海洋工程结构材料的耐久性

　　文/许立坤，陈光章·中国船舶重工集团公司第七二五研究所

　　海洋环境的复杂决定了其对于材料的耐久性要求的严苛，高性能，长寿命的材料及先进的维护技术在未来具有很高的发展前景。

　　海洋工程是指人们在开发利用海洋的过程中，所建造的各种建筑物或其他工程设施和装备。海洋工程结构通常包括：重力式建筑物、透空式建筑物和浮式结构物。

　　重力式建筑物适用于海岸带及近岸浅海水域，如海提、护岸、码头、海底管线等。透空式建筑物适用于软土地基的浅海，也可用于水深较大的水域，如高桩码头、岛式码头、跨海大桥、浅海平台等。浮式结构物主要适用于水深较大的海域，如石油和天然气勘探开采用钻井船、浮船式平台、半潜式平台、以及浮式石油生产储存和卸油装置（FPSO）等。
 

许立坤许立坤

　　随着沿海经济的高速发展，越来越多的海港码头、跨海大桥等海洋工程得到建设。为了满足经济快速发展对石油和天然气等能源的巨大需求，海洋油气资源的开发变得越来越重要。例如，2008年世界海洋石油的产量达到100亿桶，占全球石油产量的34%，预计2015年海洋石油产量占比将提高到39%，而深海石油产量所占比例有可能从目前的7%提高到15%。我国近海海域具有丰富的油气资源，海洋资源勘探开发潜力巨大。

　　海洋油气资源的开发对海洋工程设施和装备的需求也在不断增加，因此海洋工程装备市场将迎来快速发展的机会。

　　海洋环境复杂多变，海洋工程常要承受台风（飓风）、波浪、潮汐、海流、冰凌等的强烈作用，同时海洋环境还具有极强的腐蚀性，这些环境和工况特点对海洋工程结构物的可靠性和耐久性会产生严重的影响。

　　海洋工程耗资巨大，提前失效不仅会带来巨大的经济损失，影响生产和生活，而且容易造成灾难性事故，导致人员伤亡或者严重的环境污染。因此海洋工程的耐久性是海洋工程设计、建造和使用过程中必须高度关注的关键问题。

特点及影响因素

　　海洋环境

　　特点由于海洋涵括的范围广大辽阔，不同海域具有不同的海洋环境特点。

　　我国近海由北向南包括四个海区，分别为渤海、黄海、东海和南海，纵跨温带、亚热带和热带三个气候带。地理位置的不同，各个海区的水文特征、气候条件和地质环境均有较大的差异。

　　海洋水文环境要素包括波浪、海流、潮汐、温度、盐度、密度等，以及风暴潮、海啸等极端海况。海洋上空气象条件包括海风、气温、气压、降水等因素。地质环境则包括海岸及海底的地形、地貌、地质结构和海底土壤特性等。

　　此外，海洋工程结构物还面临海洋生物污损、海洋腐蚀、海冰、海平面上升以及地震等因素的影响。这些海洋环境条件是海洋工程结构物设计中必须考虑的环境载荷和影响耐久性的因素。

　　海洋工程结构物所处的自然环境从海面到海底通常可以划分为5个不同的区带，包括海洋大气区、浪花飞溅区、海水潮差区、海水全浸区以及海底泥土区。

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