進入21世紀,我國國民經濟實力快速增長,沿海港口數量大幅上升,至2010年底,已擁有沿海億噸大港15個,成為世界上擁有億噸港口最多的國家,締造了10a打造15個億噸大港的神話。盡管在2011年全球航運業的低迷困境下,我國港口貨物吞吐量仍超過91億t,同比增長12.3%,其中集裝箱吞吐量為1.63億TEU,增長11.8%。港口產業已經成為拉動我國沿海地區經濟發展的重要支柱。
但海水是導電性很強的電解質溶液,又富含有氯化物和硫酸鹽,是天然腐蝕劑中腐蝕性最強的介質之一,加上海面風浪的機械攪拌作用和強烈的自然對流,除特殊情況下均認為海水是被氧所飽和的,因此普通的鋼鐵材料在海洋環境下都會發生嚴重的腐蝕。由于腐蝕的發生具有一定隨機性,且以點蝕為主的局部腐蝕具有很強的隱蔽性,在常規的鋼結構防腐檢測中不易被發現,一旦發生安全隱患,對于鋼樁碼頭、海洋平臺鋼構架、鋼棧橋及港口機械設備等大型鋼結構的安全運營無疑會造成巨大的影響,由此帶來的經濟損失也是無法估計的。因此,在當前大規模興建港口工程的形勢下,做好海洋環境下服役鋼結構的防腐工作,做到防患于未然,具有重大的意義。
海水屬于電解性很強的電解質溶液,金屬在海水中的腐蝕符合電化學腐蝕的基本規律。除了電極電位很負的鎂及其合金之外,其他金屬材料在海水中都屬氧去極化腐蝕。鋼鐵材料在海水中的腐蝕原理見參考文獻。
海水及其所處的海洋環境是一種極其復雜的腐蝕環境,基于海水和海洋環境自身的特點,金屬在海水中的腐蝕過程也具有其自己的特點。在不同的海洋環境下,鋼結構的腐蝕類型和腐蝕程度都各不相同,可分為大氣區、浪濺區、水位變動區、水下區和泥下區5個不同的腐蝕區域。
海洋大氣區———不與海水接觸,海洋大氣中含有較多的海鹽粒子,濕度大,紫外線強;
浪濺區———屬于海洋大氣與海水交換的界面區,海水飛濺,干濕交替頻繁,氧供給充分,風吹雨淋加之日光照曬,溫度較高,因此這部分的金屬腐蝕最嚴重;
水位變動區———海水沖刷,干濕交替,表層海水氧供給充分;
水下區———腐蝕速度受溶解氧、流速、pH值、鹽度、海水微生物等因素影響;淺海區的腐蝕比深海區嚴重;
泥下區———介質條件復雜,還常有厭氧微生物存在,但由于溶解氧極少,相對來講泥下區是腐蝕最輕的部位。
其中浪濺區和部分水位變動區是鋼結構腐蝕最為嚴重的區域,是由于其所處海洋環境較為苛刻導致的;還因為傳統的涂料保護和電化學保護在該部位的保護作用都很有限。探究鋼結構在浪濺區和水位變動區的有效防腐手段也是海洋鋼結構防腐領域較為熱點的研究方向。