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1、海洋工程防腐基础知识,腐蚀与防护总体介绍涂装热浸镀锌热喷铝阴极保护,主要内容,1.腐蚀与防护总体介绍,腐蚀：材料与环境介质之间发生物理化学和电化学相互作用导致材料变质和破坏。腐蚀反应本质：金属被氧化的氧化还原反应，金属失去电子被氧化，氧化剂得到电子被还原。腐蚀的充分必要条件：介质中有能使金属氧化的化学物质存在，常见的有H+，O2，H2O，Fe3+。防腐的目的：低成本降低腐蚀对材料性能和使用寿命的影响。防腐措施：耐蚀材料、表面涂装、金属表面处理、缓蚀剂、电化学保护。,2.涂装,2.1 专业名词空气相对湿度：绝对湿度与最高湿度之间的比，它的值显示水蒸气的饱和度有多高；露点温度：就是空气中的水蒸气变
2、为露珠时候的温度叫露点温度；干膜厚度：涂覆在底材上的漆膜的最终干膜厚度；湿膜厚度：涂覆在底材上的湿膜的最初厚度；体积固体份：在产品说明书中列出的体积固体份，是指在规定涂漆方法和环境条件下，干膜厚与湿膜厚的百分比；理论涂布率=,表干：表层干燥的状态，此时可将小玻璃球轻轻刷掉，而涂层表面不会受到破坏；硬干：漆膜完全干透的状态，与漆膜外层干燥，里层仍为流体的状态相区别；最小覆涂间隔：指涂层干燥，达到重涂所需硬度的最短时间；最大重涂间隔：是可允许的最长时间，涂料必须在这段时间内重涂，以确保涂层之间有足够的附着力；混合使用寿命：指非单组分涂料在指定温度下混合后必须用完的最长期限。,2.2 油漆损耗,油漆
3、的损耗：一种是表观损失（表面粗糙度和涂料分布损失），指的是虽然油漆是涂到了表面上，但是并未起到增加膜厚的作用；另一种是实际损失（涂覆损失和涂料浪费），指的是损失或浪费掉的油漆。A.粗砂表面处理过的金属表面应考虑因表面粗糙度而引起的涂料损失。B.涂料分布损失（与喷涂人员的技术水平息息相关）：这是由于涂漆过厚而导致的损失，通常是一个熟练工人为达到规定的最低膜厚而造成的。,C.实际涂覆损失：对于喷涂 通风良好但是相对封闭的场所 5%几乎无风的户外场所 5%-10%有风的户外场所 超过20%D.涂料浪费：涂料的浪费不可避免，因为涂料会溅洒，而且用完的漆罐内仍然会残留一些涂料。如果是双组份涂料，那么混合
4、后的涂料可能会因超过使用寿命而造成浪费。对于单组份漆，浪费一般低于5%，双组份漆在5-10%,2.3 钢铁的锈蚀等级评定,2.4 表面清洁度等级,Sa 3 喷砂至可见清洁金属 在不放大的情况下进行观察时，表面应无可见油脂和污垢，并且没有氧化皮、铁锈、油漆涂层和异物。该表面应具有均匀的金属光泽；Sa 2.5 非常彻底的喷砂清理 在不放大的情况下进行观察时，表面应无可见油脂和污垢，并且没有氧化皮、铁锈、油漆涂层和异物。任何残留的痕迹应仅是点状或条纹状的轻微色斑；Sa 2 彻底的喷砂清理 在不放大的情况下进行观察时，表面应无可见的油脂和污垢，并且几乎没有氧化皮、铁锈、油漆涂层和异物。任何残留物应该是
5、牢固附着的；,Sa 1 轻度喷砂清理 在不放大的情况下进行观察时，表面应无可见的油脂和污垢，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈、油漆涂层和异物；St 2 彻底的手工和动力工具清理：在不放大的情况下进行观察时，表面应无可见的油脂或污垢，并且几乎没有附着不牢的氧化皮、铁锈、油漆涂层和异物；St 3 非常彻底的手工和动力工具清理：同St 2，但表面处理要彻底的多，表面应具有金属底材的光泽；,2.5 表面预处理,检查环境条件：空气相对湿度、空气温度并计算露点温度，表面温度计检验钢基体的表面温度；钢材准备：锐边、填角、角落、焊缝等尖锐表面需要倒角并磨平；焊缝表面不得出现咬边、飞溅、焊剂等杂质；溶剂清理，除去
6、表面的脂、油、污垢等杂质；检查空气压缩机和磨料状况；喷砂清理完毕后，立即检查表面清洁度、粗糙度、氯化物含量和粘附在钢基体表面砂粒的清除状况。SSPC-SP10 Sa 2.5，表面粗糙度在45-75微米；,开放式喷砂处理使用压缩空气将磨料从喷砂机中喷射出去,在需要清理的表面形成巨大的冲击力,除去锈,氧化皮和其它杂质等。喷砂的整个系统构成可以参考下图：,喷砂系统的基本构成如下：（1）空气压缩机：提供足够的空气量和空气压力（2）油水分离和空气干燥设备：减少由于水分带来的中断麻烦（3）空气管：尺寸要大，维护其压力输送（4）喷砂机：有容量、控制阀和管系构成，保证高效 的生产效率（5）磨料计量阀：稳定和均
7、匀的流砂（6）遥杆控制：用于安全有效的工作（7）喷砂管和连接：合适的管径尽量减小摩擦损失（8）喷嘴：与压缩机输出相匹配（9）操作者安全设备：要由国家职业安全和卫生研究所认可（10）磨料：高质量，清洁有棱角，适用于喷砂清理,喷砂系统,2.6 涂装,施工环境检查：雨、雪、雾和有害物质存在的条件下不能涂装，钢基体的温度必须高于露点温度以上3，空气相对湿度低于85%；预处理表面检查：干净、干燥和无灰尘污染，测定表面处理的清洁度和粗糙度；按照油漆的技术数据手册；应在天气干燥的白天进行，喷砂清理过的表面应在日落前或表面出现返锈前喷涂底漆；压缩空气喷涂或高压无气喷涂；结构边角和不规则表面需要预涂；标识、机械
8、加工表面、仪表玻璃、法兰端面、阀杆等需要保护；,2.7 涂装系统,导管架,Amclyde吊机项目,Gusto吊机项目,APL项目,1343 Suction Anchor&PLEM（Coating System 7）,1470 MLBE（Coating System 4）,Modec项目,生活楼项目,A.飞溅区以上钢结构、结构支撑、甲板底部、容器外表面、管汇、管线、泵、其他设备工艺橇和工作间（不保温，操作温度 120）,B.结构钢、容器外表面、管汇、管道、泵、法兰、阀门和其他设备工艺橇的外表面(保温的，工作温度 120),C.结构钢、容器外表面、管汇、管道、泵、法兰、阀门和其他设备工艺橇的外表面
9、(保温的,工作温度 120 540),D.结构钢、容器外表面、管汇、管道、泵、法兰、阀门和其他设备工艺橇的外表面(工作温度高达540),E.甲板面包括飞机平台甲板,F.房间墙体的内表面和生活楼房间的外表面（裸露部分）,G.房间的墙体的内、外表面（非裸露部分）,H.镀锌件如栏杆扶手、梯子等,I.油罐、生产用水罐、污水罐、海水罐、柴油罐的内表面(工作压力30 Bar，工作温度 130)。,J.生活饮用水罐内表面,2.8 常见油漆漆病,油漆的夹砂,油漆的流挂,油漆的过厚,喷涂技巧不良导致的针孔,无机富锌漆表面多孔导致的针孔,油污形成的鱼眼,粗糙焊缝表面漏涂,加强材端头漏涂,扁钢上面的漏涂,粉化,起泡
10、,剥落,3 热浸镀锌,将待镀金属放入酸性或碱性溶液中脱去表面油脂，然后用清水冲洗；将待镀金属放入废酸溶液中除去铁锈和氧化皮；进一步冲洗，浸入65-80的氯化锌铵溶液中；放入温度高达450，锌含量大于98.5%的定影液中镀锌，大约耗时为5分钟；要求的标准为900g/m2（平均值），最少不得低于845g/m2；,4 热喷铝,近白级喷砂清理 Sa2.5 粗糙度50-85微米；环境条件，表面温度高于露点温度以上3，相对湿度不大于85%，喷涂期间的钢基体表面温度至少保证10，完全除去表面湿气。TSA的最低干膜厚度一般要求200微米；25-50微米的环氧封闭漆，外加完整的涂装系统(可省略)；,5 阴极保护
11、,阴极保护：对被保护金属施加阴极极化，使电位移动到阴极区，消除金属表面电化学不均匀性，降低阴极溶解速度而得到保护。外加电流阴极保护：使用直流电源对被保护金属进行阴极极化；牺牲阳极阴极保护：使用电位更负的活性阳极金属与被保护金属连接构成电偶，对被保护金属进行阴极极化。,5.1 牺牲阳极法的阴极保护,应用环境：必须具有导电介质；应用对象：所有的水下设备，例如导管架；两个重要参数：保护电位和保护电流密度；影响因素：海水电导率、氧气浓度、水温、流速和厌氧菌等；阳极材料和阳极形状（锌、铝、镁）；钙镁沉积层形成对阴极保护的影响-保护电流密度；阴极保护系统设计-多方面因素综合考虑；阴极保护系统设计的新思路-
12、物理模型和数学模型；常用设计标准：DNV、NACE、ISO；,牺牲阳极的形状,1.Slender Stand Off 条形2.Flush Mounted 板状3.Bracelet 手镯型,Al-3eAl3+O2+2H2O+4e4OH-2H2O+2e2OH-+H2 OH-+HCO3-CO32-+H2O CO32-+Ca2+CaCO3Mg2+2OH-Mg(OH)2,5.2 外加电流的阴极保护,5.3 牺牲阳极法和外加电流法比较,5.4 阴极保护监测系统(CPMS,Cathodic Protection Monitoring System),CPMS Layout,Reference Electrode,Monitoring Anode,
