劉強(qiáng)，張明敏，魏文宇

【摘 要】論文針對(duì)海洋安全防范系統(tǒng)工程設(shè)備材料選型應(yīng)用原則，從創(chuàng)新應(yīng)用角度論述SMC材料在海洋安全防范系統(tǒng)工程的應(yīng)用價(jià)值，提出海洋安防行業(yè)防腐材料應(yīng)用建議。

【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.

【關(guān)鍵詞】海洋;安全防范;防腐;方法;選型

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

【中圖分類號(hào)】TE988 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2019）11-0182-02

1 海洋環(huán)境下工程案例中設(shè)備材料腐蝕實(shí)驗(yàn)分析

各種鋼材在相同的海洋環(huán)境下，防腐性能和腐蝕特點(diǎn)有較大的差異。設(shè)備材料長(zhǎng)期處于海洋氣候環(huán)境下，受高溫、高濕、高鹽、強(qiáng)風(fēng)、降雨等嚴(yán)峻條件考驗(yàn)，部分北方沿海還會(huì)受到高低溫差影響，綜合分析得出，主要原因是潮濕導(dǎo)致鋼材表面供氧充足，長(zhǎng)時(shí)間潤(rùn)濕表面與短時(shí)間干燥表面的交替作用和雨水的沖刷，形成物理與電化學(xué)作用的腐蝕破壞。

其中，普通碳鋼因缺少防腐蝕微量元素，導(dǎo)致耐候性能較差;耐候鋼中加入磷、銅、鉻、鎳等耐腐蝕微量元素后，使鋼材表面形成致密和附著性很強(qiáng)的保護(hù)膜，阻礙銹蝕往里擴(kuò)散和發(fā)展，保護(hù)銹層下面的基體，以減緩其腐蝕速度。304不銹鋼為耐酸性鋼材，對(duì)硫酸、磷酸、甲酸、尿素有著較好的抗腐蝕能力，但是抗氯化物腐蝕能力較弱，也無法借由熱處理方法來改變其金相組織結(jié)構(gòu)。316不銹鋼因添加鉬元素使其獲得一種抗腐蝕的特殊結(jié)構(gòu)，抗氯化物腐蝕能力更強(qiáng)，也有“船用鋼”之稱。掉漆原因是高低溫差及風(fēng)化，降低漆面附著能力，使保護(hù)漆面脆性開裂，也側(cè)面反映出噴涂工藝質(zhì)量不高。

2 海洋環(huán)境下設(shè)備材料防腐蝕研究重點(diǎn)分析

影響腐蝕的因素除了環(huán)境因素外還有化學(xué)因素、物理因素和生物因素三類，而且常常是三者關(guān)聯(lián)性影響。不但對(duì)不同的金屬影響不一樣，即使在同一海域?qū)ν唤饘俚挠绊懸惨蚪饘僭诤Ｋh(huán)境中的部位不同而不同，同時(shí)，不能忽略的條件中還應(yīng)考慮受腐蝕的時(shí)間長(zhǎng)短。綜合各方面因素，最終產(chǎn)生的腐蝕表現(xiàn)形式為均勻腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、選擇性腐蝕、晶間腐蝕、電偶腐蝕、雜散電流腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂、腐蝕疲勞、沖刷腐蝕、空泡腐蝕和生物腐蝕等。在一般情況下，均勻腐蝕是最常見的腐蝕形態(tài)，但從材料應(yīng)用及工程角度出發(fā)，局部腐蝕對(duì)安防工程結(jié)構(gòu)的安全危害更大，因此，在考慮海洋環(huán)境中材料的腐蝕與防護(hù)問題時(shí)，對(duì)局部腐蝕應(yīng)予以特別重視。

3 海洋安全防范系統(tǒng)工程設(shè)備材料的選型及防腐方法

在海洋工程防腐領(lǐng)域一直有相關(guān)人員針對(duì)海洋環(huán)境中鋼材設(shè)備及構(gòu)配件的防腐措施和方法進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)研究。目前，較為成熟的防腐方法有：改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、保護(hù)層法、電化學(xué)保護(hù)法、腐蝕介質(zhì)處理法以及上述方法的復(fù)合應(yīng)用法。

上述防腐處理方法在實(shí)際海洋安全防范系統(tǒng)工程中主要應(yīng)用于廠商設(shè)備材料的防腐處理和自購(gòu)自制配套設(shè)備材料的防腐處理。

3.1 廠商設(shè)備材料選型及保護(hù)方法

目前，安全防范系統(tǒng)工程設(shè)備廠商眾多，生產(chǎn)工藝、質(zhì)量控制體系參差不齊。工程商在設(shè)備選型時(shí)考慮綜合因素較多，從安裝工藝到投入成本的計(jì)量成為影響設(shè)備選型的關(guān)鍵因素。所以在設(shè)備選型時(shí)應(yīng)遵守以下基本原則：①選用國(guó)內(nèi)主流大品牌廠商生產(chǎn)設(shè)備。②設(shè)備選型參數(shù)指標(biāo)要求防塵防水等級(jí)不低于IP66等級(jí)。③設(shè)備正常工作溫度變化不低于50℃。④選用行業(yè)型產(chǎn)品，例如，化工工程、海洋工程、消防工程、工業(yè)生產(chǎn)等類別。主要選用耐海洋氣候類型產(chǎn)品，一般是設(shè)備出廠材質(zhì)即為316不銹鋼材。

設(shè)備選型的原則是保證工程質(zhì)量和使用壽命的前提，工程商還需在工藝控制流程，設(shè)置質(zhì)量控制點(diǎn)，對(duì)設(shè)備的外殼避免安裝破損，同時(shí)，還要對(duì)廠商設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，如定期巡檢，擦拭灰塵，涂抹防銹涂層、刷涂海洋防銹漆等。

3.2 自購(gòu)自制設(shè)備材料選型及保護(hù)方法

在工程實(shí)際應(yīng)用中，為了配合安裝或者實(shí)現(xiàn)最佳功能效果，工程商會(huì)自購(gòu)自制相應(yīng)的配套設(shè)備材料以滿足功能需求，例如，監(jiān)控桿、設(shè)備箱、支架、電源、各類線纜插頭等。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明，目前，海洋安防防范系統(tǒng)工程中常見的腐蝕難題就是配套設(shè)備的防腐是性能差，即同等時(shí)間內(nèi)，攝像機(jī)等傳感器使用完好無損，配套桿體或者箱體、線纜接頭已經(jīng)銹蝕嚴(yán)重導(dǎo)致不能正常工作。那么在自購(gòu)自制設(shè)備材料選型時(shí)應(yīng)著重考慮以下因素：①桿體或箱體采用鋼結(jié)構(gòu)制作的，盡量選擇耐候鋼材和鋁合金材料，如果成本允許選用316不銹鋼材制作。嚴(yán)格控制制作工藝，多采用壓軋成型工藝，減少焊接件。②桿體或箱體也可采用塑料制品加工制作。耐候性優(yōu)良，防塵防水等級(jí)要保證不低于IP55。③線纜接續(xù)時(shí)，考慮防腐密封措施，如套熱縮管，涂抹防腐涂料，膠體密封等方法。④室外用電纜插頭可選用航空插頭，密封防腐性能優(yōu)良。

自購(gòu)自制設(shè)備還需進(jìn)行防銹保護(hù)處理。用電鍍、熱鍍、噴鍍等方法，在鋼材表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬，如鋅、錫、鉻、鎳等，或者涂上機(jī)油、凡士林、海洋專用漆或覆蓋搪瓷、塑料等耐腐蝕的非金屬材料，從而阻止水和空氣等對(duì)鋼材的腐蝕。

4 SMC材料在海洋安全防范工程中的應(yīng)用

隨著材料科學(xué)進(jìn)步，在開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料和復(fù)合材料的工程領(lǐng)域中，材料的特性可以按照人類需求而被制造出來。耐海洋性氣候材料有很多，航空工業(yè)用的鈦合金、鋁合金等都是較好的選擇。出于對(duì)成本的要求，玻璃鋼材料在海洋環(huán)境中得到了大范圍應(yīng)用。其有效地解決了鋼材易生銹、壽命短的問題?，F(xiàn)代造船工業(yè)，很多中小型船只都是用玻璃鋼材質(zhì)制成，具有耐海水腐蝕，強(qiáng)度高、任性好等優(yōu)點(diǎn)。借鑒造船工業(yè)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，玻璃鋼材質(zhì)在海洋安全防范系統(tǒng)工程中也有用武之地。

4.1 SMC材料簡(jiǎn)述

SMC復(fù)合材料屬于玻璃鋼的一種。主要原料由GF（專用紗）、MD（填料）及各種助劑組成。1965年左右，美、日相繼發(fā)展了這種工藝。我國(guó)于20世紀(jì)80年代末，引進(jìn)SMC生產(chǎn)線和生產(chǎn)工藝。SMC復(fù)合材料具有獨(dú)特的性能，具有不易老化、抗腐蝕、強(qiáng)度高、絕緣好、耐寒性好、阻燃性好、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電氣工業(yè)、汽車工業(yè)、鐵路車輛、通訊工程、防爆電氣設(shè)備外殼等領(lǐng)域。

4.2 SMC材料與普通碳鋼和不銹鋼材料的應(yīng)用對(duì)比

普通的碳鋼板經(jīng)過剪切、折邊、數(shù)控沖孔、酸洗、磷化、靜電噴涂工藝后制作的設(shè)備箱體或桿體，在室外大氣環(huán)境下很容易生銹，過2年或最多5年必須更換，造成很大的浪費(fèi)。沿海地區(qū)鹽霧侵蝕情況更加嚴(yán)重，更換周期縮短;北方沿海地區(qū)溫差變化大，而金屬箱體導(dǎo)熱較大，內(nèi)部極容易出現(xiàn)凝露水珠，對(duì)于電氣元件保護(hù)不力。

不銹鋼材質(zhì)的設(shè)備箱體或桿體雖然解決普通碳鋼材質(zhì)生銹問題，仍然有許多缺點(diǎn)，例如，性價(jià)比低，箱體配套鉸鏈或者門鎖等部件容易生銹，箱體導(dǎo)電、熱傳導(dǎo)率高，易凝露，表面光滑造成光污染，等等。

采用SMC材料制作設(shè)備箱體或桿體，其優(yōu)點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)：①環(huán)保：SMC是指不含鹵素的玻璃纖維增強(qiáng)樹脂，沒有毒素;永遠(yuǎn)不生銹;沒有廢渣污染;亞光設(shè)計(jì)，不反光沒有光污染;可回收。②節(jié)能：不需要幾年更換因而節(jié)省費(fèi)用，性價(jià)比高，確保壽命在30年以上。③安全：永遠(yuǎn)不會(huì)外殼漏電導(dǎo)致人身觸電。④美觀：外形設(shè)計(jì)靈活精細(xì)美觀，可以添加顏色材料，免除二次噴涂，且人機(jī)界面好，加工成型容易。⑤強(qiáng)度高、韌性好：耐電力沖擊測(cè)試、耐外力沖擊試驗(yàn)，有效防止外力破壞。目前，市面已有SMC材料標(biāo)準(zhǔn)箱體可承受沖擊強(qiáng)度為60-94KJ/2，

彎曲強(qiáng)度≥150MPa，阻燃性等級(jí)為FV0。⑥隔熱優(yōu)良：比碳鋼箱體導(dǎo)熱系數(shù)小，是碳鋼箱體的1/100～1/1000，隔熱效果好，對(duì)寒冷與酷暑變化不敏感。

4.3 SMC材料在安全防范系統(tǒng)工程中應(yīng)用前景

綜上，SMC材料的應(yīng)用應(yīng)該被安防行業(yè)所重視。目前，只有通信行業(yè)和電力行業(yè)對(duì)SMC材質(zhì)制品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化制定，如光纜交接箱、電話分線箱、井支架、交流配電箱等，均已大面積市場(chǎng)化應(yīng)用。借鑒通信行業(yè)和電力行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，安防行業(yè)可以應(yīng)用SMC材料制品的環(huán)節(jié)也很豐富，例如，監(jiān)控桿體、桿掛設(shè)備箱、室外光纜交接箱、室外弱電配電箱、線纜保護(hù)插頭、攝像機(jī)底座或支臂支架、機(jī)柜底座、橋架、靜電地板，等等。一旦這些制品成功被應(yīng)用，利用SMC材料優(yōu)勢(shì)，將徹底解決安防行業(yè)中一些老、常、難問題，也將帶來海洋安防工程防腐技術(shù)的一次實(shí)質(zhì)性變革。