海洋环境腐蚀特点及激光熔覆技术在海洋防腐中的应用

海洋中蕴藏着丰富的自然资源，海洋的开发不仅具有重要的经济意义，更能体现一个国家的科技水平与科研能力。现今，随着海洋开发力度的增加，海底石油输送管道、深海钻井平台、海上跨海大桥等海上产业设施数量逐年上升。海洋环境恶劣的腐蚀特点，必然会对海上金属构件产生极其严重的腐蚀。据统计，2016年世界上因腐蚀产生的经济损失占全球国民生产总值的3.4%，海洋构筑物的腐蚀占到其中的三分之一。因此，对海洋环境腐蚀特点充分认识以及选择合适的方法对海上金属构件进行防护具有特别的经济意义。

1海洋环境腐蚀特点

海水中含有大量的盐类，导电性良好，构成一种天然良好的电解质溶液，因而处于其环境中的金属构筑物会遭受特别严重的腐蚀。若根据处于海洋环境中的特点不同分类，可将海洋腐蚀环境分为几个区域：大气区、飞溅区、潮差区、全浸区以及海泥区。

2激光熔覆技术

2.1 激光熔覆技术在海洋防腐中的应用

S355是一种在海洋环境中普遍使用的结构钢，其力学性能与Q345钢相近。由其制造的海洋构筑物在海洋环境中会受到严重的腐蚀。在S355钢材表面制备了Al-Ni-TiC-CeO2 复合材料熔覆层。试验结果表明，当设置熔覆扫描速度为7.5mm/s时，可以获得稀释率小于5%的熔覆层。分析熔覆扫描速度分别为6、7、7.5、8mm/s的样品极化曲线，可以发现7mm/s的熔覆层自腐蚀电位较高、自腐蚀电流密度较低，在这几种扫描速度的样品中具有最好的耐蚀性能。对比普通S355结构钢与熔覆之后的结构钢试样，可以大大提高抗腐蚀性能。Al-Ni-TiC-CeO2 复合材料熔覆层不仅能有效提高基材耐蚀性能，同样改善了基材的耐磨性能以及硬度，可有效提高基材使用寿命。

服役于沿海地区的水闸液压启闭机活塞杆，处于浪花飞溅区与潮差区，腐蚀条件恶劣，极易发生腐蚀。火焰喷涂以及等离子喷涂等传统的表面技术存在孔隙率高、结合强度差等缺点，对比激光熔覆的良好熔覆特点，以铁基、镍基、钴基合金粉末为熔覆材料，采用激光熔覆技术改进杆件的耐蚀性能。并认为该项技术有望取代传统镀镍、铬技术，成为活塞杆耐蚀防护新手段。核电站海水泵叶轮在海水中浸泡极易遭受腐蚀，同时在高速海水中，会遭受空泡腐蚀。针对这一问题，配置了三种合金熔覆粉末，用以提高316基材的耐蚀性能，结果显示，当合金粉末中存在高铬、高镍时，可获得由大量奥氏体加少量马氏体组成的熔覆层，显著解决叶轮遭受的腐蚀问题。

总体来看，可根据金属构件的腐蚀环境，而配置相应的合金粉末，达到改善耐蚀性能的目的。例如在海洋大气区，可选用不锈钢等耐蚀能力一般的材料，处于浪花飞溅区或潮差区的，则可在镍基粉末中添加耐磨组分，从而提高材料在该区域的适应性。

2.2 激光熔覆技术不足

1）熔覆层表面为粗糙表面，对表面有要求的构件需在应用时进行机加工处理；

2）熔覆层的均匀性、产品稳定性以及配套装置达不到工业生产要求；

3）相关理论研究系统性差。对合金凝固、材料内部变化、熔覆层温度场等研究不透彻。

3结论

随着人类对海洋探索的深入，更多的金属设备构件将在海洋中投入应用。研究海洋腐蚀环境对金属构件的腐蚀特点以及如何做到更好的防护显得尤为重要。激光熔覆技术可根据相应金属部件的腐蚀防护需求，制备满足需求的耐蚀合金熔覆层，这在未来的海洋防腐中，必将占据不可替代的位置。

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