1 Introducción
En la actualidad, mi país ha construido y está construyendo una gran cantidad de proyectos diversos en los campos de desarrollo de campos de petróleo y gas en alta mar, construcción de puertos y puentes a través del mar. , túneles submarinos, ingeniería naval y exploración de aguas profundas. Una vez que se produzca una corrosión catastrófica en estructuras de acero e instalaciones estructurales de hormigón armado, causará graves daños y enormes pérdidas económicas. Además de la corrosión electroquímica por el agua de mar, las instalaciones marinas en agua de mar también se ven dañadas por organismos y microorganismos marinos. Si nuestro trabajo de investigación y protección se realiza bien, se pueden evitar por completo entre el 25 y el 40 % de las pérdidas por corrosión. El desarrollo de tecnología de protección contra la corrosión marina, especialmente tecnología anticorrosión para partes clave de las instalaciones de acero, es de gran importancia para reducir la ocurrencia de accidentes desastrosos importantes y extender la vida útil de las instalaciones marinas.
2 Métodos de corrosión y protección en la zona de salpicaduras del océano
El entorno marino se puede dividir en cinco categorías: zona de atmósfera oceánica, zona de salpicaduras de agua de mar, zona de rango de mareas de agua de mar, agua de mar llena zona de inmersión y zona de lodo del fondo marino una zona de corrosión. Desde la década de 1970, mi país ha llevado a cabo investigaciones sobre las leyes de corrosión de las instalaciones de acero en diferentes zonas de corrosión en el medio marino, ha inventado dispositivos y métodos de prueba de corrosión marina de simulación de conexiones eléctricas y ha establecido un dispositivo de simulación de corrosión en el medio marino. Los resultados de la investigación sobre la corrosión marina a largo plazo en el país y en el extranjero muestran que las tasas de corrosión de las instalaciones de estructuras de acero en diferentes zonas de corrosión en el ambiente marino son significativamente diferentes. Entre ellas, la zona de salpicadura es el área más corroída de las instalaciones de estructuras de acero. . La razón principal es que en la zona de salpicadura, la superficie del acero se humedece periódicamente con agua de mar, en un estado de sequedad y humedad alternadas, y el suministro de oxígeno es suficiente, junto con los efectos sinérgicos de la luz solar, el viento y el ambiente de agua de mar, la mayor parte; se produce una corrosión grave. En circunstancias normales, la velocidad de corrosión promedio del acero en la atmósfera marina es de aproximadamente 0,03 a 0,08 mm/a, mientras que la zona de pulverización es de 0,3 a 0,5 mm/a. La tasa de corrosión del mismo tipo de acero en la zona de salpicadura puede ser de 3 a 10 veces mayor que en la zona de inmersión total en agua de mar. Los resultados experimentales y de investigación relevantes muestran que para muestras expuestas durante mucho tiempo al mar abierto, la velocidad de corrosión en la zona de salpicadura puede alcanzar hasta más de 1 mm/a, y debajo del nivel de marea baja, 0. La tasa de corrosión en la zona completamente sumergida de 3 m es solo 0. 1～O． 3 mm/a. Se puede observar que la corrosión de las instalaciones de estructuras de acero en la zona de salpicadura es muy grave. Una vez que se produzcan daños graves por corrosión local en esta área, la capacidad de carga de toda la instalación de estructura de acero se reducirá considerablemente, la vida útil se acortará, la seguridad de la producción se verá afectada e incluso la instalación será desguazada antes de tiempo. Actualmente, en China, los recubrimientos se utilizan generalmente para proteger las áreas atmosféricas de las instalaciones marinas de acero, mientras que la protección electroquímica se usa principalmente para las áreas de inmersión total en agua de mar, y se han logrado buenos efectos de protección. En la zona de salpicaduras, los recubrimientos comúnmente utilizados son propensos a burbujear y pelarse bajo el impacto del agua de mar, y la corrosión local es muy grave. . Por lo tanto, el desarrollo de una tecnología anticorrosión de zona de pulverización eficaz y a largo plazo tiene un valor económico y una importancia social extremadamente importantes para proteger el funcionamiento seguro de las instalaciones de estructuras de acero marinas.
En respuesta a la situación actual de corrosión grave en la zona de salpicadura, el Instituto de Oceanografía de la Academia de Ciencias de China, en cooperación con unidades de investigación científica relevantes, investigó y desarrolló conjuntamente un nuevo recubrimiento y anticorrosión. (PTC) en la zona de salpicadura. La tecnología PTC utiliza excelentes ingredientes inhibidores de la corrosión y adopta una tecnología de sellado que puede aislar el oxígeno. El nuevo sistema de revestimiento anticorrosión de PTC consta de cuatro capas protectoras estrechamente interconectadas: pasta anticorrosión, cinta anticorrosión, espuma de polietileno y FRP o cubierta protectora anticorrosión reforzada de FRP. La pasta anticorrosión y la cinta anticorrosión se aplican como materiales protectores anticorrosión y se envuelven sobre la superficie de las instalaciones de acero y se utiliza una cubierta protectora anticorrosión de fibra de vidrio o fibra de vidrio reforzada como capa protectora exterior para cubrir la superficie exterior. de instalaciones siderúrgicas. En la tecnología PTC, se agregan pasta anticorrosión y cinta anticorrosión con materiales anticorrosivos, que tienen excelente protección, adherencia y aislamiento del agua y el aire. No se deteriorarán durante mucho tiempo y pueden adherirse fuertemente a la superficie. de instalaciones de acero durante mucho tiempo. Efecto anticorrosión eficaz. Además, el uso de una cubierta protectora dura y sólida de fibra de vidrio para proteger la cinta anticorrosión puede lograr una mejor protección. La práctica ha demostrado que el PTC es la tecnología de protección de instalaciones de acero más prometedora en la zona de salpicaduras.
Tiene las siguientes características: excelente efecto anticorrosión, efecto de protección eficaz durante más de 30 años; fácil construcción, tratamiento superficial simple y puede operarse con agua y puede aplicarse a estructuras de cualquier forma; tiene buen sellado y resistencia al impacto; , es liviano y se puede usar con agua. La estructura casi no tiene carga adicional, es ecológica, respetuosa con el medio ambiente, no tóxica y libre de contaminación.
3 Protección catódica de puertos y terminales
En la actualidad, la protección contra la corrosión de puertos y terminales generalmente adopta el método de combinar capa de cobertura y protección catódica, o las dos pueden separarse. La capa de cobertura protege los pilotes de acero por encima de la marca media de bajamar, mientras que la protección catódica se utiliza para proteger las partes bajo el agua. En lo que respecta a la protección catódica, en el pasado se utilizaban principalmente sistemas de corriente impresa. Desde la década de 1980, el número de puertos y terminales que utilizan protección con ánodo de sacrificio de aleación de aluminio ha ido en aumento. El estudio de qué método de protección catódica utilizar está restringido principalmente por los siguientes factores: (1) la confiabilidad del sistema de protección; (2) la influencia de las estructuras adyacentes (.3) el requisito de corriente de protección; complejidad de la estructura; (5) vida útil del diseño estructural; (5) condiciones ambientales de la estructura protegida, etc.
Desde la perspectiva de la confiabilidad del sistema de protección, el impacto en las estructuras adyacentes, la complejidad de la estructura protegida y otros factores, se debe preferir el sistema de ánodo de sacrificio desde la perspectiva de los requisitos actuales de protección; , se requiere mayor protección. Los terminales grandes con corrientes deben usar un sistema de corriente impresa, mientras que los terminales pequeños y medianos que solo requieren corrientes de protección más pequeñas deben usar un sistema de ánodo de sacrificio. El sistema de protección catódica debe poder funcionar normalmente durante el servicio diseñado. vida útil de la estructura protegida, por lo que para proyectos que requieran trabajar por más de 30 años. Para muelles con estructura de acero, lo mejor es utilizar un sistema de corriente impresa o un sistema híbrido, además la protección del muelle bajo agua dulce o mar alterna. y las condiciones de agua dulce utilizan principalmente un sistema de corriente impresa.
En los últimos años, las grandes terminales portuarias están utilizando cada vez más los efectos simultáneos de ánodos de sacrificio y corriente impresa para implementar protección. En primer lugar, la gran corriente inicial proporcionada por el sistema de corriente impresa se utiliza principalmente para polarizar rápidamente la terminal. alcanza el rango de potencial de protección y luego detiene o reduce la corriente aplicada. El ánodo de sacrificio de oro con plataforma de aluminio se utiliza principalmente para proporcionar una corriente de mantenimiento más pequeña al terminal, aprovechando al máximo las ventajas de que el ánodo de sacrificio sea seguro, confiable y. no requiere gestión para permitir el funcionamiento a largo plazo. Este sistema híbrido no sólo mejora el efecto de protección, sino que también reduce la cantidad de ánodos de sacrificio. En la actualidad, algunas instalaciones portuarias utilizan ánodo dual o ánodo compuesto para la protección catódica de grandes estructuras. El ánodo profesional es en realidad un grupo de ánodos, con un ánodo de magnesio y un ánodo de magnesio fijados sobre un soporte de ánodo, en las primeras etapas. de polarización estructural, el ánodo de magnesio genera alta corriente para polarizarlo rápidamente. Después de que se consume el ánodo de magnesio, la salida de corriente del ánodo de aluminio mantiene el potencial protector de la estructura. Fundir un ánodo de aleación de magnesio recubierto con un cierto espesor también puede desempeñar el mismo papel que un ánodo doble. Se estima que el uso del método inicial de alta corriente anterior puede reducir la cantidad de ánodos en más de un 30
4. Plataformas marinas. Protección catódica
Las partes principales de la plataforma fija de estructura de acero incluyen la chaqueta, los pilotes, las cubiertas y las superestructuras. La protección catódica se utiliza principalmente para proteger las partes estructurales sumergidas en agua de mar y enterradas en lodo marino; las partes en la atmósfera generalmente están protegidas por recubrimientos (como una imprimación rica en zinc y una capa superior de epoxi); las partes estructurales expuestas en zonas de salpicaduras y zonas de marea están recubiertas con una aleación de Monel o envueltas con tela de vidrio impregnada con sales grasas.
4.1 Características de la protección catódica para plataformas fijas
Las plataformas fijas suelen operar en el mar lejos de la costa, y las condiciones ambientales geográficas naturales del océano hacen que la protección catódica tenga ciertas características como la densidad de corriente protectora. de la plataforma no cambia mucho como la densidad de corriente protectora de los barcos y las instalaciones portuarias. En cambio, cambia mucho y se ve afectada por muchos factores, tales como: (1) Condiciones ambientales, incluida la composición y el contenido de oxígeno del agua de mar, la temperatura. , resistividad, sedimentos de calcio y magnesio, caudal y profundidad del agua, etc. (2) Las condiciones en el sitio incluyen posibles grandes olas, tormentas, hielo, etc. (3) Los factores metalúrgicos incluyen el área de soldadura y los nodos de la chaqueta y patas del pilote. El área de concentración de tensiones del sitio. La densidad de corriente de protección utilizada para la protección catódica de plataformas fijas en varias regiones (áreas marítimas) del mundo difiere varias veces o incluso casi diez veces.
4.2 Comparación de dos métodos de protección catódica
El sistema de ánodo de sacrificio tiene una alta confiabilidad y no requiere reparación ni mantenimiento. La plataforma puede funcionar tan pronto como se lanza al agua. Sin embargo, el peso propio del ánodo de sacrificio a veces afecta la estabilidad de la plataforma. Alguien calculó que la plataforma pesaba 25.000 toneladas. La profundidad de la columna que ingresa al agua es de 156 m. Si se utiliza una protección de ánodo de aleación de aluminio, requerirá 1200 t, que es 1/20 del peso de la plataforma en sí. En general, el sistema de corriente impresa es más económico, pero ya. Con el desarrollo de ánodos de aleación de aluminio, esta brecha se ha reducido. Los sistemas actuales impresionados, aunque más livianos y menos costosos, no funcionan durante el primer año cuando la plataforma no genera energía, y el sistema debe apagarse mientras se realizan reparaciones o los buzos están trabajando. Por lo tanto, el uso combinado de ánodos de sacrificio y corriente impresa es la mejor solución para proteger la plataforma. Cuando se desconecta del sistema de corriente ~'bll durante el primer año, se pueden usar ánodos de oro de plataforma de aluminio para proteger los nodos de la columna de la plataforma. En circunstancias normales, la corriente aplicada externamente hace que todas las partes de la plataforma entren en el rango de potencial de protección, de modo que la corriente de salida del ánodo de sacrificio se reduce considerablemente. Esto permite que el ánodo de aleación de aluminio mantenga una vida útil de 30 años.