“长风破浪会有时， 直挂云帆济沧海 。 ”
广袤而神秘的海洋给予人们无限想象， 但它同时又是具有强腐蚀性的严酷自然环境 。
港口码头、石油平台、钢桩、桥梁等， 如何乘风破浪、更持久地坚守？
中科院金属研究所（以下简称金属所）面向国家建设海洋强国的战略需求， 从上世纪90年代初即开始研究海洋工程重腐蚀防护技术 。 两年前， 世界最长的跨海大桥——港珠澳大桥通车， 保障其达到120年耐久性设计要求， 金属所提供的桥基钢管复合桩系列防腐蚀解决方案功不可没 。
大型工程的考验
“国际上的重大海洋工程几乎都在我国， 但海洋重腐蚀防护技术却由国外垄断， 在实际应用过程中经常出现‘卡脖子’情况 。 ”金属所材料耐久性防护与工程化创新团队负责人李京介绍 。
20多年来， 这支科研队伍先后开展了重防腐涂装技术的基础和应用研究以及开发和生产 。
其技术成果已经在秦山核电站海水冷却回路系统、国家“西气东输”工程用天然气管道弯管、杭州湾跨海大桥钢管桩等重大基础防腐工程中发挥了不可替代的作用 。
而港珠澳大桥是一个“硬骨头”， 金属所科研人员迎来了新的挑战 。
“普通钢板在这个地方， 当天就会生锈 。 经过普通防锈漆处理， 大概防锈时间也就是半年到一年 。 ”时任港珠澳大桥管理局工程管理部副部长景强说 。
港珠澳大桥全长近50公里， 除去隧道部分的海中桥梁长度约为23公里， 由近1500根钢管复合桩支撑， 体量庞大 。
【120年不倒：港珠澳大桥如何“强筋健骨”】钢管桩作为深埋在水面下数十米的桥梁根基， 在120年的全寿命周期中无法更换且维护困难， 因此必须确保其可靠性， 做到万无一失 。
李京告诉《中国科学报》， 港珠澳大桥的基础防护工程主要是对钢管复合桩的防腐施工 。
钢管桩位于海泥环境中， 防腐涂层的破坏方式主要来源于打桩过程中的机械损伤、泥沙碎石磨划伤和泥下腐蚀因素的长期侵蚀、性能衰退等 。
此外， “对于整个港珠澳大桥来说， 钢结构防腐防锈只是其中的一个环节， 占大桥2/3体积的混凝土结构防腐同样决定着大桥能否120年屹立不倒” 。 景强补充道 。
为了让这座大桥“强筋健骨”， 金属所科研人员扎根实验室， 挑灯夜战， 在施工一线摸爬滚打， 拿出了一套联合防护技术 。
为大桥上“双保险”
“我们完成了大桥基础钢管复合桩防护涂层工艺设计、阴极保护系统设计、原位腐蚀监测系统设计等， 研制出应用于大桥混凝土结构的新一代高性能环氧涂层钢筋， 并参与大桥基础的防腐涂装施工， 保障了港珠澳大桥基础120年耐久性设计要求 。 ”李京说 。
针对港珠澳大桥特定的海泥环境， 从论证时起， 团队就开展了相关涂层的研发工作， 先后从涂层的抗渗透性、耐阴极剥离性等关键性能指标着手， 研制新型涂料， 解决涂层的耐久性问题 。
目前， 大多服役涂层耐久性都很差， 一般在5年至15年， 主要采用溶剂型涂料 。
科研人员通过调整涂层配方和改善涂装工艺， 降低了涂层的吸水率和溶出率， 有效提高了涂层的抗渗透能力， 增强了涂层与金属的黏接强度 。
以主要应用于钢管桩外壁的SEBF涂层为例， 其与基体的黏接强度超过国内外同类产品， 充分保证了打桩过程中涂层的完好性 。
该涂层在酸碱盐环境中的化学稳定性非常出色， 抗水防渗能力优异 。
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