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用于船舶和海洋裝備的長(zhǎng)效防腐防污新材料與制備技術(shù)

一、概述（一）腐蝕 ? 腐蝕是船舶和其它海洋服役裝備全壽命周期內(nèi)存在的共性問(wèn)題； ? 引起船舶和海洋裝備不可用天數(shù)增加，產(chǎn)生巨額維修費(fèi)用； ? 增加發(fā)生重大事故的概率。（二）污損 ?已探明的海洋生物20余萬(wàn)種，其中約有4000-5000種生物能造成污損； ?船舶、碼頭、浮標(biāo)、水管、石油平臺(tái)、養(yǎng)殖設(shè)施易受海洋生物附著污損； ?污損增加船底粗糙度、降低航速、增加燃料消耗（水線以下船殼污損5%，燃料將增耗10%；污損大于50%，燃料將增耗40%以上）； ?產(chǎn)生巨額的清污與防污費(fèi)用。（三）國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 1、表面腐蝕防護(hù)技術(shù) ?防腐涂料：常用防腐技術(shù)，期效一般為1-5年； ?熱噴涂：可用于艙內(nèi)防腐，但不適用于與海水接觸區(qū)域； ?激光熔覆：熔覆層與基體冶金結(jié)合、晶粒細(xì)小、孔隙率極低，其綜合性能顯著高于熱噴涂涂層。 2、海洋污損防護(hù)技術(shù) ?含氧化亞銅的自拋光涂料是當(dāng)今主導(dǎo)產(chǎn)品，我國(guó)遠(yuǎn)洋船舶防污涂料的市場(chǎng)一直被國(guó)外公司壟斷； ?常用防污涂料的期效一般為2-5年； ?國(guó)際公約要求，2008 年全面禁止生產(chǎn)和使用含三丁基錫 TBT 防污涂料，2009 年全部停止溶劑法氯化橡膠生產(chǎn)線，2010 年全面禁止使用含 DDT船底防污涂料，把含氧化亞銅防污涂料列入“高污染、高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)”名單，氧化亞銅防污技術(shù)是過(guò)渡性措施。 3、高耐蝕合金現(xiàn)狀 ?Ni-Cr-Mo系鎳基合金耐海水腐蝕性能優(yōu)異，但該類(lèi)合金產(chǎn)品制造工藝復(fù)雜、價(jià)格昂貴，主要依賴(lài)進(jìn)口； ?現(xiàn)有鎳基合金的成分是綜合考慮強(qiáng)度、耐蝕、加工及焊接性能而設(shè)計(jì)的，而激光熔覆層的核心功能為防腐，需要重新設(shè)計(jì)其成分。 4、高速激光熔覆技術(shù) 2017年10月，德國(guó)弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所研發(fā)了高速激光熔覆技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)為： ?激光束功率密度高，1000~5000W/mm2； ?熔覆速度高，10~350cm/s，使熱影響區(qū)、稀釋率、工件變形等參數(shù)得到更好的控制； ?吸收比高，粉末到達(dá)熔池之前吸收激光能量，適合在高反射率基體上制備熔覆層。二、課題組開(kāi)發(fā)的相關(guān)技術(shù) ? 研發(fā)了系列專(zhuān)用于激光熔覆的高性能耐蝕粉末材料和制備高耐蝕熔覆層的高速激光熔覆系統(tǒng)，高性能熔覆層耐蝕壽命≥50年，該項(xiàng)技術(shù)的成熟度達(dá)到8級(jí)，具備批量生產(chǎn)條件； ? 研發(fā)了系列環(huán)保性好（不含氧化亞銅、敵草隆、二甲苯、石油腦等成分）、防污期效長(zhǎng)的新型防污材料和防污層制備工藝，防污層與基體冶金結(jié)合，防污期效可達(dá)10年以上（已經(jīng)進(jìn)行了3年的實(shí)海試驗(yàn)）。三、應(yīng)用領(lǐng)域（一）船舶與海洋裝備的腐蝕防護(hù) 根據(jù)模擬海水腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果，熔覆層靜態(tài)海水條件下腐蝕速率為0.00004mm/a。該項(xiàng)技術(shù)已在發(fā)電設(shè)備、船舶及海洋裝備中得到應(yīng)用，效果顯著。（二）船舶與海洋裝備的污損防護(hù) ? 防污層與基體材料形成牢固的冶金結(jié)合，防污層在異物撞擊下不會(huì)脫落； ? 防污層厚度可根據(jù)防污壽命的需要調(diào)節(jié)，防污層防污期效可達(dá)10年以上； ? 防污層能滿(mǎn)足抑制藤壺水螅、水母、藻類(lèi)、細(xì)菌粘膜等多種類(lèi)型海生物生長(zhǎng)的要求； ? 主要用于船舶、海洋裝備的海洋生物污損防護(hù)（如鉆井平臺(tái)、海上設(shè)施）。

華北電力大學(xué) 2021-05-10

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