我国对海洋腐蚀与防护日趋重视

海洋防腐是海洋工程的关键技术之一。 海洋中金属腐蚀引起的应力腐蚀开裂（SCC）、氢脆（HE）、腐蚀疲劳（CF）、晶间腐蚀（IC）等，会导致海洋工程钢结构突然断裂，造成海洋生态灾难。海洋环境恶化，造成巨大损失。 此外，海上产品防腐涂层过早失效以及涂层修复造成的停机损失也相当可观。 因此，必须采用适当的防腐技术来解决。

近年来，国内外对海洋腐蚀与防护日益重视。 尽管各种耐海水腐蚀材料不断推出，各种防腐施工技术也得到长足发展，但仍远远不能满足实际需要。 我国海洋工程结构设施防腐研究与国外发达国家存在明显差距。 一些关键技术尚未解决，没有具有我国自主知识产权的技术，缺乏相应的防腐规范和标准。 这些都严重影响了海洋环境。 工程结构设计、施工及安全运行。

因此，针对我国重点海域和重大海洋工程面临的共性、重点防腐问题，开展海洋工程结构设施长期防腐关键技术研究，不仅可以预防腐蚀的发生，还能避免或减少后期服务中的维修和保养费用。 以及维护带来的经济损失，减少重大恶性事故的发生，大大提高海洋工程设施的安全性，具有重要意义。

1、海洋防腐涂料的要求

海洋防腐涂料是指用于海洋环境的防腐涂料。 由于海洋环境十分恶劣、腐蚀性强，海洋防腐是我国海洋工程发展中急需认真研究的课题。

根据防腐对象的材质和腐蚀机理，海洋防腐涂料可分为海洋钢结构防腐涂料和非钢结构防腐涂料。 海洋钢结构防腐涂料主要是指运输船舶、集装箱、海上桥梁、港口机械、石油管道、海上采油平台等大型设施的防腐涂料。 海洋非钢结构防腐涂料主要是指海洋混凝土结构防腐涂料。 海洋防腐涂料主要有无机富锌、有机富锌、有机硅、环氧、丙烯酸、聚氨酯、氟碳、聚硅氧烷等涂料。 可根据不同海洋环境的腐蚀特点和防腐年限选择不同的涂料和涂层。 系统。

海洋防腐涂料一般要求具有以下性能：

①具有良好的物理性能。 对腐蚀性介质具有良好的抗渗性，对钢材表面有良好的附着力；

②具有良好的机械性能。 耐海水侵蚀、海冰碰撞、船舶入坞磨损；

③具有优良的化学性能。 耐海水、盐雾、油、化学品、紫外线等；

④ 与电化学保护系统具有良好的兼容性。 飞溅区和全浸区的油漆必须耐阴极剥离；

⑤ 具有良好的施工性能。 可在各种环境条件下对不同结构进行高质量的涂装施工；

⑥ 符合健康、环保、安全要求。 要求涂料固含量高，挥发性有机化合物（VOC）含量符合国家或国际标准；

⑦其他特殊要求。 例如：淡水舱涂料要求无毒，符合国家卫生认证要求； 不锈钢表面使用的涂料中可过滤氯含量不得超过200mg/kg，且涂料不含锌； 船舶压载舱涂料必须符合国际海事法规国际海事组织（IMO）《船舶压载舱防护涂料性能标准》的要求； 船舶水线以下部件的涂层要求，以防止海洋生物等的粘附。

2.船用重防腐涂料标准

常用船用重防腐涂料的主要相关国际标准有：

① ISO 12944《通过防护涂层系统对钢结构进行腐蚀防护》

② NORSOK M501《表面处理及防护涂层》

③ ISO 20340《海上及相关结构物防护涂层系统性能要求》

④ NACE SP0108《保护涂层对海上结构物的腐蚀控制》

⑤ IMO《船舶压载舱防护涂层性能标准》（PSPC）

海洋防腐涂料和涂料包通常满足ISO 12944、NORSOK M501、NACE SP0108和ISO 20340相关防腐标准的要求。 一般来说，必须提前通过严格的腐蚀测试和认证。 测试项目主要包括：

①耐盐雾（盐水）测试4000小时；

②耐阴极剥离试验；

③耐湿热试验4000小时；

④ 4200小时循环腐蚀试验。

3、重点研发海洋防腐涂料

海洋防腐涂料的研发技术含量高、开发周期长、投资大、技术难度大、风险大。 国外海洋防腐涂料的研发主要集中在有实力的大公司或政府支持的部门。 例如英国IP、美国PPG、丹麦Hemple、挪威佐敦、日本关西涂料等几家大公司都有数百年的相关涂料开发历史。 在安装现场管理等方面形成了一套非常严格、严谨的制度。 目前，这些企业的产品占据了我国海洋防腐涂料的主要市场。

我国海洋防腐涂料的生产主要集中在青岛、上海、大连、天津、常州、广州、厦门等几家涂料企业。 研究工作主要集中在中国科学院海洋研究所、中国科学院金属腐蚀研究所、海洋化学研究所以及中海油常州涂料研究院、中船725研究院等研究机构。 近年来，虽然成立了“中国船舶工业船舶涂料厦门检验站”、“船舶涂料产品质量监督中心”等质量管理和监督机构，但整体技术水平仍落后于先进国家。

目前，国外海洋重防腐涂料的研究开发主要集中在以下几个方面。

1、寿命长

由于越来越多的超大型钢结构及其所在海域的特点，不具备直接重涂或回岸施工的条件，因此需要开发超长使用寿命的海洋防腐涂料。 理想情况下，涂层的使用寿命包括直接现场涂层维护后延长的使用寿命等于钢结构设备的使用寿命，即涂层和设备设计为具有相同的寿命，并且只有使用过程中只需少量维护，无需重新涂装。 比利时镀锌是一种有机高富锌镀层，干膜中金属锌含量达到96%。 在挪威奥斯陆沿海海洋大气环境中，对一座钢桥施涂单层膜厚为120μm的锌加涂层15，2018年后测得年均涂层损失仅为1μm。

无机富锌涂料应用最典型的成功案例是澳大利亚Morganwyalla全长250公里的输油管道工程。 其防腐采用单层水性无机富锌涂料。 50多年后，涂层仍保持良好状态，未发生腐蚀。 美国埃克森公司在硫球岛建造的炼油厂采用单层硅酸锌防腐涂层。 15年后，仅修复了一小部分涂层，修复后又保持完整且不生锈4年。

作为面漆，目前开发的氟碳涂料和聚硅氧烷涂料的耐候性均可达到15年以上，如日本旭硝子株式会社生产的三氟氯乙烯FEVE氟碳漆、大金株式会社生产的四氟乙烯FEVE氟碳漆等。碳漆、国际涂料公司生产的丙烯酸聚硅氧烷涂料interfine979、美国Ameron公司生产的环氧聚硅氧烷涂料PSX700等。

2、表面处理低

由于涂装前处理成本占涂装总成本的60%，低表面处理涂料已成为防腐涂料的重要研究方向之一。

主要包括可带锈、湿涂的涂料以及可直接涂装在其他类型旧涂层表面的涂料。 这类涂料主要是环氧树脂。 它们具有直接涂覆在潮湿生锈钢表面上的功能。 具有超强附着力，VOC含量<340g/L，一次无气喷涂漆膜厚度可达200​​μm以上。 施工性能优良。 安装前处理费用将占涂装总成本的60%，因此低表面处理涂料已成为防腐涂料的重要研究方向之一。

3.高固含量、无溶剂

高固体份涂料的体积固含量在70%以上，无溶剂涂料的固体含量为100%。 由于较少或不使用有机溶剂，高固体份涂料可以减少VOC排放，满足环保要求。 一次施工即可获得所需膜厚，从而减少施工遍数，节省重涂时间，提高效率。 工作效率。 由于没有溶剂蒸发，涂层的孔隙率降低，从而提高了涂层的抗渗性和耐腐蚀性。

4. 水性

水性涂​​料是涂料研发的另一个重要方面。 其VOC含量低，对于节能减排、发展低碳经济、保护环境和可持续发展具有重要意义。 目前水性涂料的研发主要集中在水性无机富锌、水性环氧、水性丙烯酸、水性氟碳体系等领域。 其中水性丙烯酸、水性环氧、水性无机富锌涂料的工业应用取得了一定的成功。 日本旭硝子株式会社开发出一种新型低VOC水性FEVE共聚物。 用其配制的油漆的耐候性、耐水性、耐溶剂性、光泽度可与溶剂型氟碳漆相媲美。

2008年3月，在美国腐蚀工程师协会（NACE）组织的防腐研讨会上，挪威水力石油能源公司按照NORSKOKM-501对水性涂料进行了测试和评估。 结果表明，水性涂料在近海环境中是有效的。 新建设施的喷漆和修补领域有着令人鼓舞的应用前景。

5、环保新材料

环保新材料主要采用低毒、无毒材料，如采用复合磷酸盐防锈颜料替代有毒、有污染的红铅、铬酸盐等防锈颜料，并严格控制铅、镉、铬、汞、砷等重金属含量。

美国能源部布罗卡温实验室以谷物、蟹壳、龙虾壳为原料，开发出一种生物重质防腐涂料。 在适当的温度条件下，涂层变得坚固、光滑，并能紧密地粘附在铝或其他金属表面，防止金属腐蚀。

6、聚脲弹性体

聚脲涂料是近年来兴起的一种无溶剂、无污染、高性能重防腐涂料，简称SPUA。 SPUA为双组份，100%固含量，环保，固化速度快，对湿度和温度不敏感，施工时不受环境湿度影响； 固化后涂膜的弹性和强度、耐候性、热稳定性优异，在户外长期使用不会开裂、脱落，对钢材有良好的附着力，具有优异的耐腐蚀性。 但SPUA对涂层基材的表面处理有着极为严格的要求。 钢材必须彻底喷砂，处理后必须立即涂漆。

美国、台湾已用于海上结构物的防腐，特别是飞溅区海洋平台钢结构的涂装。 聚脲主要包括芳香族聚脲、脂肪族聚脲和聚天冬氨酸脂肪族聚脲。

4、海洋防腐涂料分析及建议

一、涂料应用现状及问题

目前，海洋工程中使用的防腐涂料大部分是国外跨国公司品牌的产品，国产涂料产品还很少。 无论是在涂料产品质量还是质量控制机制方面，国内涂料产品与国外产品相比都存在较大差距。 主要原因是我国海洋防腐涂料发展时间短、不掌握核心技术、缺乏研究经费、科研人员水平不高。 这些缺点极大地限制了国产涂料进入国际船舶市场，也削弱了国内产业。 品牌竞争力。

根据海洋工程产品的使用环境，必须对其采取防腐保护措施。 对于海上海洋工程产品的防腐涂层来说，在使用期间很难在海上进行修复或重涂以延长防腐涂层的耐久性。 海上防腐研究的最终目标是使防腐涂层的使用寿命与海上产品同步。 因此，有必要开发海洋重防腐涂料及在海洋环境下耐久性15年以上的涂装技术，并设计金属涂层+有机涂层的支撑体系和多层有机涂层，以实现在海洋环境中的耐久性为15至30年。 或者说无机涂料的配套体系是国家海洋发展战略中海洋防腐研究的重点，开发阴极保护效率高的底漆、屏蔽效果好的中漆和耐候性好的面漆，如以及合适的涂层匹配设计是防腐涂层匹配系统的技术关键。

海洋防腐涂料目前主要用于防止暴露于海洋大气的结构物的腐蚀。 海洋结构物（如船舶、钻井平台）和海底钢管浸入海水中的水下部分，特别是深水区域，也需要使用涂层来防止腐蚀。 腐蚀。 由于该区域含氧量较低，腐蚀程度相对较低。 目前主要采用环氧涂料、环氧沥青涂料、环氧玻璃鳞片涂料等。 如果需要防止海洋生物的粘附，则采用环氧涂料+防污涂料的组合体系。 对于海底区域，由于该区域的腐蚀程度最低，因此涂层以环氧沥青涂层为主。 除液体环氧涂料外，钢质管道还大量使用熔融环氧粉末涂料。 由于维护极其困难，通常需要在不维护的情况下正常运行20年以上。

海水中使用的防腐涂料通常要求具有良好的抗海洋生物性和化学稳定性，以保证涂料能够防止结垢和腐蚀； 具有良好的机械强度，保证涂层能承受一定的压力和碰撞。 保持涂层的完整性，使其不开裂或脱落； 对钢管表面和混凝土应有良好的附着力； 与外部阴极保护系统相容性好，使用阴极保护时涂层不会剥落。

油漆防腐和油漆+电化学防腐是目前海洋防腐的主要方法。 与涂层的防腐性能相比，涂层在海水中的施工性能和可修复性更为重要。 因此，在设计涂层包时，通常建议将涂层设计成与涂层结构主体具有相同的寿命或免维护。 此外，使用可在水中施工的防腐涂料也是目前的发展方向。 国外许多公司已开发出此类产品，通常为液体高固体份环氧涂料。

船舶制造是海洋工程中使用较多海洋防腐涂料的行业。 与此密切相关的我国船舶防腐涂装技术也得到了迅速发展并达到了一定水平。 例如，涂装工艺已被列为船舶设计的重要内容之一； 钢材预处理技术已在船舶制造企业得到广泛应用。 建立分段除锈、喷涂车间，并配备相应的自动、半自动除锈、喷涂设备。 制定了一系列的除锈体系。 及涂层技术标准； 从业人员掌握了高性能涂料施工技术和化学品/成品油船特种涂装技术； 计算机辅助涂层设计与管理技术、区域涂层技术在大型船厂得到推广。

涂装新技术的应用，大大提高了我国涂装技术水平、生产效率和涂装质量，显着缩短了与国外涂装技术的差距。 涂装质量受到国内外船东的一致好评。 但我国船舶涂装技术与国外相比还存在较大差距，主要体现在以下几个方面：

①船舶涂装生产设计深度不够，壳舾装一体化涂装理念不强；

②船舶涂装技术和设备的机械化、自动化程度不高，导致除锈、涂装指标执行往往偏高的现象；

③ 预处理质量和车间底漆性能有待提高；

④其他工种施工造成涂膜损伤而造成的多次涂装问题十分突出。 其中，技术和人才的缺乏是阻碍涂料行业整体水平进步的重要原因之一。

2、解决问题的思路

海洋工程防腐涉及国家海洋发展战略。 因此，希望在国家层面，国家相关部门或行业组织能够牵头，组织相关单位，整合社会资源，针对海洋防腐涂料和涂料需要解决的关键问题开展协同研究。技术。 ，并提供强有力的资金支持。

建议加强以下几方面的研究工作：

（一）加强基础研究，提高防腐涂料产品水平。 我国海洋防腐涂料要想再上新台阶，相关机构和涂料生产企业应加强新产品开发，注重高耐候配套涂料体系的开发，开发高效低耗的涂料体系。有毒防腐涂料和环保海洋防腐涂料等。

(2)加强油漆涂装工艺研究。 我们从涂料与涂料一体化出发，高度重视涂料施工性能的研究，不断优化和提高涂料产品的综合性能，开发施工性能好、适应性强的涂料，提高配套的科学性和合理性。涂层系统适应不同的海上项目。 产品的涂层要求不同。 通常，涂料与涂装一体化是由第三方实施的，即海工建造商将其所有的涂料生产外包给专业的涂装工程公司——第三方，只负责监督检查。 目前，一些有实力的涂装企业和涂装设备公司推出了BOT服务模式，即海工建造商的涂装车间由涂装公司或涂装设备公司投资建设，并负责生产管理。 根据海工建造商的生产计划进行涂装生产，实现涂装一体化。 最终产品是合格的涂料而不是液体或粉末涂料。 海上建造商只需制定技术标准并对涂料产品的质量进行验收和监督。 根据涂层质量和涂层面积来确定。 这种模式将成为油漆涂料一体化的发展趋势。

（3）提高海洋防腐涂料的防腐性能和施工性能，加强耐高温烧蚀（>800℃）车间底漆和高固含量无溶剂防腐涂料的开发含量低、粘度低、易施工等特点，性能更佳自干或低温干燥水性无机富锌底漆、水性丙烯酸、环氧防腐涂料及环氧厚涂涂料一次厚度可达300～500μm，可在水下施工的重防腐涂料。 单组份富锌底漆、防腐性能更好的湿固化聚氨酯防腐涂料、防腐性能和耐老化性能更好的无机或无机改性防腐涂料等。

(4) 大多数海上结构物的外部尺寸较大。 目前，大多数涂装施工都是在露天进行的。 手工喷涂是主要的涂装方法。 涂装效率低，质量难以保证。 因此，机械化涂装是其发展的主要方向。 对于港口机械、平台、特种船舶等海工产品中大批量的管件、棒材、钢材、箱梁等，可采用抛丸、涂装机械化生产线进行涂装，可大大提高生产效率，保证油漆质量好，缩短工期，保护环境。 对于形状比较简单、数量较大的配套件，可以采用在线机器人喷漆或静电喷涂。 针对涂装效率低下的手工刷涂、滚筒涂装，应开发可自动供漆的漆刷或油漆滚筒，以提高效率。 国外也有类似产品。

（五）加强专业人才培养。 市场竞争归根结底是人才和管理水平的竞争。 与国外同类企业相比，这是我国防腐涂料和涂料企业最薄弱的环节。 目前从事涂料技术的人员大部分是从化工或机械专业转行的。 由于专业设置原因，专门从事金属腐蚀防护的人员很少。 因此，知道发生了什么的人很多，但知道原因的却很少。 缺乏现有的知识。 能够进行涂层防腐研究、精通涂层施工技术、具有全面知识结构的工程研究人员。 国内培养金属防腐专业人才的机构屈指可数，无法满足行业需求，需要扩大人才培养规模。 同时，涂装施工人员是涂装工艺的最终实施者，其技术素质将直接影响涂装质量乃至涂膜的防腐性能。 目前，在一线进行涂装施工的人员大多是没有受过专业培训、缺乏专业知识的农民工。 因此，培养合格的涂装工人，特别是喷涂操作工，也是涂装行业亟待解决的问题。 建议进行系统的社会和内部专业教育和培训，如按照画家培训大纲进行培训，使其达到中级或高级画家资格。 此外，实行持证上岗也是提高施工人员素质和涂装质量的重要途径之一。

(6)涂层检验是保证涂层质量的最后一步，也是非常重要的一步。 必须由具有专业资格的检查人员进行。 船用产品使用环境恶劣，防腐要求高。 一般船用产品及国际标准要求进行涂层检验的人员必须接受过NACE、SSPC、FROSIO涂层检验的相关培训，并取得相应的专业资格。 他们需要满足只有 2 级或 3 级才能执行这项工作。 现阶段我国应引进国外相关培训教材，按照国外标准培训专职涂装检验人员，在海上防腐涂装项目中实行涂装检验资格认证制度，提高国内涂装检验水平，提高涂装检验水平。海洋工程涂装质量。 质量。