海洋安全防范系统工程防腐技术与应用

刘强，张明敏，魏文宇

【摘 要】论文针对海洋安全防范系统工程设备材料选型应用原则，从创新应用角度论述SMC材料在海洋安全防范系统工程的应用价值，提出海洋安防行业防腐材料应用建议。

【Abstract】According to the type selection and application principle of equipment and materials in marine safety system engineering， this paper discusses the application value of SMC materials in marine safety system engineering from the perspective of innovative application， and puts forward the application suggestions of anti-corrosion materials in marine safety industry.

【关键词】海洋;安全防范;防腐;方法;选型

【Keywords】marine; safety prevention; anti-corrosion; methods; type selection

【中图分类号】TE988                                       【文献标志码】A                                              【文章编号】1673-1069（2019）11-0182-02

1 海洋环境下工程案例中设备材料腐蚀实验分析

各种钢材在相同的海洋环境下，防腐性能和腐蚀特点有较大的差异。设备材料长期处于海洋气候环境下，受高温、高湿、高盐、强风、降雨等严峻条件考验，部分北方沿海还会受到高低温差影响，综合分析得出，主要原因是潮湿导致钢材表面供氧充足，长时间润湿表面与短时间干燥表面的交替作用和雨水的冲刷，形成物理与电化学作用的腐蚀破坏。

其中，普通碳钢因缺少防腐蚀微量元素，导致耐候性能较差;耐候钢中加入磷、铜、铬、镍等耐腐蚀微量元素后，使钢材表面形成致密和附着性很强的保护膜，阻碍锈蚀往里扩散和发展，保护锈层下面的基体，以减缓其腐蚀速度。304不锈钢为耐酸性钢材，对硫酸、磷酸、甲酸、尿素有着较好的抗腐蚀能力，但是抗氯化物腐蚀能力较弱，也无法借由热处理方法来改变其金相组织结构。316不锈钢因添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构，抗氯化物腐蚀能力更强，也有“船用钢”之称。掉漆原因是高低温差及风化，降低漆面附着能力，使保护漆面脆性开裂，也侧面反映出喷涂工艺质量不高。

2 海洋环境下设备材料防腐蚀研究重点分析

影响腐蚀的因素除了环境因素外还有化学因素、物理因素和生物因素三类，而且常常是三者关联性影响。不但对不同的金属影响不一样，即使在同一海域对同一金属的影响也因金属在海水环境中的部位不同而不同，同时，不能忽略的条件中还应考虑受腐蚀的时间长短。综合各方面因素，最终产生的腐蚀表现形式为均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、选择性腐蚀、晶间腐蚀、电偶腐蚀、杂散电流腐蚀、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、冲刷腐蚀、空泡腐蚀和生物腐蚀等。在一般情况下，均匀腐蚀是最常见的腐蚀形态，但从材料应用及工程角度出发，局部腐蚀对安防工程结构的安全危害更大，因此，在考虑海洋环境中材料的腐蚀与防护问题时，对局部腐蚀应予以特别重视。

3 海洋安全防范系统工程设备材料的选型及防腐方法

在海洋工程防腐领域一直有相关人员针对海洋环境中钢材设备及构配件的防腐措施和方法进行持续改进研究。目前，较为成熟的防腐方法有：改变金属的内部组织结构、保护层法、电化学保护法、腐蚀介质处理法以及上述方法的复合应用法。

上述防腐处理方法在实际海洋安全防范系统工程中主要应用于厂商设备材料的防腐处理和自购自制配套设备材料的防腐处理。

3.1 厂商设备材料选型及保护方法

目前，安全防范系统工程设备厂商众多，生产工艺、质量控制体系参差不齐。工程商在设备选型时考虑综合因素较多，从安装工艺到投入成本的计量成为影响设备选型的关键因素。所以在设备选型时应遵守以下基本原则：①选用国内主流大品牌厂商生产设备。②设备选型参数指标要求防尘防水等级不低于IP66等级。③设备正常工作温度变化不低于50℃。④选用行业型产品，例如，化工工程、海洋工程、消防工程、工业生产等类别。主要选用耐海洋气候类型产品，一般是设备出厂材质即为316不锈钢材。

设备选型的原则是保证工程质量和使用寿命的前提，工程商还需在工艺控制流程，设置质量控制点，对设备的外壳避免安装破损，同时，还要对厂商设备进行维护保养，如定期巡检，擦拭灰尘，涂抹防锈涂层、刷涂海洋防锈漆等。

3.2 自购自制设备材料选型及保护方法

在工程实际应用中，为了配合安装或者实现最佳功能效果，工程商會自购自制相应的配套设备材料以满足功能需求，例如，监控杆、设备箱、支架、电源、各类线缆插头等。根据经验表明，目前，海洋安防防范系统工程中常见的腐蚀难题就是配套设备的防腐是性能差，即同等时间内，摄像机等传感器使用完好无损，配套杆体或者箱体、线缆接头已经锈蚀严重导致不能正常工作。那么在自购自制设备材料选型时应着重考虑以下因素：①杆体或箱体采用钢结构制作的，尽量选择耐候钢材和铝合金材料，如果成本允许选用316不锈钢材制作。严格控制制作工艺，多采用压轧成型工艺，减少焊接件。②杆体或箱体也可采用塑料制品加工制作。耐候性优良，防尘防水等级要保证不低于IP55。③线缆接续时，考虑防腐密封措施，如套热缩管，涂抹防腐涂料，胶体密封等方法。④室外用电缆插头可选用航空插头，密封防腐性能优良。

自购自制设备还需进行防锈保护处理。用电镀、热镀、喷镀等方法，在钢材表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等，或者涂上机油、凡士林、海洋专用漆或覆盖搪瓷、塑料等耐腐蚀的非金属材料，从而阻止水和空气等对钢材的腐蚀。

4 SMC材料在海洋安全防范工程中的应用

随着材料科学进步，在开发、生产和应用金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领域中，材料的特性可以按照人类需求而被制造出来。耐海洋性气候材料有很多，航空工业用的钛合金、铝合金等都是较好的选择。出于对成本的要求，玻璃钢材料在海洋环境中得到了大范围应用。其有效地解决了钢材易生锈、寿命短的问题。现代造船工业，很多中小型船只都是用玻璃钢材质制成，具有耐海水腐蚀，强度高、任性好等优点。借鉴造船工业的应用经验，玻璃钢材质在海洋安全防范系统工程中也有用武之地。

4.1 SMC材料简述

SMC复合材料属于玻璃钢的一种。主要原料由GF（专用纱）、MD（填料）及各种助剂组成。1965年左右，美、日相继发展了这种工艺。我国于20世纪80年代末，引进SMC生产线和生产工艺。SMC复合材料具有独特的性能，具有不易老化、抗腐蚀、强度高、绝缘好、耐寒性好、阻燃性好、寿命长的优点，广泛应用于电气工业、汽车工业、铁路车辆、通讯工程、防爆电气设备外壳等领域。

4.2 SMC材料与普通碳钢和不锈钢材料的应用对比

普通的碳钢板经过剪切、折边、数控冲孔、酸洗、磷化、静电喷涂工艺后制作的设备箱体或杆体，在室外大气环境下很容易生锈，过2年或最多5年必须更换，造成很大的浪费。沿海地区盐雾侵蚀情况更加严重，更换周期缩短;北方沿海地区温差变化大，而金属箱体导热较大，内部极容易出现凝露水珠，对于电气元件保护不力。

不锈钢材质的设备箱体或杆体虽然解决普通碳钢材质生锈问题，仍然有许多缺点，例如，性价比低，箱体配套铰链或者门锁等部件容易生锈，箱体导电、热传导率高，易凝露，表面光滑造成光污染，等等。

采用SMC材料制作设备箱体或杆体，其优点包括以下几点：①环保：SMC是指不含卤素的玻璃纤维增强树脂，没有毒素;永远不生锈;没有废渣污染;亚光设计，不反光没有光污染;可回收。②节能：不需要几年更换因而节省费用，性价比高，确保寿命在30年以上。③安全：永远不会外壳漏电导致人身触电。④美观：外形设计灵活精细美观，可以添加颜色材料，免除二次喷涂，且人机界面好，加工成型容易。⑤强度高、韧性好：耐电力冲击测试、耐外力冲击试验，有效防止外力破坏。目前，市面已有SMC材料标准箱体可承受冲击强度为60-94KJ/2，

弯曲强度≥150MPa，阻燃性等级为FV0。⑥隔热优良：比碳钢箱体导热系数小，是碳钢箱体的1/100～1/1000，隔热效果好，对寒冷与酷暑变化不敏感。

4.3 SMC材料在安全防范系统工程中应用前景

综上，SMC材料的应用应该被安防行业所重视。目前，只有通信行业和电力行业对SMC材质制品进行标准化制定，如光缆交接箱、电话分线箱、井支架、交流配電箱等，均已大面积市场化应用。借鉴通信行业和电力行业经验，安防行业可以应用SMC材料制品的环节也很丰富，例如，监控杆体、杆挂设备箱、室外光缆交接箱、室外弱电配电箱、线缆保护插头、摄像机底座或支臂支架、机柜底座、桥架、静电地板，等等。一旦这些制品成功被应用，利用SMC材料优势，将彻底解决安防行业中一些老、常、难问题，也将带来海洋安防工程防腐技术的一次实质性变革。