁和油井套管，僅采用平臺在泥中的鋼樁和油井套管，僅采用陰極陰極保護保護。第三節(jié)第三節(jié) 海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護 三、海洋及灘涂石油設施防腐層三、海洋及灘涂石油設施防腐層 （1）防腐層系統(tǒng)的選擇

38、）防腐層系統(tǒng)的選擇 海洋和灘涂上的平臺大氣區(qū)、飛濺區(qū)和潮差區(qū)海洋和灘涂上的平臺大氣區(qū)、飛濺區(qū)和潮差區(qū)都可以用防腐層保護。防腐層也可以用于全浸區(qū)，但都可以用防腐層保護。防腐層也可以用于全浸區(qū)，但其耐久性和經濟性已越來越不被人們接受。其耐久性和經濟性已越來越不被人們接受。 防腐層系統(tǒng)一般包括底漆、中間層和表面層。防腐層系統(tǒng)一般包括底漆、中間層和表面層。 市場上隨處可見的涂料不能隨便取來用于海洋市場上隨處可見的涂料不能隨便取來用于海洋石油平臺上。海洋環(huán)境條件惡劣，維修費用昂貴，只石油平臺上。海洋環(huán)境條件惡劣，維修費用昂貴，只有那些經過嚴格試驗證明其具有長效保護性能的涂料有那些經過嚴格試驗證明其具有長

39、效保護性能的涂料才能選用。才能選用。 第三節(jié)第三節(jié) 海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護 下列各項試驗的結果，是選擇海洋涂下列各項試驗的結果，是選擇海洋涂料的重要依據(jù)。料的重要依據(jù)。 耐鹽霧耐鹽霧4000h。 耐老化耐老化2000h。 耐濕熱耐濕熱4000h。 或者在一個轉動的裝置上聯(lián)合進行這三或者在一個轉動的裝置上聯(lián)合進行這三種試驗，即種試驗，即1000h鹽霧試驗，鹽霧試驗，l000h老化試驗，老化試驗，再進行再進行1000h的鹽霧試驗、最后又進行的鹽霧試驗、最后又進行1000h老化試驗。老化試驗。第三節(jié)第三節(jié) 海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護 用

40、在全浸區(qū)的防腐層用在全浸區(qū)的防腐層，還要具有抗陰，還要具有抗陰極剝離的性能。平臺的泥中部分，一般都極剝離的性能。平臺的泥中部分，一般都不施加防腐層保護。不施加防腐層保護。 用于海洋和灘涂石油平臺的涂料用于海洋和灘涂石油平臺的涂料，還，還應當具有較好的機械性能，包括粘結強度、應當具有較好的機械性能，包括粘結強度、韌性、硬度、抗沖擊性、遮蓋力等等。韌性、硬度、抗沖擊性、遮蓋力等等。第三節(jié)第三節(jié) 海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護 選擇防腐層系統(tǒng)時，還應當考慮具備的涂裝設選擇防腐層系統(tǒng)時，還應當考慮具備的涂裝設備和施工條件，優(yōu)先選擇那些用常規(guī)方法便可涂裝和備和施工條件，優(yōu)先選擇

41、那些用常規(guī)方法便可涂裝和維修的涂料。在北方地區(qū)，要注意涂層固化維修的涂料。在北方地區(qū)，要注意涂層固化(干燥干燥)對對溫度的要求。溫度的要求。 同一防腐層系統(tǒng)中底漆、中間層和表面防腐層同一防腐層系統(tǒng)中底漆、中間層和表面防腐層的顏色，一般應是不相同的，以便在涂覆過程中容易的顏色，一般應是不相同的，以便在涂覆過程中容易檢查。對于表面防腐層的顏色，除了消防、救生設施檢查。對于表面防腐層的顏色，除了消防、救生設施和直升機甲板等對安全至關重要的部位外，目前還沒和直升機甲板等對安全至關重要的部位外，目前還沒有嚴格的規(guī)定，設計者可根據(jù)有利于設備標識、安全有嚴格的規(guī)定，設計者可根據(jù)有利于設備標識、安全生產和裝飾

42、需要加以確定。生產和裝飾需要加以確定。 第三節(jié)第三節(jié) 海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護 （2）表面處理與涂裝）表面處理與涂裝 表面處理表面處理 表面處理的方法有表面處理的方法有手工工具清理、動力工具清理、手工工具清理、動力工具清理、化學方法處理、離心輪和空氣噴砂處理等。無論采用哪種化學方法處理、離心輪和空氣噴砂處理等。無論采用哪種方法，處理后的鋼表面都必須達到相應標準的要求。不同方法，處理后的鋼表面都必須達到相應標準的要求。不同的處理方法對防腐層的影響。的處理方法對防腐層的影響。 表4-6 不同表面處理的效果第三節(jié)第三節(jié) 海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護海洋及灘涂石油平臺的

43、腐蝕防護 表面處理方法和等級要求是由所選防腐表面處理方法和等級要求是由所選防腐層決定的。層決定的。 例如：例如：海洋及灘涂石油平臺所處的環(huán)境海洋及灘涂石油平臺所處的環(huán)境腐蝕性很強，而且投資巨大使用壽命長，維修腐蝕性很強，而且投資巨大使用壽命長，維修又很困難，因此，要求所選用的防腐層也必須又很困難，因此，要求所選用的防腐層也必須具有與平臺使用條件相匹配的防護性能和使用具有與平臺使用條件相匹配的防護性能和使用壽命。一般來說，這樣的防腐層都要求有較高壽命。一般來說，這樣的防腐層都要求有較高等級的基底表面質量。等級的基底表面質量。 表面表面處理處理在水下使用高在水下使用高壓水槍清潔壓水槍清潔 用手持工

44、具刮除用手持工具刮除第三節(jié)第三節(jié) 海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護 涂裝涂裝 防腐層的涂裝方法有防腐層的涂裝方法有壓縮空氣噴涂、高壓縮空氣噴涂、高壓無氣噴涂以及手工刷涂、滾涂和浸涂。壓無氣噴涂以及手工刷涂、滾涂和浸涂。 有些情況下，涂裝作業(yè)不能進行，例如：有些情況下，涂裝作業(yè)不能進行，例如：表面處理不符合要求；基底表面溫度低于周圍表面處理不符合要求；基底表面溫度低于周圍空氣露點以上空氣露點以上3，或者空氣的相對濕度高于，或者空氣的相對濕度高于90%時；待涂表面潮濕或者可能被濺濕；存在時；待涂表面潮濕或者可能被濺濕；存在安全隱患，等等。安全隱患，等等。可水下施工可水下施工

45、 第三節(jié)第三節(jié) 海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護 檢驗與修補檢驗與修補 為了保證海上和灘涂石油平臺的防腐為了保證海上和灘涂石油平臺的防腐層質量，必須對表面處理和涂裝作業(yè)的各層質量，必須對表面處理和涂裝作業(yè)的各道工序進行檢驗。對受損壞的防腐層，要道工序進行檢驗。對受損壞的防腐層，要采用合適的方法進行修補。采用合適的方法進行修補。第三節(jié)第三節(jié) 海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護 四、海洋及灘涂陰極保護四、海洋及灘涂陰極保護 陰極保護不但能抑制鋼材的普遍腐蝕，陰極保護不但能抑制鋼材的普遍腐蝕，而且如果電位控制得當，可以使鋼材的疲勞值而且如果電位控制得當，

46、可以使鋼材的疲勞值趨近于空氣中。對于像節(jié)點這樣的高應力部位趨近于空氣中。對于像節(jié)點這樣的高應力部位和焊縫熱影響區(qū)，陰極保護能夠防止可能促成和焊縫熱影響區(qū)，陰極保護能夠防止可能促成疲勞裂紋的點蝕。陰極保護所產生的石灰質層疲勞裂紋的點蝕。陰極保護所產生的石灰質層可以填塞疲勞裂紋，降低裂紋的生長速度。不可以填塞疲勞裂紋，降低裂紋的生長速度。不過，如果產生過保護，可能會加速某些鋼疲勞過，如果產生過保護，可能會加速某些鋼疲勞裂紋的傳播速度。裂紋的傳播速度。第三節(jié)第三節(jié) 海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護 （1）陰極保護準則）陰極保護準則 陰極保護準則是依據(jù)實驗室試驗和大量的現(xiàn)陰極保

47、護準則是依據(jù)實驗室試驗和大量的現(xiàn)場經驗確定的。目前海洋和灘涂陰極保護準則有場經驗確定的。目前海洋和灘涂陰極保護準則有電位、試片和外觀檢查三種。單獨使用其中一種電位、試片和外觀檢查三種。單獨使用其中一種來評判一個陰極保護系統(tǒng)的效果不能足以令人放來評判一個陰極保護系統(tǒng)的效果不能足以令人放心，往往需要同時使用幾種準則。心，往往需要同時使用幾種準則。 電位準則電位準則 施加陰極保護時，被保護設施表面的電位相施加陰極保護時，被保護設施表面的電位相對于指定的參比電極符合表對于指定的參比電極符合表4-8所列的值或者保護所列的值或者保護電位比自然電位最少負移電位比自然電位最少負移300m，則認為被保護設，則認

48、為被保護設施處于良好的保護狀態(tài)。施處于良好的保護狀態(tài)。 表表4-8 設施保護電位（設施保護電位（V）第三節(jié)第三節(jié) 海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護 試片試片 單純用測量電位值來判斷陰極保護效果有時單純用測量電位值來判斷陰極保護效果有時會不夠準確和全面，尤其是當保護電位處于臨界會不夠準確和全面，尤其是當保護電位處于臨界狀態(tài)時。因此，在被保護設施的適當位置設置一狀態(tài)時。因此，在被保護設施的適當位置設置一些試片，根據(jù)它們的腐蝕速度和腐蝕類型，可以些試片，根據(jù)它們的腐蝕速度和腐蝕類型，可以評價設施受保護的狀況，保證設施的安全使用。評價設施受保護的狀況，保證設施的安全使用。第三節(jié)

49、第三節(jié) 海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護 外觀檢查外觀檢查 派潛水員或使用遙控水下機器人對結派潛水員或使用遙控水下機器人對結構表面進行觀察、物理測量、拍照或攝像，構表面進行觀察、物理測量、拍照或攝像，是檢查結構受保護狀況最直觀的辦法，其是檢查結構受保護狀況最直觀的辦法，其標準是所觀察和測得的結果沒有超出結構標準是所觀察和測得的結果沒有超出結構使用壽命期間所允許的腐蝕限度。使用壽命期間所允許的腐蝕限度。第三節(jié)第三節(jié) 海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護海洋及灘涂石油平臺的腐蝕防護（2）陰極保護系統(tǒng)類型的選擇）陰極保護系統(tǒng)類型的選擇 選擇陰極保護類型需考慮以下因素。選擇陰極保護類型

50、需考慮以下因素。 系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)的可靠性。 電力供應情況。電力供應情況。 陽極材料和施工限制。陽極材料和施工限制。 重量和結構限制。重量和結構限制。 管理、檢測、維修條件。管理、檢測、維修條件。 投資的經濟性。投資的經濟性。 第四節(jié)第四節(jié) 鋼筋混凝土設施防護鋼筋混凝土設施防護v 20世紀世紀80年代初，對我國華南、華東地年代初，對我國華南、華東地區(qū)海港鋼筋混凝土結構的腐蝕情況進行了調區(qū)海港鋼筋混凝土結構的腐蝕情況進行了調查，發(fā)現(xiàn)梁、板底的鋼筋普遍嚴重腐蝕，混查，發(fā)現(xiàn)梁、板底的鋼筋普遍嚴重腐蝕，混凝土剝落，結構使用壽命大大縮短，維修費凝土剝落，結構使用壽命大大縮短，維修費用增高。國外也有關于

51、沿海橋梁、海上平臺用增高。國外也有關于沿海橋梁、海上平臺等鋼筋混凝土設施受腐蝕破壞的報道。等鋼筋混凝土設施受腐蝕破壞的報道。 v 鋼筋混凝土的防護包括對混凝土的防護鋼筋混凝土的防護包括對混凝土的防護和對混凝土包裹的鋼筋的腐蝕防護。和對混凝土包裹的鋼筋的腐蝕防護。v 目前許多設施是基于對混凝土的嚴格質目前許多設施是基于對混凝土的嚴格質量保證，再輔以對混凝土的防護措施來確保量保證，再輔以對混凝土的防護措施來確保鋼筋混凝土的安全使用。鋼筋混凝土的安全使用。一、海洋環(huán)境中混凝土的腐蝕一、海洋環(huán)境中混凝土的腐蝕v1.混凝土的組成混凝土的組成 混凝土是由水泥、粗細骨料和水混合后混凝土是由水泥、粗細骨料和水

52、混合后凝結硬化而成的。水泥是凝結硬化而成的。水泥是Ca、Si、Al、Fe的的氧化物的合成物。骨料主要有碎石、卵石和氧化物的合成物。骨料主要有碎石、卵石和河砂。在內陸大氣和淡水中，混凝土具有很河砂。在內陸大氣和淡水中，混凝土具有很好的耐蝕性。在海洋環(huán)境中，混凝土會受到好的耐蝕性。在海洋環(huán)境中，混凝土會受到腐蝕。腐蝕。v2. 海洋化境中的腐蝕海洋化境中的腐蝕v（1）海洋大氣中的）海洋大氣中的鹽分和酸性氣體鹽分和酸性氣體(SO2、CO2、HCl等等)是混凝土的主要腐蝕因子。是混凝土的主要腐蝕因子。v 酸性的有害氣體與混凝土中的氫氧化鈣、鋁酸性的有害氣體與混凝土中的氫氧化鈣、鋁酸鈣等反應，會使混凝土粉

53、化、脹裂，孔隙液的酸鈣等反應，會使混凝土粉化、脹裂，孔隙液的pH顯著降低。顯著降低。v（2） 海水中的海水中的SO42-、Mg2+和和Cl-是損壞混凝土的是損壞混凝土的主要有害離子。主要有害離子。v SO42-與水泥形成混凝土時的部分生成物反應，與水泥形成混凝土時的部分生成物反應，其產物的體積顯著增大，使混凝土結構受到破壞。其產物的體積顯著增大，使混凝土結構受到破壞。Mg2+和和Cl-會與混凝土中的會與混凝土中的Ca(OH)2反應，生成可溶反應，生成可溶性的性的Mg(OH)2和和CaCl2，破壞混凝土的組織結構。，破壞混凝土的組織結構。SO42-和和Mg2+對混凝土的侵蝕一般只發(fā)生在表面，對混

54、凝土的侵蝕一般只發(fā)生在表面，而而Cl-滲透力強，會滲入到混凝土的深部。滲透力強，會滲入到混凝土的深部。v（3）干濕交替，海水沖刷、反復凍融等會加劇海干濕交替，海水沖刷、反復凍融等會加劇海洋環(huán)境中混凝土的腐蝕破壞洋環(huán)境中混凝土的腐蝕破壞。二、混凝土中鋼筋的腐蝕二、混凝土中鋼筋的腐蝕 v1.混凝土中鋼筋的類型混凝土中鋼筋的類型v 混凝土配筋有熱軋低碳鋼筋，冷軋螺混凝土配筋有熱軋低碳鋼筋，冷軋螺紋鋼。冷扭方鋼筋具有很強的抗拉力，紋鋼。冷扭方鋼筋具有很強的抗拉力，同時能增加握裹力，已被廣泛地采用。同時能增加握裹力，已被廣泛地采用。v2.混凝土中鋼筋的腐蝕混凝土中鋼筋的腐蝕v（1） 混凝土凝結硬化所生成

55、的混凝土凝結硬化所生成的Ca(OH)2可使可使鋼筋周圍的鋼筋周圍的pH值達到值達到13。在這種高堿性環(huán)境。在這種高堿性環(huán)境中，鋼筋表面會產生鈍化，受到保護。中，鋼筋表面會產生鈍化，受到保護。 v 混凝土在長期的使用中，會受海洋環(huán)境中混凝土在長期的使用中，會受海洋環(huán)境中有害物質的侵蝕和諸如海浪襲擊、沖刷、腐蝕有害物質的侵蝕和諸如海浪襲擊、沖刷、腐蝕產物脹裂等物理作用，使其中的鋼筋不能與外產物脹裂等物理作用，使其中的鋼筋不能與外界完全隔離。有害的氣體和離子界完全隔離。有害的氣體和離子(鹽分鹽分)會通過會通過裂縫和混凝土中的許多微孔侵入到鋼筋表面，裂縫和混凝土中的許多微孔侵入到鋼筋表面，使鋼筋腐蝕。使鋼筋腐蝕。v（2）鋼筋在混凝土中的腐蝕是一種復雜的電化學）鋼筋在混凝土中的腐蝕是一種復雜的電化學現(xiàn)象。現(xiàn)象。v 侵入到鋼筋附近的有害物質與混