2.4　海洋环境中金属材料的防护措施

从腐蚀机理看，可以采取的防腐蚀方法分为三大类：隔离防腐、电化学防腐和本质防腐。防腐蚀的技术历经多年的发展，已趋于成熟，只是在具体应用过程中还存在许多问题。海洋工程防腐蚀的常规方法主要有涂层法、镀层法、阴极保护法、预留腐蚀余量法、选用耐腐蚀的材料等5种。

2.4.1　涂层法

涂层法属于隔离防腐，主要适用于海洋大气区和浪溅区，大多数海洋结构物防腐采用此种方法。常用的防腐涂料有环氧沥青、富锌环氧、聚酯类涂层、环氧玻璃钢等，辅助材料为固化剂。其防腐年限为10～20年，其保护效率为80%～90%。

从实施的工艺上来看，采用此种方法对结构表面粗糙度要求较高，一般要通过抛丸处理达到Sa2.5级以上。操作时对空气湿度要求较为苛刻，涂料配比及喷涂厚度控制也有相当严格的工艺，因此该方法操作难度较大。

金属热喷涂也是涂层法中的一种，其原理是利用某种形式的热源将金属喷涂材料加热，使之形成熔融状态的微粒，这些微粒在动力的作用下以一定的速度冲击并沉附在基体表面上，形成具有一定特性的金属涂层。可用于金属喷涂的材料较多，如锌、不锈钢等。其中不锈钢涂层具有耐磨损及保护周期长的特点；锌涂层不仅具有覆盖、耐腐蚀作用，更重要的具有阴极保护功能。海上风电场的涂装防腐方法及原理在后面章节中将详细介绍。

2.4.2　镀层法

镀层法也属于隔离防腐，主要用于海洋大气区、浪溅区和潮汐区，多数海洋结构物小的附属部件或连接部件均采用此方法。常用的防腐镀层有镀锌、镀铬等。

从实施工艺角度看，此法可分为热浸镀法和电镀法两种。其中热浸镀工艺是将结构件经过酸洗钝化等表面处理后，整体浸入高温状态的镀层盐溶液槽中，经过一定时间的置换反应，构件表面形成设计厚度的金属保护层。而电镀工艺是采用外加电流进行电解置换的工艺，该方法适用于小型构件的防腐蚀处理。

2.4.3　阴极保护法

阴极保护法属于电化学防腐，分为加电流阴极保护和牺牲阳极阴极保护，前者主要应用的是高硅铸铁阳极材料，被保护物作为阴极，在外加电源的影响下，形成电位差进而阻止腐蚀；后者主要应用的是锌、铝等活性比铁高的铸造阳极材料，焊接在结构物上，主动消耗，形成保护电位差阻止腐蚀。

2.4.4　预留腐蚀余量法

有些环境的介质腐蚀程度不是很高，材料对腐蚀环境不是很敏感，且很难采取常规防腐蚀方法，在这种情况下工程上常采用预留腐蚀余量（又称腐蚀裕量）的方法，在一定范围内主动接受腐蚀。采用这种方法通常需要监测结构物被腐蚀的程度，例如低腐蚀介质的工艺管道内壁的腐蚀，按照设计寿命设计好腐蚀裕量后，一般配装可定期拆卸观察的腐蚀挂片进行腐蚀程度评估，防止介质腐蚀加剧造成不必要的损失。

钢结构的腐蚀裕量的计算公式为

2.4.5　选用耐腐蚀的材料

当以上几种方法均无法解决腐蚀问题时，就需要选取本质防腐的方法，从根本上消除腐蚀介质的影响。一般适用于强腐蚀性介质接触的结构物。

耐腐蚀的钢铁材料通常在普通碳钢的冶炼中加入一定的锰、铬、磷、矾等合金元素，以提高其抗腐蚀的能力，需要在设备设计及制造过程中充分考虑介质的特性。采用这种方法一般都会带来成本的增加，因此工程上在满足技术经济要求的条件下才会选择。