CN109653239A - 复合材料包覆隔离防腐的海工钢结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了复合材料包覆隔离防腐的海工钢结构。海工钢结构位于海水飞溅区部位的外侧依次涂有防腐层、预应力缠绕的复合材料包覆隔离层和表面保护层；海工钢结构位于海水飞溅区部位开有环形渗水沟槽，环形渗水沟槽被复合材料包覆隔离层包覆以后形成密闭的空间，密闭的环形渗水沟槽内设置一对或一对以上对称布置的海水渗漏检测装置，导线从复合材料包覆隔离层与海工钢结构之间的一端或者二端引出，海水渗漏检测装置的信号通过导线、电源提供给显示灯，构成一个检测回路。本发明复合材料被预应力缠绕于钢结构表面，防止海水渗入；采用双层防腐保护；实时监控防腐情况，出现防腐失败时及时精确定位，并进行及时修复，避免局部腐蚀而造成巨大损失。
Description
技术领域
本发明涉及海工钢结构防腐技术，特别是涉及一种复合材料包覆隔离防腐的海工钢结构。
背景技术
海工钢结构的海水防腐是一个世界性难题至今没有很好的解决方案，海水腐蚀主要有电化学腐蚀、冲刷剥离腐蚀和化学腐蚀。从海工钢结构区域看，位于不同海水深度区域的腐蚀速度也不一样，其中在海水飞溅区的腐蚀速度最快，也是最难防腐的区域，因此海工钢结构的防腐主要解决海水飞溅区的防腐问题。目前主要防腐技术有喷涂防锈漆、牺牲阳极保护、堆焊耐腐蚀合金和包覆隔离技术，每种方法准对不同的腐蚀均有优缺点，但是没有一种方法可以彻底解决腐蚀问题。
目前有关海钢工结构防腐技术的专利主要有CN201210281664.0一种耐海水腐蚀的环氧涂料及其制造方法，是将改性酚醛型环氧树脂及双酚F型环氧树脂、加入二甲苯、二丙酮醇、正丁醇的混合溶剂中，再加入钛白粉、三聚磷酸铝、氧化铝粉、硅微粉、绢云母粉、炭黑、铝酸酯偶联剂、聚甲基烷基硅氧烷溶液、聚酰胺蜡、经混合、搅拌、研磨制成耐海水腐蚀涂料的A液，将脂肪胺、改性酚醛胺加入到无水乙醇、二甲苯混合溶液制成B液，使用时将两组分混合；涂料可于0℃固化，具有优良的贮存稳定性，具有极佳的附着力、耐磨性，耐冲刷性、耐海水性，可用于船舶、海洋平台及海工钢结构物等的飞溅区及水下防腐蚀。CN201310617967.X 立式储罐底部边缘板包覆防腐方法；CN201020677568.4一种海底防腐减阻输送管道，内外均涂有防腐隔离层，钢质管体内表面涂敷有防腐减阻环氧树脂涂层，钢质管体外表面依次包覆有聚烯烃防腐层和混凝土配重层，防腐减阻环氧树脂涂层优选SLF-2N环氧树脂涂层。CN201010552377.X一种浪花飞溅区腐蚀防护防蚀液及其防护方法，防蚀液为环氧胶、复配型缓蚀剂和锌粉，按质量比计，环氧胶∶锌粉＝1-4.6∶2-9，防蚀液中复配型缓蚀剂的浓度达到0.1-1.8g/L；复配型缓蚀剂为缓蚀剂和磷酸二氢锌，按质量比计，缓蚀剂∶磷酸二氢锌＝3∶0.1-1；缓蚀剂为三乙醇胺、磷酸和添加剂，按质量比计，三乙醇胺∶磷酸∶添加剂按质量比为23-46∶22-32∶0.1-1，增长其使用年限。CN201420666637.X一种飞溅区钢结构多层防护监测和应急保障系统，包括矿脂防腐内层和玻璃钢外护铠层，还包括螺旋条带状牺牲阳极和检测设备；所述牺牲阳极缠绕在所述矿脂防腐内层外侧，其外侧密封包覆所述玻璃钢外护铠层，所述牺牲阳极两端连接导线并将导线引出到所述玻璃钢外护铠层外，并分别与钢结构本体电连接；所述检测设备检测所述牺牲阳极的通断以及所述牺牲阳极和钢结构本体之间的电流。
发明内容
以上海水防腐技术含有普通喷涂防锈性、包覆隔离技术，还有牺牲阳极保护法等技术，但是都没有一种技术比较理想的解决飞溅区防腐问题，有些技术防腐成本过高。针对飞溅区的各种腐蚀的特点，本发明的目的在于提出一种复合材料包覆隔离防腐的海工钢结构，不但成本低廉，而且具有实时监控功能。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
本发明的海工钢结构位于海水飞溅区部位的外侧依次涂有首层防腐层预应力缠绕的复合材料包覆隔离层和表面保护层；海工钢结构位于海水飞溅区部位开有环形渗水沟槽，环形渗水沟槽被复合材料包覆隔离层包覆以后形成密闭的空间，密闭的环形渗水沟槽内设置一对或一对以上对称布置的海水渗漏检测装置，渗水检测装置的导线从复合材料包覆隔离层与海工钢结构之间的一端或者二端引出，海水渗漏检测装置的信号通过渗水检测装置的导线（1）、电源提供给显示灯，构成一个检测回路。
所述复合材料包覆隔离层是由纤维和树脂组成；纤维是碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或者其他耐海水腐蚀的纤维，树脂是环氧树脂或者其他耐海水腐蚀的热固性树脂；所述复合材料隔离层以预拉应力拉紧纤维，使其紧贴在海工钢结构的外表面，固化后与海工钢结构的外表面形成密封面。
所述海水渗漏检测装置由置于环形渗水沟槽内的一个或者多个海水探测传感器、一个电源、显示灯组成，显示灯、其他电流信号或者电压信号，传输到更多的信号终端上加以显示。
所述首层防腐层是防腐漆、防腐油脂或其他耐海水防腐材料。
所述环形渗水沟槽的深度不超过2mm，宽度不超过20mm，正常情况下环形渗水沟槽（11）与海水是隔开的，其密封是靠复合材料层包覆隔离层中的纤维预应力拉紧贴合在海工钢结构而成。
所述海工钢结构为各种截面形状的钢管或海洋平台。
本发明具有的有益效果是：
(1)复合材料被预应力缠绕于钢结构表面，紧紧贴合，防止海水渗入。
(2)双层防腐保护：一是密闭包覆隔离的复合材料层作为主要防腐层，二是复合材料层内有防锈漆等首层防腐作为辅助防腐层。
(3)实时监控防腐情况，出现防腐失败时可以及时精确定位，并进行及时修复，避免整个海工结构因为局部腐蚀而造成巨大损失。
(4)采用本发明可以确保防腐寿命达到50年以上。
附图说明
图1是本发明的结构主视剖面图。
图2是本发明的A局部剖视放大图。
图中：1、渗水检测装置的导线，2、渗水检测装置，3、海工钢结构，4、复合材料包覆隔离层，5、表面保护层，6、电源，7、海水探测传感器，8、显示灯，9、连接导线，10、首层防腐层，11、环形渗水沟槽，12、空气暴露区，13、潮高位，14、海水飞溅区，15、潮低位，16、海水浸没区。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1、图2所示，本发明的海工钢结构3位于海水飞溅区14部位的外侧依次涂有首层防腐层10、预应力缠绕的复合材料包覆隔离层4和表面保护层5；海工钢结构3位于海水飞溅区14部位开有环形渗水沟槽11，环形渗水沟槽11被复合材料包覆隔离层4包覆以后形成密闭的空间，密闭的环形渗水沟槽11内设置一对或一对以上对称布置的海水渗漏检测装置2，渗水检测装置的导线1从复合材料包覆隔离层4与海工钢结构3之间的一端或者二端引出，海水渗漏检测装置2的信号通过渗水检测装置的导线1、电源6、连接线9提供给显示灯8，构成一个检测回路。图1左面的上面虚线为潮高位13，下面虚线为潮低位13，潮高位13上面为空气暴露区，潮低位15下面为海水浸没区，潮高位13和潮低位15之间为海水飞溅区14。
表面保护层5材料为环氧树脂涂层，或者其他耐海水冲刷的油漆，海水渗漏检测装置2为金属铂金或者其他耐海水腐蚀的金属导体，也可以是海水探测传感器。
所述复合材料包覆隔离层4是由纤维和树脂组成；纤维是碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或者其他耐海水腐蚀的纤维，树脂是环氧树脂或者其他耐海水腐蚀的热固性树脂；所述复合材料隔离层4以预拉应力拉紧纤维，使其紧贴在海工钢结构3的外表面，固化后与海工钢结构3的外表面形成密封面。
所述海水渗漏检测装置2由置于环形渗水沟槽11内的一个或者多个海水探测传感器7、一个电源6、显示灯8组成，显示灯8、其他电流信号或者电压信号，传输到更多的信号终端上加以显示。
所述首层防腐层10是防腐漆、防腐油脂或其他耐海水防腐材料。
所述环形渗水沟槽11的深度不超过2mm，宽度不超过20mm，正常情况下环形渗水沟槽11与海水是隔开的，其密封是靠复合材料层包覆隔离层4中的纤维预应力拉紧贴合在海工钢结构3而成。
所述海工钢结构3为各种截面形状的钢管或海洋平台等。
下面为本发明的一个实施例：
a）海工钢结构为碳钢钢管，碳钢钢管在海水飞溅区加工出1.5mm深15mm长的环形渗水沟槽，外表面喷涂防锈漆，环形渗水沟槽内设置阳极和阴极导电棒，阳极和阴极导电棒的一端位于环形渗水沟槽内的部分不与任何物体接触，阳极和阴极导电棒的另一端被固定在复合材料隔离层内并相互绝缘，只通过导线引出复合材料隔离层外，并与电源和显示灯串联成一个回路；复合材料包覆隔离层采用T300碳纤维预浸料预应力缠绕于碳钢钢管外，达到设定厚度后，外涂表面保护层，然后固化成型。
b）当海水由于各种原因侵入复合材料包覆隔离层以后，海水会在环形渗水沟槽内积聚，由于海水里面的离子可以导电，使得环形渗水沟槽内的阳极和阴极导电棒接通电源，此时显示灯闪亮发光，可以显示出该处包覆隔离已经失效，需要及时处理。
c）修复复合材料包覆隔离层是本发明的另一个技术关键，将失效隔离层清除干净，在潮汐位于低潮的时候将渗水传感器埋于环形渗水沟槽里面，然后将预浸料碳纤维覆盖于外面，达到设定厚度，接好导线，固化成型后即完成修复。
Claims (6)
1.一种复合材料包覆隔离防腐的海工钢结构，其特征在于：海工钢结构（3）位于海水飞溅区（14）部位的外侧依次涂有首层防腐层（10）、预应力缠绕的复合材料包覆隔离层（4）和表面保护层（5）；海工钢结构（3）位于海水飞溅区（14）部位开有环形渗水沟槽（11），环形渗水沟槽（11）被复合材料包覆隔离层（4）包覆以后形成密闭的空间，密闭的环形渗水沟槽（11）内设置一对或一对以上对称布置的海水渗漏检测装置（2），渗水检测装置的导线（1）从复合材料包覆隔离层（4）与海工钢结构（3）之间的一端或者二端引出，海水渗漏检测装置（2）的信号通过渗水检测装置的导线（1）、电源（6）提供给显示灯（8），构成一个检测回路。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料包覆隔离防腐的海工钢结构，其特征在于：所述复合材料包覆隔离层（4）是由纤维和树脂组成；纤维是碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或者其他耐海水腐蚀的纤维，树脂是环氧树脂或者其他耐海水腐蚀的热固性树脂；所述复合材料隔离层（4）以预拉应力拉紧纤维，使其紧贴在海工钢结构（3）的外表面，固化后与海工钢结构（3）的外表面形成密封面。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料包覆隔离防腐的海工钢结构，其特征在于：所述海水渗漏检测装置（2）由置于环形渗水沟槽（11）内的一个或者多个海水探测传感器（7）、一个电源（6）、显示灯（8）组成，显示灯（8）、其他电流信号或者电压信号，可传输到更多的信号终端上加以显示。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料包覆隔离防腐的海工钢结构，其特征在于：所述首层防腐层（10）是防腐漆、防腐油脂或其他耐海水防腐材料。
5.根据权利要求1所述的一种复合材料包覆隔离防腐的海工钢结构，其特征在于：所述环形渗水沟槽（11）的深度不超过2mm，宽度不超过20mm，正常情况下环形渗水沟槽（11）与海水是隔开的，其密封是靠复合材料层包覆隔离层（4）中的纤维预应力拉紧贴合在海工钢结构（3）而成。
6.根据权利要求1所述的一种复合材料包覆隔离防腐的海工钢结构，其特征在于：所述海工钢结构（3）为各种截面形状的钢管或海洋平台。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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