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主营产品:钨钢回收,钨铜回收,水银回收

莆田正规回收废钼价格多少

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本页信息为 上海钧驰金属材料有限公司 为您提供 钨钢回收,钨铜回收,水银回收

产品参数
  • 上门回收
  • 上海
  • 至上
  • 现金
产品优势
  • 数量不限、 现金收购 1.钨钢、钨合金边角料、磨削料、废PCB钻头、钨钢工具、废 钨粉、钨钢粉末、钨钢废料、硬质合金磨削料、含钨废料、合金磨削 料、铣刀片、钻头、立铣刀PCB钻头、V-CUT刀、锣刀、高比 重合金、无磁合金、钨钢粉末、钨绞丝(钨螺旋,加热子)等各种钨 钢废工具。 2.钼金属回收 :钼丝、钼板、钼片、钼铁边角料等各种 含钼材料。 3.镍金属回收:镍铁、镍板,镍花,镍皮,杂镍等各种 镍合金边角料等含镍材料 4.贵金属;铟丝,铟片, 钽丝 ,钽块 钽板 ,铌板。
  • 上海钧驰金属材料有限公司面向江浙沪地区收购废钨 钨钢 钼 镍 钴 钒 钽 汞 等稀有金属,信誉第一宗旨,竭诚为广大客户服务,欢迎各大厂商及客户来电来涵。我公司收购办法简便,直接现金结算,价格合理,公道,诚信经营。长期面向各模具厂,电子厂,五金加工厂,机械加工厂,模胚厂,电镀厂,不分生产厂家,销售,加工,只要是钨钴合金废料,大量回收,如贵公司有货或在其他单位能联系到货源,欢迎中介,定重酬!感谢能来电联系!我们将以诚信与您合作!

产品详情

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  废钼回收的社会效益与行业挑战

  该行业的社会效益远超经济价值:一方面缓解资源短缺,保障战略金属供应链安全;另一方面创造大量就业,如废料分拣、技术研发等岗位。但挑战亦存:小作坊式回收导致环境污染,需加强监管;高端应用(如核工业钼材)对回收技术要求极高,国内企业仍依赖进口设备。推动产学研合作(如共建钼再生实验室)和行业标准统一,将是破局关键。

  各县、市、区安监,泰安高新区安监,新汶、肥城矿业集团公司安监,各有关单位:

  根据国家监管总和省安监的部署要求,确定在全市开展高危粉尘和高毒物品危害专项治理。现将《泰安市高危粉尘和高毒物品危害专项治理实施方案》印发给你们,请认真组织实施。

  高危粉尘和高毒物品危害(以下简称尘毒危害)是我国目前严重的职业病危害,涉及金属及非金属矿采选业、化学原料和化学制品制造业、炼焦、水泥制造、石材加工、橡胶制品、石英砂加工、木质家具制造、石棉制品、皮革制鞋、箱包加工、印刷、陶瓷生产和耐火材料制造等行业,涉及面广,类型复杂。各县(市、区)、各单位要根据本地本单位实际,紧密结合正在开展的“大快严”集中行动和“企业主体责任全面落实年”活动,对辖区内涉及尘毒危害的企业进行排查摸底,登记造册,并选择2-3个尘毒危害严重的行业开展专项治理。各县(市、区)各有关单位5月26日前将专项治理方案报市安监职健科。

  泰安市生产监督管理

  2016年5月6日

  泰安市高危粉尘

  和高毒物品危害专项治理实施方案

  为控制、减少和消除高危粉尘和高毒物品(以下统称尘毒)危害,根据国家监管总和省安监的部署要求,市安监确定在全市组织开展尘毒危害专项治理工作,特制定实施方案如下。

  一、总体要求

  尘毒危害专项治理工作要紧紧围绕“岗位尘毒浓度治理达标”这一主要任务,结合全省开展的生产隐患“大排查快整治严执法”集中行动和全市职业病危害防治主体责任落实情况专项执法检查活动,在前期用人单位自查自改的基础上,以监督执法与典型示范为抓手,推动企业尘毒危害得到有效控制,职业病防治主体责任、规章制度、教育培训、健康监护、个体防护、检测及评价等各项职业病防治措施落实到位,有效预防、减少和消除尘毒危害,遏制职业病的发生。

  二、工作目标

  在实施专项治理的基础上,达到“六个100%”的要求:一是尘毒危害重点岗位劳动者个人防护用品配备率100%;二是企业负责人、职业卫生管理人员、接触尘毒劳动者培训率100%;三是尘毒危害定期检测率100%;四是接触尘毒劳动者职业健康检查率100%;五是工作场所职业病危害告知率100%;六是工作场所职业病危害警示标识设置率100%。

  三、治理范围

  全市范围内金属及非金属矿采选业、化学原料和化学制品制造业、炼焦、水泥制造、石材加工、橡胶制品、石英砂加工、木质家具制造、石棉制品、皮革制鞋、箱包加工、印刷、陶瓷生产和耐火材料制造等行业。没有陶瓷生产和耐火材料制造企业的县(市、区)和单位,结合本地实际,选择2-3个尘毒危害严重的行业进行专项治理。

  四、治理内容

  (一)完善职业卫生管理体系。1.建立职业病防治领导机构,设置或指定职业卫生管理机构和配备专兼职职业卫生管理人员;2.制定职业病防治计划和实施方案,确保资金投入;3.建立健全职业卫生管理制度和岗位操作规程;4.建立健全职业卫生档案和劳动者职业健康监护档案等。

  (二)落实职业卫生管理措施。1.认真执行职业病危害项目申报制度,申报接触危害人数同实际相一致;2.按照《职业病危害告知与警示标识设置及颜使用明细》设置产生职业病危害的职业卫生警示标识和告知牌;3.开展职业病危害因素检测,并将检测结果进行公告;4.与员工签订劳动用工合同时,按照省安监、人社厅关于印发《职业病危害告知书(范本)》要求如实告知劳动者本岗位职业危害及其后果等;5.依法组织从业人员进行上岗前、在岗期间和离岗时的职业健康检查,将检查结果告知员工,并将结果存入员工职业健康监护档案;6.主要负责人和职业健康管理人员参加生产监督管理部门组织的职业健康培训,做到持上岗;7.企业按要求组织本单位从业人员、接害岗位员工每年进行定期职业健康培训;培训应包含:可能产生的职业病危害及其预防措施;岗位作业规程;职业病危害防护设施以及个人防护用品的使用方法等;8.建立职业病防护设施、设备管理和运行台账,明确责任人,并加强防护设备使用维护,确保职业病防护设施、设备有效;9.根据生产岗位存在的职业病危害因素,按照《用人单位劳动防护用品管理规范》为从业人员配备取得质量认(QS)和特种劳动防护用品标志认(LA)的防尘口罩,并监督其正确佩戴与定期更换。

  (三)推动风险预控和隐患排查治理机制建设。按照省工作部署和标杆企业选定条件,各县(市、区)及单位明确推荐标杆企业,典型示范引领,加强扶持和培育,全面排查管控风险点,做好动员部署、排查分级、严格管控、公告警示、治理隐患、应急管理、“一企一册”、备案管理等工作,确保风险预控和隐患排查治理双重预防性机制建设有序推进。

  五、工作职责

  (一)县(市、区)及有关单位职责。各县(市、区)及有关单位要分别制定尘毒危害专项治理具体实施方案,全面动员部署,掌握辖区内涉及尘毒危害企业基本情况,并确定具有代表性的2-3个尘毒危害严重的行业进行专项治理;摸清企业底数,掌握企业基本情况,建立专项治理台帐,建立“一县一册”;加大宣传培训力度,对企业负责人和管理人员进行专项培训,把治理要求传达到企业,让企业明确治理的重点任务、措施和要求;要深入企业,做好服务、指导工作,帮助企业解决困难;及时掌握进展情况,推动专项治理工作顺利开展。

  (二)市级职责。负责对全市尘毒危害专项治理工作的业务指导和督促检查;协调推进全市专项治理工作;抽查、督查各地治理情况,并采取随机抽查、暗访暗查等方式开展专项执法检查;将专项治理成效纳入年底考核内容。

  六、时间安排

  (一)自查自改阶段(5月10日-5月31日)。纳入专项治理的企业要按照《职业病防治法》等法律法规和用人单位职业卫生基础建设要求,认真开展自查自纠和检测、评价,在落实职业卫生管理措施、加强个体防护、改进生产工艺、调整生产布、完善防护设备设施等方面采取针对性的整改措施并确保整改到位。

  (二)执法检查阶段(6月1日-8月31日)。各县(市、区)安监部门对专项治理单位开展执法检查,对存在未落实职业卫生防治主体责任、职业卫生相关工作措施落实不到位等问题的企业,要责令立即、限期整改,整改达不到要求的,按照《职业病防治法》等法律法规给予行政处罚。

  (三)督导检查阶段(9月1日-至11月30日)。市安监将对尘毒危害专项治理工作情况进行专项督查,对行动不力的县(市、区)和企业进行通报,对于主体责任不落实、规章制度不健全、教育培训不及时、尘毒危害防治措施不到位、作业场所粉尘浓度不达标、健康监护不落实、隐患整改不彻底等行为,一律责令停止产生粉尘危害作业,依法依规一律按照处罚上限严厉处罚,经停产整顿后整改无望的,依法提请地方政府依法关闭。

  七、工作要求

  (一)加强领导,精心组织。各县(市、区)各单位要充分认识尘毒危害的严重性,按照治理工作要求,采取措施,全面开展排查摸底,切实掌握本区域涉及企业的数量、生产规模、接触职业病危害人数、有关企业职业病危害状况、防护设施设置及管理等情况,确保专项治理工作取得实效。

  (二)突出重点,加大监督执法力度。治理工作中,要突出对重点环节的治理,鼓励企业采用新工艺、新设备和新技术,提高机械化、自动化水平,减少生产过程中产生的职业病危害因素,使职业病危害因素的浓度和强度符合国家职业卫生标准的要求。对企业存在的职业卫生管理制度不健全、职业病危害防治措施不落实,作业场所无防护设施或达不到防护要求,未按规定为劳动者配备符合国家标准的防护用品、严重职业病危害岗位无警示标识、未进行职业病危害因素监测和职业健康体检等违法违规行为,责令企业限期整改,逾期未进行整改的企业,依法予以处罚;对情节严重,整改仍未达到要求的企业,责令停止作业或提请地方政府依法予以关闭。

  (三)充分发挥媒体作用,广泛进行舆论宣传。采取多种方式加大《职业病防治法》相关法律法规宣传力度,提高企业法律意识,落实企业主体责任,增强劳动者自我保护意识,营造职业卫生工作良好氛围。

  (四)认真总结,及时上报。各县(市、区)各单位要对专项治理工作的完成情况、工作成效、存在问题和好的经验做法全面进行总结,及时上报。同时要以本次专项治理行动为契机,进一步深化职业卫生基础建设工作,不断提升职业卫生监管工作水平。

  附件:1. 高危粉尘和高毒物品危害专项治理工作统计表

  2. 高危粉尘和高毒物品危害专项治理监督执法统计表

  3. 县市区工业企业登记名册

  4. 工业企业尘毒危害状况调查表

  所谓海洋新材料,宏观上是指能从海洋中提取的材料和专属用于海洋开发的各类材料。海洋新材料的主要分类:海洋用钢(钢筋和各类不锈钢)、海洋用有金属(钛、镁、铝、铜等)、防护材料(防腐、防污涂料、牺牲阳材料)、混凝土、复合材料与功能材料等。海洋新材料的主要应用:造船、港口码头及跨海大桥、海底隧道、海洋平台、海水淡化、沿海风力发电、海洋军事等。

  开发深海资源,维护主权权益,提高我国海洋技术支撑和保障能力,要发展重大技术装备。而海洋工程材料则将在其中发挥关键性作用。小编将从研究进展,工艺详解,应用分析,测试原理与方法等多角度为大家深度解读海洋新材料。

  1 干货 | 船舶材料之进化与发展

  从石器时代开始,人类为了探索江河湖海,从筏子开始,一步步的发展船舶,早的是筏子和独木舟,后来发展到用木板和梁材组合的结构。18 世纪随着冶金工业、机械制造业的发展,开始出现铁质和铁木混合结构的船舶。19 世纪后半叶,进一步开始采用低碳钢来造船,钢材便成为造船的主要材料,20 世纪后半叶随着科技的进一步发展,越来越多的新材料使用在船体制造上,可以想象随着科技的不断进步,可以用来制作船体的材料将会越来越多,性能也不断提升。

  目前常用的船体材料包括金属材料和非金属材料。金属材料有钢材、铝合金、钛合金等等;非金属材料有木材、水泥、复合材料等等。

  木材

  木材是古老的船体材料之一,具有重量轻,力学性能好等特点,但是容易腐朽、虫蛀、着火。在冶金工业不发达的时期、木船是海上运输的主要工具,也见了各个海上强国的兴起与衰落。

  “古观落叶以为舟”,就反映了我们祖先早期对一些物体能浮在水面上的认识。也许正是因为这种自然现象,才引起人们航行的念头。人骑坐在一根圆木上,就可以顺水漂浮;如果他还握着一块木片,就可以向前划行。如果把那根圆木掏空,人就可以舒适地坐在里面,并能随身携带上自己的物品。这就是人们创造的早的船——独木舟。以后人们又逐步学会了就地取材,制造了简单、平稳、装载面积较大的筏。筏的种类较多,有木筏、竹筏、皮筏等。

  原始社会出现的独木舟和筏,使人类在征服江河的斗争中迈出了重要的一步。到了大约三千多年前,中国就开始出现了木板船。木板船出现以后,显示了它强大的生命力,也为船舶的进一步发展和改造奠定了基础。

  随后人们又在长期航行的实践中,创造了利用风力行驶的船——帆船。初期的帆不能转动,只有风顺时才能使用,风不顺就只有落帆划桨。后来人们在航行的实践中逐步发现,即使不顺风,只要使帆与风向成一定的角度,帆上还是能受到推船前进的风力,于是人们又创造了转动帆,在逆风的情况下,船也能前进。

  自从人类创造了帆船以后,帆船运载着人们在世界的海洋上来往,直到十九世纪,世界上一些大型的船还是帆船,有的帆船,桅杆高达 30 米,挂帆30 多面。?但是无论是独木舟、木筏船还是后来的帆船,船体的主要材料都是木材。

  直到 19 世纪末水泥、铁和钢的大量生产和应用,使得木材的使用减少。到 20 世纪随着人们意识增强和各种新材料的应用,使木材于建造船模型和小型船舶。

  古田轮(世界大的水泥船)

  水泥

  以水泥与钢丝(钢筋)为主要材质的船舶。包括钢丝网水泥船和钢筋混凝土船。水泥船具有抗腐蚀性和耐久性。

  中国有许多钢丝网水泥船使用 20 年以上。水泥船造价低廉,材料容易获得,建造设备和施工工艺简单,维修保养费用低,且能节约木材和钢材。主要缺点是自重大,抗冲击性能差,只能在一定范围内使用。钢丝网水泥船可作农船、渔船和运输船舶。钢筋混凝土船可作对自重要求不高,泊位固定或较少移动的工程船舶和趸船。

  1848 年法国人 J·L·兰波特用钢丝为筋和水泥砂浆制造出世界上条小型水泥船,后来发展出用钢筋取代钢丝的钢筋混凝土船。早期的水泥船工艺简陋,船舶吨位较小,自重大。在两次世界大战期间,因钢材匮乏,两度出现建造钢筋混凝土船的高潮。欧美各国建成大批钢筋混凝土船,有的船排水量超过一万吨。

  1945 年意大利人 P·涅尔维教授建造了一艘165吨的钢丝网水泥机帆船“爱伦”号。船壳厚 3.6 厘米,与同类型木船比,重量轻 5%,造价低 40%,性能符合航海要求,引起各国造船界的注意。

  中国自 1958 年起建造了大批钢筋混凝土趸船和钢丝网水泥农船、内河驳船、内河拖船、沿海渔船和沿海中小型货船。其保有量达数百万吨,居世界位。

  钢

  19 世纪末出现了铁船,很快被性能更加的钢船所代替。低碳钢和高强度钢至今一直是大型船舶结构材料的常用材料。

  钢是对含碳量质量百分比介于0.02% 至 2.11% 之间的铁碳合金的统称,钢材是目前使用为广泛的的船体材料,1787 年,约翰·威金逊用铁板造成长 21 米的驳船“试验”在塞文河上放下 , 并在伦敦泰晤士河上航行。1892 年,英国人建造出世界上艘采用中轴线纵列方式布置主炮炮塔的全钢质战列舰“君主”号(HMS?Royal?Sovereign,也译成“君权”号或“皇权”号)。

  对于民用船舶,船体结构钢按强度可分为一般强度船体结构钢和高强度船体结构钢。

  一般强度船体结构钢按其不同温度下的冲击韧性分 A、B、D、E 四个等级,化学成分如下:

  力学性能如下[1] :

  A 级钢主要用于船体内部构架和承受一般应力的外板等区域。B、D、E 各级钢材可用于船体外板、主甲板等高应力区的重要结构。E 级钢具有较好的低温性能适用于在冰区航行的船体外板、甲板等。

  高强度船体结构钢按其小屈服强度划分强度级别,每一强度级别又按其冲击韧性不同分为 A、D、E、F 四级。常用的高强度钢有 AH32、DH32、EH32 等等。高强度船体结构钢的化学成分如下:

  力学性能如下:

  舰船用钢是指军用的水面舰船 ( 如驱逐舰、巡洋舰 ) 和水下潜艇 ( 如常规动力潜艇、核动力潜艇 ) 以及扫雷艇等船体结构用钢,是现代舰船建造主要、重要和关键的结构材料,其性能优劣直接关系到舰船的战术性能。舰船用钢具有的强度和韧性、良好的工艺性和耐海水腐蚀性。舰船用钢的特点是批量小、规格多、要求高、更新慢。

  二战之后,世界各个海军强国为了满足军舰的发展需求,研究开发了系列高强度军用舰艇结构钢。为了不断满足舰船对船体钢的更高要求,世界各国都在对现有成熟钢种不断改进,进行深化完善的研究工作。

  美国的船体结构钢从 50 年代就开始建立 HY 系列高强度结构钢的体系平台。发展了综合性能好的屈服点达到55 MP a 级 HY 280 钢 , 该钢用于美国海军第二代的弹道导弹核潜艇——“伊桑·艾伦”级核潜艇的耐压壳体。一直到 80 年代 ,HY 系列钢仍然是美国舰船的主要结构用钢。美国用 HY2130钢建造的“海”号式攻击型核潜艇 , 下潜深度可达 560 m。进入 20 世纪80年代后,随着碳、超纯净钢冶炼、微合金化及控轧控冷等冶金技术的发展 , 开始研制不需预热或者只需较低温度预热就能焊接的 HSLA 系列钢。开发的 HSLA280 钢其强韧性已达到 HY280 钢的水平 , 而焊接性。HSLA280 钢因具有优良的焊接工艺性能 , 且合金元素含量低 , 从而简化了舰船的建造工艺 ,大大降低了舰船成本 , 使船体结构钢的开发进入了一个新时代。

  除美国外 , 近年来 , 俄罗斯、日本、法国、英国等国家也开发了系列高强度舰船用钢。日本舰艇用钢研制开发水平是很高的。列入防卫厅规格的就有 NS30、NS46、NS63、NS80、NS90、NS110 等各级舰艇用钢。

  俄罗斯 60 年代所形成的比较完整的 系列钢 , 目前已逐渐被 AB 系列钢所取代。法国在第二次世界大战后开发了 60 HLES、80 HLES、100 HLES 三 代 潜艇耐压壳体用钢。

  英国在 20 世纪 40 年代以前制造舰船壳体主要采用 U、X、W 钢。50 年代采用了屈服强度不低于 431 MPa 的 QT28钢 ,1958 年至 1965 年又广泛地采用了屈服强度不低于 549MPa 的 QT35 钢,1965 年由于该钢在冶金中出现层状撕裂问题 , 于是改用从美国 HY-80 代替QT35 钢。1968 年仿造 HY-80 钢获得成功 , 并制订了 Q1(N) 规范 , 其化学成分与 HY-80 相当 , 但杂质控制更严。1969年 1 月用 Q1(N) 钢建造潜艇 ,70 年代以后还仿制了美国的 HY-100 和 HY-130钢 , 即英国的 Q2(N) 和 Q3(N) 钢。此外 , 在制造水面舰船上还大量使用 A 级钢(屈服强度不低于 245MPa)、B 级钢(屈服强度不低于 314MPa)。为了降低军舰造价 , 充分发挥材料性能 , 常常在同一条舰艇上根据设计要求大量使用不同强度级别的材料。

  我国海军舰船钢的发展可划分几个历史阶段:

  20 世纪 50 年代~ 60 年代,主要是依赖苏联和仿制;相继研仿试制成功了 921、922、923、907、917 等钢;20 世纪 70 年代~ 80 年代,开始立足于无镍合金钢,自行研制了我国代舰船用钢———锰系无镍铬钢和低镍铬钢,如 901、902、903、904 系列钢种 ;20 世纪 80 年代后,海军装备有了很大发展,对舰船用钢也提出了更高的要求,代舰艇用钢满足不了现代海军的的需求,在对代舰船用钢改进提高的基础上,开始研制综合性能的第二代舰船用钢及其配套材料,如440MPa 级的 945 钢、590MPa 级的 921A系列钢、785MPa 级的 980 钢等 ;20 世纪90 年代后,舰船用钢的研究以改进提高和自主研发并举,是 2000 年以后,进入发展阶段,许多具有世界水平的钢种研发成功并得到实船应用。目前已经形成了较为完整的耐蚀可焊舰艇用钢系列,主要代表有:390MPa 的907A 钢、440 MPa 的 945 钢(945 钢 采用 Ni、Cr、Mo、V 合金系 , 碳当量较高 ,焊接难度大 , 建造成本高)、590MPa 的921A 钢、510MPa 的 922A、923A 钢、785MPa 的 980 钢等。我国舰船用钢 40年来的研制与发展基本满足了不同时期舰船发展的需要,但与国外国家舰船用钢有一定差距。

  铝合金

  近年来 , 由于能源短缺的加剧以及运动的日益高涨 , 舰船的轻量化及合金材料再生利用的要求 , 使铝合金在实际应用中得到进一步的发展。铝合金由于具有密度小、比强度大以及无磁性、高导电性和导热性等特点 , 目前铝合金已经大量用于中小型客船、游艇、快艇、高速导弹艇、巡逻艇、驱护舰(例如部分军舰的上层建筑)等船上。

  1891 年 瑞 士 的 EcherWyss 首 次 建造了一艘 8 人乘坐的湖上全铝汽艇,随后其他国家也开始建造,只是当时的铝合金强度不大,耐腐蚀性能差,使用受限制;20 世纪 30 年代随着冶金的发展,出现了机械性能较好的铝镁合金1931年,英国制造了铝镁合金的“Diana2”游 艇, 长 16.75 m, 宽 3.66 m, 吃 水1.74 m,1940年,美国建造了全铝快艇;1945 年日本建造了“阿拉卡塞”号全铝巡视艇。20 世纪 50-60 年代,铝焊技术开始出现,美国又开发出 5086 和5456 的铝合金板材与型材,此时铝合金船取大量发展,1966-1971 年美国建成14 艘铝制“阿西维尔”级高速快艇,这是批全铝军舰,使用 5086 铝合金。

  1958 年,我国建造了艘全铝铆接水翼艇。60 年代以后形成舰船及装甲板用的铝合金系列 , 如 LF 系、LD30、LD31、919 铝 合 金、147、4201 和 180铝合金 ( 也称 2103 合金 ) 等。目前 ,我国船体结构上主要使用 180 合金。60年代初 , 我国用 LY12CZ 铝合金做船体 ,也成批建造了水翼快艇。80 年代 , 我国用 180 合金 , 采用焊接工艺建成了一艘全铝结构的海港工作艇“龙门”号。

  钛合金

  钛化学活泼性很高,易与氧、氢、氮、碳等元素形成稳定化合物。钛具有耐热性。钛可与氧或氮彤成化学稳定性很高的氧化物或氮化物保护膜,因此钛在低温或高温气体中具有高的抗腐蚀性能。钛在淡水或海水中也具有高的抗腐蚀性能,钛在海水中的抗腐蚀性比铝合金、不锈钢、镍基合金的抗腐蚀性能好。工业纯钛具有高的冷加工硬化效应。

  金属钛作为工程材料 50 多年的历史,但因为其具有无与伦比的性能迅速在各行各业得到了应用。钛合金之所以被称为“海洋金属”,是因为其具有舰船材料所要求的耐蚀性、耐久性、牢固性、性、稳定性及各种性能。

  国外早在 20 世纪 50 年代就开展了钛合金的应用研究[3] ,70 年代以后 , 钛合金广泛应用于潜艇和深潜器的耐压壳体。俄罗斯在建造钛合金核潜艇研究和制造技术上 , 处于领先 , 也是用钛合金建造耐压壳体的唯一国家。?到目前为止俄罗斯研制的核潜艇已有四代。从代 661 型 (P 级 ) 试验性核潜艇开始就采用钛合金作耐压壳体 , 如在 20 世纪 70 年代初开始研制并引起世界广泛关注的 A 级攻击型核潜艇 , 该艇是采用铁合金作为船体材料 , 是核潜艇中的一型核潜艇。俄罗斯目前在建造钛合金核潜艇上处于世界领先,拥有专门的船用钛合金系列,形成了 490,585,686,785MPa?等强度级别的船用钛合金产品。其“阿库拉”级核潜艇的钛合金耐压壳能“阿库拉”级在深达 650 米左右的海底安然无恙。美国也对船用钛合金也进行了大量的工程研究,主要应用的钛合金有纯钛、Ti-0.3Mo-0.8Ni,Ti-3AL-2.5V,Ti-6AL-4V,Ti-6AL-4VELI,Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo 和 Ti-3AL-8V-6Cr-4Mo-4Zr 等等。

  各国的深潜器大都采用钛合金建造,例如美国“阿尔文”号深潜器,在 1973 年使用钛合金,潜深 3600m;法国的“螺”号潜水器使用钛合金,潜深6000 m;我国的“蛟龙”号载人潜水器也使用的是钛合金。

  我国舰船钛合金的研究始于 1962 年。经过 40 多年的发展,其研究制造水平有了很大提高,现已形成了我国的船用钛合金体系,已能批量生产板、管、锻件、中厚板、各种环材、丝、铸件等多种形式的产品,可满足不同强度级别和不同部位的要求。

  目前我国的船用钛合金主要有:

  复合材料

  上世纪 40 年代中,美国海军首次将复合材料用于船舶建造,从此掀起了船舶建造新的篇章,全世界各国相继开始研制各种各样的复合材料船舶。复合材料在快艇、游艇、赛艇以及诸如拖网渔船等小型商业渔船上的使用逐渐得到了普遍[2] 。

  复合材料作为新型功能结构材料,具有重量轻、比强度和比刚度高、阻尼性能好、耐疲劳、耐蠕变性能、耐化学腐蚀、耐磨性能好、热膨胀系数低、以及 X 射线透过性好等特点,备受造船界的重视,尤其是在制造高质量的船体结构方面有着巨大的优势。随着社会发展,无论是用于军事,还是救援、执法方面的船只,都对船速提出了新的要求,是在武装攻击中,降低船艇的重量,以便在相同动力获得更高的有效载荷,并节约燃料、降低成本,在提高航速的同时,也提高了船只的机动灵活性。近年来,复合材料和轻量化结构技术已发展成为减轻船体重量的关键技术。

  美国是早的复合材料舰船制造者,目前其复合材料造船量稳居世界首位。1996 年美国制造的探海艇,是石墨纤维增强环氧树脂单壳结构,可下潜 6096 m 的深度。美国建造大型复合材料舰船方面的能力在 80 年代后期开始批量化生产沿海猎雷舰的 MHC 工程中得到了显示。2006年制造的代号 M80 的“短剑”(Stiletto)是型高速隐形试验快艇,是碳纤维一次成型的大船体,由于工艺无焊接、无铆接,大幅度实现了船只的整体轻量化,使快艇能够轻易获得较高航速。

  日本在 60 年代初成为美国游艇承包建造基地,为后来建造复合材料渔船和大型艇奠定了基础。到了 1993 年,日本复合材料渔船的数量就已经超过 32万艘,复合材料游艇则超过了 20 万艘。

  英国不仅是大型复合材料反水雷舰艇的先驱国家,它在复合材料高速艇的研制技术方面也属世界一流水平,建造过不少军用高速艇。在上世纪 90 年代,英国开始利用一流的复合材料轻量化技术,研制高速轻型气垫船和 HM-2 型气挚渡船。制造的“施培正”号凯芙拉巡逻艇,艇壳比玻璃钢减重 20%,比铝合金减重近 5t。目前英国 20 m 以下的船舶有 80% 都是复合材料制造的。热塑性复合材料坚韧、可回收,并可缩短生产周期的优点,使热塑性复合材料成为船用复合材料轻量化的发展方向之一。近年英国罗斯柴尔德的 Plastiki 塑料瓶船,符合材料可生物降解和可循环利用的发展方向,就引起了不小的轰动。英国 VT?Halmatic 舰船制造商利用真空袋固化工艺制造了简单的热塑性塑料底船DUC 也明了这一点。采用玻纤 / 聚丙烯材料制造,实现了轻量化。此船已被英国军队采用,作为 Mk 6 军事突击艇,试验登陆沙滩时坚韧。

  意大利的复合材料游艇工业不仅发展较早,而且技术,是欧洲制造35 m以上大型游艇的中心之一。意海军对复合材料反水雷舰艇的开发研究重视,1967 年就开始研究新颖的硬壳式猎雷舰,并成功研制出多型 Lerici猎雷舰。瑞典也重视复合材料在舰船中的应用。应该指出的是,瑞典的夹层结构复合材料技术堪称世界一流,用于建造了不少高速军用艇和巡逻艇,如TV 171 和 CG 27 型海岸巡逻艇。值得一提的是,瑞典在 1991 年研制成世界艘复合材料隐形试验艇“Smyge”号,该艇集复合材料技术、夹层结构技术、隐身技术及双体气垫技术于一体,实属舰船中的高科技产品。

  中国自 1958 年开始试制,拉开了复合材料造船的序幕,迄今也已经制造了数以万计的各种复合材料船艇。有总长近 39 m 的扫雷艇;渔船则是以 80 年代中后期批量建造的长度接近 20 m 的远洋捕捞渔船为代表;92 年以来,广东地区还掀起了研制复合材料高速客船的热潮,先后研制出各种单体高速船、高速双体气垫船、机动帆艇等。2008 年,深圳海斯比设计建造的 SD1388 全复合材料高速艇成功下水,这艘具备完整自主知识产权的船艇高时速达 70 节,将碳纤、芳纶等航天理念成功诠释到了船艇上,了欧美少数几家公司的技术,被媒体观众形象地誉为“海上奔驰”。海斯比开发的 HP1500 超高速巡逻艇,已经成为我国边防、海关等海上执法单位的定型装备,为打击走私、保护国家海域边防,安保国家盛事做出了贡献,堪称国内高速高性能复合材料船艇批量建造的典范。

  用于船体的复合材料主要有碳纤维,芳纶纤维和玻璃纤维。复合材料船体的典型结构形式主要有五种 : 单板加肋结构、夹层结构、硬壳式结构、波形结构及其混杂结构。

  结语经过三千年的发展,目前因海洋探测的需要加之环境的恶化,对船舶船体材料的要求更加的苛刻。船舰正向着轻量化、低成本化、整体化、数字化的方向发展。着眼于当前船舶材料技术的发展状况,立足于21世纪前期(2035年前)的高新技术发展,可以预见,21 世纪前期船舶材料技术的发展趋势将呈现出以下“高”、“复”、“钛”、“隐”、“防”、“有”、“无”、“前”、“用”、“低”等十大特征[ 4] 。

  “高”:船舶船体钢材仍向高性能化发展;“复”:研发高性能多功能复合材料的趋势方兴未艾;“钛”:高性能钛合金的研发与推广应用势在必行;“隐”:仍将研发高性能隐身材料列为重要发展方向;“防”:船舶防护材料以高寿命为重点正蓄势待发;“有”:船舶用有金属材料仍需加强推广应用;“无”:开辟无机材料在船舶装备上应用的新领域;“前”:船舶材料前沿技术呈现百花齐放的发展趋势;“用”:加强材料应用技术的研究;“低”: 船舶材料技术一如既往向低成本化的方向发展。

  参考文献:

  [1] 船体材料,龙的船人。

  [2] 黄晓艳,刘波 . 舰船用结构材料的现状与发展 [J].SHIP&BOAT,2004(3)。3

  [3] 赵永庆 . 我国研制的主要船用钛合金及其应用 [J].中国材料进展 , 2014(3), 7: 398-403.

  [4] 马云义,吴有生 . 船舶材料呈现出的十大特征 . 钛微媒

  2 干货 | 海洋新材料之海洋防腐材料

  开发深海资源,维护主权权益,提高我国海洋技术支撑和保障能力,要发展重大技术装备。而海洋工程材料则将在其中发挥关键性作用。本文将从研究进展,发展方向、应用分析等多角度深度为大家解读海洋防腐材料。

  1 发展背景

  海洋约占地球表面积的 70%,世界贸易中,90% 以上的货运靠海洋运输,海洋资源与航海船舶业已经成为世界经济发展中的重要支柱。然而,随着海面风浪等对金属构件产生的往复冲击;海水、海洋生物及其代谢产物等对金属材料的腐蚀,海洋环境已成为为苛刻的腐蚀环境。无论海水里还是海面上的潜艇、船舶等,都需要采用高强、耐腐蚀材料制造,并涂刷防腐涂层进行保护。因此,寻找合适的海洋防腐材料已引起人们的广泛关注[1] 。

  目前,我国正处于集约低碳经济转型期的关键阶段,也是走向海洋战略实施的关键时期,远洋运输、深海新能源开发、沿海港口、船舶等行业的迅速发展,对海洋防腐材料有了更高的要求,研发绿无害化、长寿命、经济化的海洋防腐材料是客观必要的。

  此外,海洋石油工业的发展促进了海洋防腐材料在海洋平台上的应用。近海海岸工程,如码头、海上桥梁等,同样需要高性能防腐涂料进行防护。海底管线也需要重防腐涂料进行防护。海洋重防腐涂料针对海洋的苛刻腐蚀环境设计。使用于海洋平台、海工混凝土工程、海底输油管道等,海洋的环境要求海洋防腐涂料具有高的耐腐蚀性、耐划伤性和耐侯性。

  海洋环境涉及气象、流体、物理、化学以及生物等多领域复杂因素。传统金属材料逐渐不能满足海洋设备和机械的使用条件。高速船体材料、高耐腐蚀海洋建筑材料以及深海探测材料都面临更新换代的面。改进传统海洋材料,针对海洋环境设计高性能、耐腐蚀、、绿的新材料以及对新材料的可应用性进行深度的探索己经迫在眉睫。

  2 海洋腐蚀现状

  腐蚀是导致各种基础设施和工业设备破坏和报废的主要原因。我国每年由于腐蚀造成的损失约为 GDP 的 5%,远高于美国的 3.4%和日本的不足 3%。公认,腐蚀损失超过自然灾害损失的总和。在海洋环境中服役的基础设施和重要工业设施的腐蚀问题严重,是船舶与海洋平台的腐蚀问题更加突出,腐蚀已经成为影响船舶、近海工程、远洋设施服役、寿命、性的重要因素,引起世界各国政府海洋工业界的高度重视。因此,大力发展海洋工程防腐材料和技术,对于保障海洋工程和船舶的服役与性,降低重大灾害性事故的发生,延长海洋构筑物的使用寿命具有重大意义。

  海水作为腐蚀性电解质的显著特点,是它含有很多自由离子,即含盐量很高。另外,海水中含有复杂的无机物和有机物。除了氯化物以外,海水还含有经常处于饱和状态的碳酸盐以及多量的镁、钙离子,它们可以在金属表面生成保护性的覆盖层。此外,海水中有些微量组分也会影响腐蚀,其中有些有机、无机分子能和金属形成络合物,这些络合物直接影响着金属的溶解和腐蚀产物的生成和沉积。不仅如此,由于海水中有多种动物、植物和微生物生长,各种生物是栖居在金属表面的附着生物对腐蚀有很大的影响。我国沿海常见的附着生物有:藤壶、牡蛎、苔藓虫、石灰虫、水螅、红螺等。与腐蚀有关的微生物是细菌类,主要是硫酸盐还原菌[1] 。

  海水腐蚀的特点

  (1)海水中的氯离子等卤素离子能阻碍和破坏金属的钝化,海水腐蚀的阳过程较易进行。

  (2)海水腐蚀的阴去化剂是氧,阴过程是腐蚀反应的控制性环节。一切有利于供氧的条件,如海浪、飞溅、增加流速,都会促进氧的阴去化反应,加速金属的腐蚀。

  (3)海水腐蚀的电阻性阻滞很小,异种金属的接触能造成显著的腐蚀效应。

  影响腐蚀的海水环境因素

  (1)温度的影响

  从动力学方面考虑,海水温度升高,会加速阴和阳过程的反应速度。但海水温度变化会使其他环境因素随之变化。海水温度升高,氧的扩散速度加快,这将促进腐蚀过程进行。另一方面,海水温度升高,海水中氧的溶解度降低,同时促进保护性钙质水垢生成,这又会减缓金属在海水中的腐蚀。

  (2)溶解氧的影响

  溶解氧对铁腐蚀的影响较多。氧是在金属电化学腐蚀过程中阴反应的去化剂。对碳钢、低合金钢等在海水中不发生钝化的金属,海水中含氧量增加,会加速阴去化过程,使金属腐蚀速度增加;对那些依靠表面钝化膜提高耐蚀性的金属,如铝和不锈钢等,含氧量增加有利于钝化膜的形成和修补,使钝化膜的稳定性提高,点蚀和缝隙腐蚀的倾向性减小。

  (3)盐度的影响

  水中含盐量直接影响到水的电导率和含氧量,因此对腐蚀产生影响。随着水中含盐量增加,水的电导率增加而含氧量降低,所以在某一含盐量时将存在一个腐蚀速度的大值。海水的含盐量刚好为腐蚀速度大时所对应的含盐量。

  (4)pH 的影响一般说来,海水的 pH 值升高,有利于抑制海水对钢的腐蚀。在施加阴保护时,阴表面处海水 pH 值升高,很容易形成碳酸钙水垢这种沉积层,这对阴保护是有利的。

  (5)氧化还原电位的影响

  氧化还原电位可以反映海水的氧化还原性能。在海水介质中,由于各种氧化还原体的浓度都很小,不可能某一对起决定作用。

  (6)其它影响

  海水的流速以及波浪都会对腐蚀产生影响。从静止到有一定的流速,开始时,随流速加,氧扩散加速,阴过程受氧的扩散控制,腐蚀速度增大。当海水中含有悬浮的固体颗粒时,高的海水流速还会造成腐蚀磨损;在水轮机叶片、螺旋桨旋推进器等装置中,由于水轮机叶片、螺旋桨旋推进器的高速运动,会形成流体空泡,这些空泡崩破,产生高压冲击波,造成空泡腐蚀。海生物对腐蚀也有重要的影响。海洋环境中存在着多种动物、植物和微生物,与海水腐蚀关系较大的是附着生物。

  海洋腐蚀的区域分类

  要想提高传统材料的耐腐蚀性能、开发新型环境友好防腐、防污涂层以及设计针对海洋环境使用的海洋用新型材料,归根结底是要先了解材料在海洋中的腐蚀形式、腐蚀机理,只有在根本上切断材料腐蚀的途径,才能真正达到防腐耐用的目的。综合海洋各类端环境主要包括:海洋大气区,浪花飞溅区,潮差区,全浸区和海泥区五个区域[3-5]。

  (1) 海洋大气区

  海洋大气环境与内陆有着明显的不同,在海洋大气区影响腐蚀的重要因素是存在金属表面上的含盐粒子量。同时海洋大气的湿度大,它们积存在钢铁表面形成导电良好的电介质,他们是电化学腐蚀的有利条件,使得海洋平台钢结构的腐蚀速度加快。

  (2)海洋浪花飞溅层

  初提出的海洋飞溅带这一概念是泛指在海水平均高潮位 (M.H.W.L) 以上部分,腐蚀严重的部位 ( 峰值 ) 取决于海洋气象条件,并没有明确的范围。金属在飞溅带受到的严重腐蚀有其性、诸如没有海生物附着、供氧充分、浪花的冲击和润湿以及日光照射形成干湿交替的环境等外在因素。海盐粒子在飞溅带上积聚的量要比海洋大气中高 3-5 倍,甚至十几倍,而且在峰值附近含盐粒子量更高。飞溅带的金属表面被海雾、水滴润湿的电量值远大于大气带,而且有较高的干湿交替频率。因此,在飞溅带海水膜润湿时间长、干湿交替频率高、海盐粒子的大量积聚以及飞溅的海水粒子之冲击乃是造成激烈腐蚀的主要外因。

  在飞溅带上含盐粒子量在各个月份均远大于大气带,且飞溅带峰值附近的含盐粒子量也远大于飞溅带其它位置。通过比较处在飞溅带金属表面和处在大气带钢样表面的水膜湿润时间及干湿交替频率,可以发现飞溅带处材料表面的润湿时间更长,电流也更大。

  (3)海浪潮差区

  在海浪冲击层中应用的材料使用环境十分恶劣,海洋工程结构除经受海水腐蚀外还要承受海浪、风暴等力学因素的作用。因此在这一腐蚀环境下材料和构件的腐蚀疲劳是影响其结构的重要因素之一。金属材料在海浪冲击层受到环境腐蚀和循环载荷的同时作用所引起的损伤,往往比他们单独作用所引起的损伤相加要严重得多,例如在海水环境中进行疲劳实验的碳钢试件的寿命,比先浸泡在海水中一定时间再进行疲劳试验的试样寿命短得多。可见腐蚀加速了疲劳损伤,疲劳损伤又进一步促进了腐蚀进程。

  (4)海水全浸层

  在岸边的浅海海水通常为氧所饱和。污染、沉积物、海生物污损和海水流速等都可能起重要的作用。在这一个区域中,其腐蚀速率可能比海洋大气中更为迅速,尤其是保护涂层在此区腐蚀为严重。高浓度氯离子的存在是各种金属在海洋环境中遭受着严重腐蚀的主要原因。由于氯离子较多,使得 Fe 等各种金属钝化,即使像不锈钢这种高合金成分的材料也会由于钝化膜的稳定性变差,易发生点蚀。另外波浪的作用使得水深 200 m 之内海水中的含氧量达到饱和,海水中高的氧含量和中性pH 值,使得金属在海水中的腐蚀主要由氧还原所产生的阴反应所控制。

  金属材料在海水全浸层中多发生均匀腐蚀,这与在金属表面上所产生的任意形态的全面腐蚀不同,均匀腐蚀一般属于微观电池腐蚀。其腐蚀形式按其腐蚀速度受控制的情况分为受阴反应控制和受紧密附着的钝化膜控制两大类。因此在这一区域中,金属的腐蚀行为与金属所处的腐蚀状态环境条件变化及其自身钝化性有关。

  深海及海泥区

  海底沉积物的物理性质、化学性质和生物性质随海域和海水深度不同而异,因此海底泥土区环境状况很复杂。在这一区域中,氧含量变小,甚至出现无氧区,为硫酸盐还原菌等厌氧菌的存活和大量繁殖提供十分有利的条件。因此腐蚀的主要形式是微生物附着腐蚀引起的材料表面点蚀和海底沉积物引起的间隙腐蚀。

  3 我国海洋防腐材料的发展现状

  海洋工程构筑物大致分为 : 海岸工程(钢结构、钢筋混凝土)、近海工程(海洋平台、钻井、采油、储运 )、深海工程 ( 海洋平台、钻井、采油、储运 )、海水淡化、舰船 ( 船体、压载舱、水线以上 ),简称为船舶与海洋工程结构。船舶与海洋工程结构的主要失效形式包括 : 均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、腐蚀 / 磨损、海生物 ( 宏生物 )污损、微生物腐蚀、H 2 S与CO 2 腐蚀等等。

  控制船舶和海洋工程结构失效的主要措施包括 : 涂料 ( 涂层 )、耐腐蚀材料、表面处理与改性、电化学保护 ( 牺牲阳、外加电流阴保护 )、缓蚀剂、结构健康监测与检测、评价与性分析及寿命评估。

  腐蚀控制方法,电化学保护 ( 牺牲阳与外加电流 ) 是海洋结构腐蚀控制的常用手段,缓蚀剂在介质相对固定的内部结构上经常使用,结构健康监测与检测技术是判定腐蚀防护效果、掌握腐蚀动态以及提供进一步腐蚀控制措施决策和评价的重要依据,腐蚀评价与寿命评估是保障海洋工程结构和初设计时的重要环节。

  海洋工程中使用的材料体系众多,包括钢铁材料、钢筋混凝土结构、有金属材料 ( 铝合金、钛合金、铜合金、镁合金等)、复合材料等。从使用量上看,钢铁、钢筋混凝土用量大。就腐蚀防护技术而言,前述的多种防护技术在不同材料上都可应用,然而,不同材料防护技术相互之间存在差异。复合材料的轻量化特点,在海洋工程中的使用有望进一步加大,其防护技术还有待深入探讨。

  目前,我国没有海洋钢筋混凝土平台,海工用钢筋混凝土主要用于海岸工程、海外大桥。海工钢筋混凝土的防护是上重要的课题。如何保障我国众多的跨海大桥长期寿命。高性能、长寿命的海工钢筋混凝土对我国南海及岛礁工程的建设具有重要价值。钢筋混凝土破坏的主要原因是海洋中的氯离子渗透、接触到钢筋,导致钢筋发生腐蚀。为了有效控制氯离子的渗透,除了提高混凝土本身抵抗氯离子渗透的性能外,在混凝土表面施加防护涂料是常用办法,国外已经广泛使用,我国近年来已开始重视。

  我国在防腐材料方面的研究发展现状:

  1) 我国海洋涂料市场几乎被国外,是远洋船只涂料、海洋平台涂料、防污涂料等采用国外涂料。就技术水平而言,国内的部分涂料技术已达到可应用的水平,但缺少实际工程应用机会,这不仅影响国内相关关键技术的发展,同时也影响我国建造的海洋平台在国外的应用。此外,传统防腐涂料含有重金属和一些难降解的有机物,其无论在生产或使用过程中,均会危害环境。

  (2) 在船舶与海洋平台的电化学保护方法中,我国常规牺牲阳占世界份额的对优势,但高档稳定化牺牲阳仍然,而且我国目前没有生产大电流阴保护系统这类装备的能力。

  (3) 我国严重缺乏海洋工程与船舶的材料表面改性等防护技术,是关键重要部件的防护技术,从设备、材料到技术,主要依赖,受到国外工业发达国家的制约。目前,我国部分国产化技术缺乏系统的基础研究和高端开发,只限于较低端的应用,是表面处理装备几乎大多是从国外。我国应该推动在陆地和航空行业中取得成功的表面处理技术在海洋工程中的应用。

  鉴于此,需要我们的海洋材料研究人员结合国家,加大研究和实用力度,争取打好海洋工程开发的“战役”。

  3.1防腐涂料(涂层)

  涂料是船舶和海洋结构腐蚀控制的首要手段。海洋涂料分为海洋防腐涂料和海洋防污涂料两大类。按防腐对象材质和腐蚀机理的不同,海洋防腐涂料又可分为海洋钢结构防腐涂料和非钢结构防腐涂料。海洋钢结构防腐涂料主要包括船舶涂料、集装箱涂料、海上桥梁涂料和码头钢铁设施、输油管线、海上平台等大型设施的防腐涂料 ; 非钢结构海洋防腐涂料则主要包括海洋混凝土构造物防腐涂料和其他防腐涂料[7] 。

  防腐涂料的类型主要包括有机硅树脂涂料、环氧类涂料、聚氨酯类防腐涂料等,环氧类防腐涂料是目前应用范围广的海洋工程结构防腐涂料。实际应用中,涂料可以分为面漆、中间漆、底漆。面漆包括乙烯树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯等;中间漆包括环氧玻璃鳞片、环氧云铁等;底漆包括热喷涂铝漆、富锌底漆(无机类的硅酸依稀、有机类的环氧富锌)等。

  (1)有机硅树脂涂料

  有机硅树脂涂料是以有机硅树脂或者改性有机硅树脂为主要成膜物质的一种元素有机涂料,主要分为纯有机硅树脂涂料和改性有机硅树脂涂料,耐热耐寒性强,缘性、附着力、柔韧性、防霉性等性能。改性有机硅树脂应用更广泛,包括机械混合型和缩聚型,可以通过添加不同填料或颜料来改性有机硅树脂,增强其耐热性、缘性和耐候性等。

  虽然有机硅树脂涂料具有的耐高低温性和耐候性、耐化学品、耐磨性等突出优点,但是它的强度低,与基底的粘附力低等缺点也限制了其应用范围。以后的工作主要是采取不同方法改性,如无机 - 有机混接技术,使其兼具有机物与无机物的佳特性;通过探明有机硅树脂涂料成膜机理,对各种聚合物如丙烯酸树脂、环氧树脂等进行改性,获得性能更为的有机硅改性涂料;制备交联型有机硅树脂涂料从而增强其致密性,提高耐水、耐溶剂和耐热等性能;使有机硅树脂涂料向低污染、健康的方向发展也是以后的研发重点。

  (2)环氧类防腐涂料

  环氧类防腐涂料以环氧树脂为主体,与颜料、催干剂、助剂等调制而成。环氧树脂涂料性能:高附着力、高强度、耐化学品和耐磨性是目前海洋重防腐领域应用早、范围广的重防腐涂料种类之一。

  环氧类防腐涂料种类繁多,主要分为双酚 A 环氧树脂和酚醛环氧树脂两大类。双酚 A 环氧树脂(如图)分子结构中含羟基、醚键和环氧基团,与基底粘附力强;苯环使树脂具有较强的机械强度和耐磨性;涂膜后耐酸碱性、耐腐蚀性和耐化学品性能;常温固化、施工方便,固化收缩率低,无挥发性物质产生,绿。

  环氧双酚A的结构式

  酚醛环氧树脂,因含较多的环氧基团,耐腐蚀性能和粘附力更强;固化交联度更大,致密性更强,同时具有酚醛树脂的耐高温和耐腐蚀性能。但环氧基团的增多使脆性增大,影响了其应用范围。以双酚 A 代替苯酚合成双酚 A 酚醛环氧树脂(如图),游离酚含量低,分子量分布窄,双酚 A 的引入使树脂力学性能更强,收缩率更低,环氧基团的增多使粘附力强,柔韧性、热稳定性、缘性、耐水耐腐蚀性等性能更。

  环氧双酚A的结构式双酚A酚醛环氧树脂

  通过填料等手段改性环氧树脂,可以拓展其应用范围。Ghaffari 等以双官能团硅烷作改性剂,通过红外光谱和热重分析等分析方法,对环氧复合材料中悬1表明改性剂使悬浮纳米填料的分散效果,加入质量分数 0.5% 的改性悬浮纳米填料后,涂层在浸泡期内。Paula 等对水性环氧树脂的微观结构展开分析,结果表明涂层表面的平均针孔大小与氯化物的渗透性有很好的相关性。刘江涛等分析了水性改性胺环氧固化剂与液体环氧树脂配比,填料、助剂的选择等问题,结果表明环氧基团胺氢当量比为 1 ∶ 1,颜料、非离子与阳离子润湿剂配合使用时,制成的漆膜力学性能和耐化学性能。Mukesh 等以腰果酚代替双酚 A 合成新型环氧树脂并进行红外光谱和核磁共振谱的表征,结果表明:新型环氧树脂腰果酚只需原来环氧树脂中双酚 A 使用量的 40% ~ 60% 就能达到相同的性能。

  但目前这些改性方法只能改善树脂某一特性,在面对复杂的海洋腐蚀环境时,应用优势并不明显。根据不同的使用领域,通过与各种树脂和填料等混合,再结合物理和化学改性的方法研制水性化或高固体化环氧类防腐涂料是其发展方向,比如我们以双酚 AF 代替双酚 A合成酚醛树脂,再对其进行环氧化,得到的含氟环氧树脂,不但对基底具有的吸附性能,而且大的提高了环氧树脂的防腐性能,在海洋防腐领域优势突出。涂料性能的优劣依赖于树脂的特性,还包括改性剂的研发,涂装工艺的优化等也是以后环氧类防腐涂料的科研方向。

  (3)聚氨酯防腐涂料

  聚氨酯涂料是常见的一类涂料,和环氧涂料有相似的性能,分为双组份和单组份聚氨酯涂料。聚氨酯中除存在氨基甲酸酯键外,还有许多—OH、—NCO和不饱和双键等,涂层耐酸碱、耐油、耐腐蚀、耐高低温和耐磨等性能。聚氨酯涂料属于高固低 VOC 涂料,环境污染物排放量很低;聚氨酯涂料与基底附着力强,物理机械性能,装饰性能也很强,可在重防腐领域中作为面漆使用。

  目前,国内外对水性聚氨酯防腐涂料改性方法有很多,主要包括:环氧树脂改性、有机硅共聚改性、纳米改性、复合改性。改性后水性聚氨酯防腐涂料的性能得到了很大的改善,但仍存在耐水性不强,对施工条件要求苛刻,产品价格较高等问题。

  研发新的水性聚氨酯防腐涂料改性方法是水性聚氨酯防腐涂料科研的主要方向,如使用乳化剂或者在主链上引入羧基、羟基等亲水基团制备水性聚氨酯涂料,研究的重点是如何提高其耐水性和缩短固化时间等方向;另外,双组份聚氨酯涂料的研发很不成熟,这也是以后的一个研究热点。总之,开发高性能的水性、高固体含量聚氨酯涂料,通过与环氧树脂、氟碳树脂等不同类型涂料联用的技术是今后的研发方向。

  3.1.1海洋防腐涂料的发展

  未来海洋重防腐涂料的发展方向是 : 、、省资源、高性能和功能化。例如 : ①低表面处理防锈涂料不但可以减轻表面处理的压力,避免预处理对环境造成的污染,并可节约大量维修费用 ; ②无铅无铬化是无公害高性能防锈颜料和填料的发展方向 ; ③水性无机富锌涂料作为零 VOC 的型水性防腐涂料被广泛应用 ; ④无溶剂涂料是研究的热点,主要有无溶剂环氧涂料、无溶剂聚脲和聚氨酯涂料 ; ⑤纳米粒子的引入可以改善涂料流变性,提高涂层附着力、涂膜硬度、光洁度和抗老化性能,是重要的发展方向之一 ; ⑥超耐候性面漆———氟碳树脂及含氟聚氨酣等改性材料是面漆基料的佳选择,除用于船壳漆外,还可用于接触强腐蚀介质的内舱涂料等。换句话说,高固体化、无溶剂化 ( 包括粉末涂料化 ) 或弱溶剂化、水性化、无重金属化、高性能化、多功能化、低表面处理化、省资源化以及智能化等是涂料发展的趋势。

  (1)涂料

  无公害高性能防锈颜填料随着环境保护呼声的日益高涨,健康的海洋涂料的开发应用必将成为船舶涂料发展的趋势,防腐颜料的无铅无铬化是防腐蚀涂料的发展方向。为此专家们研究开发出抑制钢铁腐蚀的新型防锈颜料,如磷酸锌、磷酸钙、钼酸锌、钼酸钙以及含锌化合物等;新型的锌 - 硅酸盐改性的三聚磷酸铝颜料等也是替代重金属颜料的有效品种。金属锰和其化合物在防腐涂料中作为防腐蚀作用的抑制性颜料使用无论是单独效能还是综合效能,与传统的钼酸盐和铬酸盐抑制性颜料几乎具有相同的效果;铁氧体作为防腐蚀活性颜料也具有佳的防腐效能。美国Gerace 公司用离子交换型防锈颜料代替含重金属的防锈颜料,配制的涂料已用于北海油田平台的防腐;发达国家已经禁止使用红丹防锈漆,所生产涂料中的颜料也都采用的铝粉、锌粉、铁红等。

  纳米微粒,如纳米级 TiO 2 、ZnO、CaCO 3 及 SiO 2 ,用于防腐涂料具有好的协同作用。纳米颗粒与涂层形成较强的氢键结合,增强了涂层的致密性及抗离子渗透性。此外,纳米微粒还可以改善涂料的流变性,提高涂层的附着力、硬度、光洁度和耐老化性,是重要的发展方向之一。

  (2)水性涂料

  水性涂料中重要的防腐涂料就是水性无机富锌涂料,它是以无机物为主要成膜物、高含量的锌粉为防锈颜料、水为分散介质的高固体分厚膜涂料,是海洋环境防腐蚀领域中防锈性能的一类涂料,并且很有推广价值。水性无机富锌涂料作为一种零 VOC 的型防腐涂料,已被各行各业所接受,具有广阔的发展和应用前景。近年国外还出现了无机磷酸盐水性富锌涂料,对底材处理要求相对较低,性能。如德国GalvatechLed公司开发的Zinga富锌涂料,含锌 95%,已使用多年,防腐性能好。

  近年国内水性高模数硅酸钾、硅酸锂富锌涂料已在工程上应用,性能也在不断改进完善中。除了水性无机富锌涂料外,厚浆醇酸、水性环氧、丙烯酸改性醇酸或环氧、水性聚氨酯等水性涂料已达到了产业化和实际应用的阶段,在内舱和油水舱中底面配套使用时可大地改善施工环境。但是,因为船舶所处的环境比较恶劣,水性涂料的防腐蚀性能还达不到要求,使得水性涂料在船舶上的应用较少。

  (3)低处理表面防锈涂料

  船舶及海洋设施有许多狭小或不能搬动的部件,维修时往往进行彻底的表面处理,通常处理后仍带有不同程度的锈蚀物,并经常处于高度潮湿及带油(油舱维修时)的状态,需要一种可以在这种低处理表面上直接进行涂装的高性能涂料。这种涂料不但减轻了表面处理的压力,避免了预处理对环境造成的污染,并且节约了很多维修费用,目前国内外各公司均试图开发出能适应低处理表面的通用底漆。

  (4)无溶剂聚脲、聚氨酯涂料

  20世纪90年代以来,无溶剂聚脲、聚氨酯喷涂工艺得到了迅速发展。它一次喷涂厚度可达到 2cm,几分钟即可固化成膜,不受施工环境的影响,适合于要求施工的厚涂平台甲板和弹性地板涂装。但是当务之急是开发与之配套的原材料和施工工艺。为此,近年来国外为适应要求而研制开发了一种新型无溶剂、的防腐及装饰材料:无溶剂聚脲弹性体及其涂装技术。该弹性体具有强度高,柔韧性、耐磨性、抗湿滑性、抗热冲击性、抗冻性及装饰性好等特点,同时也具有耐酸、碱、油、盐及盐雾等多种化学介质的腐蚀和防水等性能,这类涂料已在化工设备及港口设施中得到了广泛应用。国内的海洋化工研究院也开发了相应的体系,其研究水平处于国内领先。

  3.2防污涂料

  船舶和海洋工程结构建设在海洋管线、钢桩、平台等部分,一定会面临着海洋污损生物的侵害与腐蚀,此生物污损而导致的后果严重,是广泛存在的腐蚀类型。因为海洋微生物可以依附在工程设备的表面上,既影响设备外观,也对船舶的正常行驶造成影响,出现提高燃油成本等问题。防污涂料可以比较全面的保护船舶和海洋工程结构,降低和避免海洋生物对其的污损和附着。在实际使用过程中,防污涂料对海洋生物而言是一种有毒制剂,此防污剂能够有效的将海洋工程结构表面上的海洋生物清理掉。防污涂料包括无机类和有机类两种。其中有机类包括有机锡化合物、有机氧化合物等;无机类包括氯化锌、氧化亚铜、氧化汞等[1] 。

  图1 海洋生物污损形成过程(网络版彩图)

  海洋防污涂料的使用由来已久,可追溯到公元前 2000 多年。早的时候,为了保护船底,人类开始将薄铅板包覆在船壳上,后来人们开始懂得将硫磺、砷等与油混合后涂覆在船底,再逐渐发展到采用焦油、蜡和铅覆盖船体。到了公元前 3 世纪,罗马人和希腊人用铜钉来保护铅覆盖物。13 ~ 15 世纪,沥青被广泛用于船舶的保护,甚至有时与油、松香或动物脂混合使用。随着时代发展,铜板开始被用作防污材料,防污效果也有了很大的提高。由此人们意识到铜离子对海生物具有很强的杀灭作用,从而开创了以铜离子为毒料制备船底防污涂料的时代。

  18 世纪中期以来,从聚合物介质中释放毒物这一想法出发,人们开发了不同品种的防污涂料,并且受到了广泛欢迎。1906 年,美国海军造船厂就在该原理的基础上,选用焦油为基料,选用红氧化汞为毒料,配制成防污涂料,结果表明:这种防污涂料的平均防污期限可达9 个月。1926 年,松香被美国海军成功地用于船舶防污涂料中,并且选用铜和汞的氧化物作为毒料,从而使船舶防污涂料的防污期限从 9 个月增加到 18 个月。

  20 世纪 50 年代中期,人们开始将有机锡作为毒料用于船舶防污涂料中。三丁基锡(TBT)具有广谱高毒性,60年代初人们开发出含有 TBT 毒料的船舶防污涂料,并很快进入市场,当时这种广谱杀虫剂还是以游离的形式存在于涂料中,直到 70 年代,人们才开发出一种的有机锡自抛光船舶防污涂料(TBT-SPC),很快就成为防污涂料的主流产品。TBT 防污剂在海水中有一定的溶解度,会对海生物和海洋环境造成破坏,从而影响海生物的生长繁殖,甚至有可能引起畸形,而且能在生物体富集,通过食物链进入人体,对人类的生命造成危害。因此社会逐渐意识到有机锡对海洋生态,甚至是人类的潜在威胁,各个沿海国家也纷纷通过立法来限制有机锡的使用[2-4] 。

  图2 防污剂的发展历程

  1999 年 11 月,在伦敦举行的第 21届海事组织会议通过一项决议,规定把使用 TBT 的期限定为 2003 年1 月 1 日, 从 2008 年 1 月 1 日 开 始,禁止在防污涂料中使用 TBT,即 2008 年后,涂有有机锡防污涂料的船舶允许在海上航行。自此,海洋防污技术进入了的时代,主要的防污涂料公司,如英国涂料公司、丹麦 HEMPEL 公司、挪威 JOTUN 公司、荷兰 SIGMA 公司、美国AMERON 公司等,从 2003 年 1 月开始生产含有 TBT 的防污涂料。因此对新型环境友好型防污涂料的研发刻不容缓。

  目前的防污除污方法主要有物理防污法、化学防污法和生物防污法等,因本身具有的限性,远远不能满足日益增长的海洋开发工作对经济的防除手段的需要。新型环境友好型防污涂料见表。

  (1)无锡自抛光防污涂料[4-5]

  目前应用广泛的低毒防污涂料主要为以丙烯酸硅、铜和锌作为树脂基料的无锡自抛光防污涂料,其基料设计主要借鉴了有机锡树脂的结构设计 : 在丙烯酸树脂主链接枝含硅、铜或锌侧链基团,形成类似于有机锡侧链基团的结构,使含硅、铜或锌侧链基团在海水环境中也可与海水中的钠离子发生离子交换反应而逐渐水解,并溶解至水体中,如图。由于这类新型树脂不含有机锡,具有良好的性,因此无锡自抛光防污涂料也逐渐成为低毒防污技术的研究热点,截至 1996 年,关于无锡自抛光防污涂料的注册专利已达数百项。

  但是,丙烯酸铜、硅或锌无锡自抛光防污涂料的实际使用效果并未达到有机锡防污涂料的使用效果,主要原因是侧链的水解性能受水解过程中树脂玻璃化转变温度变化、吸水性及树脂膨胀变化等因素影响,同时涂料体系中含有松香,导致其光稳定性更高。另外,侧链基团防污作用,需要依靠添加杀生剂来抑制污损生物的附着,如氧化亚铜。

  尽管丙烯酸铜、硅或锌无锡自抛光防污涂料通过与海水发生作用实现杀生剂的有效控释,可满足自抛光防污需求,但是由于其高抛光速率及树脂骨架需海水冲刷的特性,其涂料表面容易形成释出层,往往释出层厚度会随着抛光时间的延长而增厚,造成释出层孔隙路径增长,后期会影响杀生剂的有效渗出,如图。因此该类型防污涂料通常长应用寿命为 3 年,部分可达 5 年,但是无法达到有机锡防污涂料的防污效果。

  随着生物降解材料的发展,人们开始利用生物降解材料的生物降解特性,将其应用于无锡自抛光防污涂料体系。主要采用含醚键或酯键的聚酯聚合物作为树脂基料,利用醚键或酯键在碱性海水中缓慢水解来使聚酯聚合物发生降解,通过其降解作用进行杀生剂控释,同时避免树脂主链残留过多形成释出层,影响杀生剂渗出。

  (2)仿生防污涂料[3-6]

  表面结构仿生

  结构仿生防污的仿生对象主要是大型的海洋动物如鲨鱼、、等或者贝类。其研究重点是利用分子技术,设计制备特定的高分子材料,模拟大型动物的表皮结构和几何形貌,形成一系列的人工表面。这种模拟通常是微纳米级的,而且是多结构的,单一的人工结构都不能多种海洋生物的附着污染。

  其中经典的是借鉴了鲨鱼皮的结构特征。鲨鱼皮是由微小的矩形鳞片组成,鳞片为盾鳞,排列紧凑有序,呈齿状,齿尖趋向同一方向,前后相临的鳞片在边缘部位有重叠现象。这些微小鳞片及其有序排列,使鲨鱼表面比较光滑;同时鲨鱼表皮分泌黏液,形成亲水低表面能表面,但其表皮并不是光滑的,其矩形鳞片上附有刺状突起和刚毛,按照的排列方式形成 V 形微沟槽,同时使海洋生物附着。

  化学仿生防污涂料

  从海绵、、红藻、褐藻中已提取甾类化合物、杂环化合物、生物碱等化合物,明具有防污作用,将这些物质添加到自抛光防污涂料体系,通过自抛光作用,使表面不断更新,宛如不断分泌补充驱避物质的海洋生物表面,达到防污目的。

  近年在化学仿生防污方面的成果是生物酶的研究,如藻类生物所含的钒卤代过氧化物酶。在酶的催化作用下,海水中的过氧化氢与溴化物离子产生少量的次溴酸,分解附着生物的蛋白质,干扰污损生物的代谢,抑制附着生物的变形和生长,从而达到防污的目的。仿生防污涂料的研究不仅开展了海洋生物的模仿,同时也逐渐开始关注人类自身。目前应用于人工脏器制造的高分子材料,需与血液接触,因此需要具有优良的抗凝血性能。由于生物的污损与血管内血栓的形成有很大的相似性,都是从蛋白质或生理物质的附着开始的。基于这一点,开发出了具有微相分离结构的防污涂料。但是该类涂料面临的大问题是如何在复杂的施工现场环境下形成相分离结构,而且如何将微相分离结构控制在一定的尺寸范围内,这些都是值得关注的。

  (3)低表面能防污[5]

  低表面能防污涂料 (FRC) 不含杀虫剂,环境友好性能得到广泛,其研究已经取得很大的进展,并获得了商业应用。低表面能防污涂料主要以有机硅、有机氟污损释放型防污涂料为主,此类防污涂料通过涂层低表面能的特性使污损生物不易附着或附着不牢,容易被水流冲刷掉,从而达到防污的目的。从理论上讲,不依靠防污剂的渗出来防污。

  低表面能防污涂料的代表是阿克苏诺贝尔旗下油漆公司的旗舰产品 Intersleek 系列,利用其专利氟树脂技术,现已开发出三代产品。的一代产品是 Intersleek1100 SR,可以用于温带水域,甚至是速度较慢的航行环境中。其次是 PPG 公司 2014 年 7 月推出的 产 品 Sigmaglide1290,100% 采 用 分子水平的硅氧烷树脂,该涂料所形成的涂层表层硅氧烷密度高,以至于海洋生物感知不到是可以附着的表面,无法进行附着。该涂料采用动态的表面再生技术,利用水作催化剂,使涂层不断恢复到初始的表面能状态,因此克服了低表面能防污涂料随着时间推移受紫外线、太阳光及污染物的作用而劣化失效的缺点。该涂料实现了低表面能涂料的技术突破。Hydrex 公司的 Ecospeed 防污产品是一种玻璃鳞片加强的非硅氧烷体系,基于乙烯酯树脂,涂装后形成酒窝状的坚硬涂层表面,且使船壳的粗糙度降至 20μm 以下。

  (4)纳米防污涂料[4-6]

  由于纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等诸多优良的特性,将纳米材料引入环境友好型抗海洋生物污损涂料可以使涂料得到更加的物理化学性能。此外,通过加入纳米粒子制备出具有微米 - 纳米阶层结构的疏水海洋防污涂料,使涂层表面含有大量的微米纳米乳突、微纳米孔道和凹槽的微观粗糙疏水结构,形成理想的疏水表面,借此提升涂料的抗污性能。

  Ag 具有的广谱抗菌特性,环境友好,、副作用,而纳米Ag 由于其表面效应,抗菌能力是微米级 Ag 的 200 倍以上,且纳米颗粒的尺寸越小,其抗菌活性越高。因此,纳米Ag 材料广泛用于抗菌及抗生物污损;纳米 SiO 2 的加入可使原来涂料的涂膜硬度、抗磨耗、抗划伤及抗污性能多种性能均得到显著提高;纳米 TiO 2 不仅可以改善涂料的成膜性能,而且纳米 TiO 2 在光照射下能产生强烈的氧化能力,将有机污染物降解;纳米级的 Cu 2 O 结合杀生剂制成纳米防污涂料,包裹在基料中的Cu 2 O不会随海水的冲刷而流失,但是可以缓慢地释放出来,达到了防污的效果。纳米 Cu 2 O 可改善与防污涂料中其他组分的相容性,使防污涂料稳定有效地释放防污剂,并可减少防污涂料中防污剂的用量;随着性能的纳米海洋防污涂料的陆续出现,在现有单一添加纳米材料实验的基础上,将几种不同的纳米材料同时添加到防污涂料中进行复配,对于防污性能有一定增强的空间。

  (5)导电防污涂料[6]

  导电防污涂料的作用原理是通过在漆膜表面产生微弱的电流,使海水电解产生次氯酸离子,以达到防污目的。导电防污涂料主要有两种作用方式:一是在船体表面涂覆一层导电高聚物,船体为阴,导电涂膜为阳,通入微电流电解海水,在涂层表面形成次氯酸离子层,从而起到防污效果;二是不通微电流,将电导率较大的掺杂导电高聚物为有效物质的涂料直接涂覆在船体上。

  导电涂料一般分为本征型导电涂料和掺杂型导电涂料。本征型导电涂料有聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩和聚喹啉等。掺杂导电涂料是以高聚物为基础加入石墨、金属氧化物和纳米管等导电物质而具有导电性的涂料。导电涂膜防污技术是一种型的防污技术,对环境,但是由于其受环境等因素的影响比较大,未能在船体大面积推广使用。

  海洋防污涂料的发展趋势是开发环境友好型防污涂料。目前众多型防污涂料中,无锡自抛光防污涂料是唯一获得大规模商业化应用的一种涂料产品,其面临的大问题依然是低效性及有毒性。防污涂料的发展方向应该是低毒、广谱,未来防污涂料的研究方向是将仿生技术和纳米技术相结合的污损释放型防污涂料。

  传统溶剂型防污涂料不仅含有较多有机溶剂,而且添加的防污剂大多是对环境有不利影响的有机物质,违背了防污涂料、低毒的发展方向,因此以天然提取物作为防污剂的环境友好型防污涂料是未来防污涂料的发展方向。

  在仿生技术方面,各国研究者在模仿海生物的表面机体结构、模仿海生物表面渗出物质,以及低表面能仿生方面取得了巨大进步,其中低表面能仿生技术已经获得初步的应用;在纳米技术方面,我国起步较晚,研究较少,可以商业化的产品甚至研究成果更是少之又少,与世界水平还有很大的差距,但在实验室阶段已取得一定进展。将纳米材料与低表面能涂料结合,不但能获得较好的性能,而且符合环境友好型标准。我国也不断有研究人员在低表面能防污涂料中应用到纳米技术,并取得了实质性进展。将仿生技术和纳米技术相结合的低表面能防污涂料将成为 21 世纪防污涂料的主流。

  3.3耐腐蚀材料 [5-8]

  海洋中使用的耐腐蚀材料包括 : 耐海水腐蚀钢、耐腐蚀钢筋、双相不锈钢、钛合金、铜合金、复合材料、高分子材料、高性能混凝土等。金属和钢筋混凝土的使用量大。

  耐腐蚀金属材料是通过调整金属材料中的化学元素成分、微观结构、腐蚀产物膜的性质,实现降低电化学腐蚀的反应速度,从而可以显著改善金属材料的耐腐蚀性。

  美国从 1936 年开始研制耐海水腐蚀钢,到1951年研制成功了“Mariner”钢。法国研制出 Cr - Al 系的耐海水腐蚀钢APS 系列。日本的几大钢厂也已研制出不同的系列,如新日铁 Mariloy 系列钢、JFE 海洋系列钢、三菱制钢 NEP-TEN50与 60、神户制钢所 TAICO R M50A.B.C。德国研发出 HSB55C 钢 (Ni - Cu - Mo系 )。我国从 1965 年起开始研制耐海水腐蚀钢,主要有 Cu 系、P-V 系、P-Nb-R e 系和 Cr-Al 系等类型,如 08PV、08PV R e、10CrPV 等,但与国外比较,我国的耐海水腐蚀钢还有待进一步研发。近年来日本已经在船舶上使用免涂装的耐腐蚀钢,已有 20 多条船采用了耐腐蚀钢,日本在力推荐使之成为标准用钢。此外,运动部件还需要考虑耐腐蚀性与耐磨损性能的相互协调,同时具有耐腐蚀磨损的能力。

  3.4表面处理技术 [6, 8]

  表面改性或称为表面处理,是采用化学物理的方法改变材料或工件表面的化学成分或组织结构以提高部件的耐腐蚀性。化学热处理 ( 渗氮、渗碳、渗金属等)、激光重熔复合、离子注入、喷丸、纳米化、轧制复合金属等是比较常用的表面处理方法。前 3 种是改变表层的材料成分,中间两种是改变表面材料的组织结构,后者则是在材料表面复合一层更加耐腐蚀的材料。

  虽然对于大面积的海上构筑物可以采用重防腐涂料等防护技术,但对于许多形状复杂的关键部件,如管件、阀门、带腔体、钢结构螺栓、接头等复杂结构的零部件,在其内部刷涂层比较困难,传统的防腐涂料无法进行有效保护并很难达到使用要求。因此一方面通过提高材料等级来防腐,例如 : 使用黄铜、哈氏合金、蒙乃尔合金、钛等金属材料来制作复杂的零部件。另一方面,亟需发展的低成本表面处理等防腐技术。

  例如 : 随着超深、高温、高压、高硫、高氯和高二氧化碳油气田尤其是海上油气田的相继投产,传统单一的材料及其防腐技术已不能满足油气田深度开发的需要,双金属复合管的应用正在迅速扩大,即采用更耐腐蚀的材料作为管道的内层金属实现抗腐蚀。

  对于复杂结构部件,常采用化学镀镍进行表面处理。近年来银 / 钯贵金属纳米膜化学镀是一种新的方法,它与基体形成化学电偶,银 / 钯将使基体金属阳钝化或在钝化膜被破坏时在钯提供的阳电流作用下将有的自修复能力,从而起到较好的防护作用。以热喷涂技术、薄膜技术、激光表面处理技术、冷喷涂为代表的现代表面处理技术,是提高海洋工程装备关键部件性能的重要技术手段。

  超音速火焰喷涂 (HVOF) 是 20 世纪80 年代出现的一种热喷涂方法,它克服了以前的热喷涂涂层孔隙多、结合强度不高的弱点。HVOF 制备耐磨涂层替代电镀硬铬层是其典型的应用之一,已应用在球阀、舰船的各类传动轴、起落架、泵类等部件中。近年来,低温超音速火焰喷涂 (LT - HVOF) 以其焰流温度低、热量消耗少、沉积效率高而成为HVOF 的发展趋势。应用 LT - HOVF 可获得致密度更高、结合强度的金属陶瓷涂层、金属涂层。如 : 在钢表面制备致密的钛涂层,提高钢的耐海水腐蚀性能;在舰船螺旋桨表面制备NiTi涂层,提高螺旋桨的抗空蚀性能。

  等离子喷涂是以高温等离子体为热源,将涂层材料融化制备涂层的热喷涂方法。由于等离子喷涂具有火焰温度高的特点,适合制备陶瓷涂层,如Al 2 O 3 、Cr 2 O 3 涂层,从而提高基体材料的耐磨、缘、耐蚀等性能。但是,等离子喷涂制备的涂层存在孔隙率高、结合强度低的不足。近年来发展的超音速等离子喷涂技术克服了这些不足,成为制备高性能陶瓷涂层的具潜力的新方法。

  气相沉积薄膜技术主要包括物相沉积和化学气相沉积。利用气相沉积薄膜技术可在材料表面制备各种功能薄膜。如起耐磨、耐冲刷作用的 TiN、TiC薄膜,兼具耐磨与润滑功能的金刚石膜,耐海水腐蚀的铝膜等。

  激光表面处理是用激光的高辐射亮度、高方向性、高单性特点作用于金属材料是钢铁材料表面,可显著提高材料的硬度、强度、耐磨性、耐蚀性等一系列性能,从而延长产品的使用寿命并降低成本,如利用激光熔敷技术对扶正器进行表面强化来提高其表面耐磨、耐蚀性能。激光技术的另一个重要应用则是对废旧关键部件进行再制造,即以明显低于制造新品的成本,获得质量和性能不低于新品的再制造产品,如对船用大型曲轴和扶正器的再制造等。

  冷喷涂是俄罗斯发明的一种技术,由于喷涂温度低,在海洋工程结构的腐蚀防护中具有潜在的应用价值。

  总之,现代表面工程技术是提高海洋工程装备关键部件表面的耐磨、耐腐蚀、抗冲刷等性能,满足海洋工程材料在苛刻工况下的使役要求,延长关键部件使用寿命与性、稳定性的有效方法,也是提升我国海洋工程装备整体水平的重要途径。

  3.5电化学保护[ 8-9]

  金属 - 电解质溶解腐蚀体系受到阴化时,电位负移,金属阳氧化反应过电位减小,反应速度减小,因而金属腐蚀速度减小,称为阴保护效应。电化学 ( 阴 ) 保护法分两种 : 外加电流阴保护和牺牲阳阴保护。

  牺牲阳阴保护是将电位更负的金属与被保护金属连接,并处于同一电解质中,使该金属上的电子转移到被保护金属上去,使整个被保护金属处于一个较负的相同的电位下。该方式简便易行,不需要外加电源,很少产生腐蚀干扰,广泛应用于保护小型 ( 电流一般小于 1A) 金属结构。对于牺牲阳的使用有很多失败的教训,失败的主要原因是阳表面生成一层不导电的硬壳,限制了阳的电流输出。

  外加电流阴保护是通过外加直流电源以及辅助阳,迫使电流从介质中流向被保护金属,使被保护金属结构电位低于周围环境。该方式主要用于保护大型金属结构。

  近些年来,深海环境下材料及构件阴保护的研究受到了格外的重视。阴保护可以采用牺牲阳方式,也可以采用外加电流方式。从性和管理维护等方面来看,以牺牲阳型的阴保护居多。

  20 世纪 60 年代开始,我国开发了一系列的常规牺牲阳材料,目前无论船舶还是海洋工程结构的常规阴保护都大多采用了国产阳,几乎实现了国产化,并且已大量出口。近年来我国也开发了深海牺牲阳(深海环境)、低电位牺牲阳 ( 高强钢等氢脆敏感材料)和高活化牺牲阳(干湿交替环境)材料,但这类关键部位的牺牲阳材料还是主要国外。

  3.6缓蚀剂

  缓蚀剂是“一种以适当的浓度和形式存在于环境 ( 介质 ) 中时,可以或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物。”一般来说,缓蚀剂是指那些用在金属表面起防护作用的物质,加入微量或少量这类化学物质可使金属材料在该介质中的腐蚀速度明显降低直至为零。同时还能保持金属材料原来的物理、力学性能不变。合理使用缓蚀剂是金属及其合金在环境介质中发生腐蚀的有效方法。缓蚀剂技术由于具有良好的效果和较高的经济效益,已成为防腐蚀技术中应用广泛的方法之一。尤其在石油产品的生产加工、化学清洗、大气环境、工业用水、机器、仪表制造及石油化工生产过程中,缓蚀技术已成为主要的防腐蚀手段之一。

  缓蚀剂可分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂、聚合物类缓蚀剂。

  ①无机缓蚀剂:无机缓蚀剂主要包括铬酸盐、盐、硅酸盐、钼酸盐、钨酸盐、聚磷酸盐、锌盐等。

  ②有机缓蚀剂:有机缓蚀剂主要包括膦酸 ( 盐 )、膦羧酸、琉基苯并噻唑、苯并三唑、磺化木质素等一些含氮氧化合物的杂环化合物。

  ③聚合物类缓蚀剂:聚合物类缓蚀剂主要包括聚乙烯类,POCA,聚天冬氨酸等一些低聚物的高分子化学物。

  参考文献:

  [1] 王路明,海洋材料「M]. 北京 : 化学工业出版社,2008.

  [2] 刘建国,中国科学院海洋研究所,博士论文,2010.

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  [5] 辜志俊,苏方腾,张志刚,等。防海生物污损材科的研究[J]。腐蚀与防护,1999,20(4):166.

  [6] 何庆光,任润桃,叶章基。船舶防污涂料用树脂基料的发展及作用[J]。涂料工业,2009,39(6):51-55.

  [7] 陆刚,余红伟,晏欣,魏徵等 . 船舶防污涂料的研究现状及展望 [J]. 弹性体,2016,26(4):74-77.

  [8] 韩 恩 厚, 陈 建 敏, 宿 彦 京, 刘 敏 . 海 洋 工 程 结 构与船舶的腐蚀防护———现状与趋势 [J]. 中国材料进展 ,2014,33(2):65-76.

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  3 干货 | 海洋新材料之海洋金属钛合金

  21 世纪被称为海洋的世纪。海洋空间与资源不仅已成为世界军事和经济竞争日益激烈的重要领域,而且将成为人类赖以生存、社会借以发展、濒海国家持续安泰昌盛的战略空间和基地。鉴此,各濒海国家,是海军强国,均在以海权建设为核心,为增强控制海洋、维护海洋权益和疆土完整的综合制海能力与开发利用海洋空间的能力而大力发展海军装备、海洋保障装备和海洋工程装备。

  海洋工程用材料,要求具有高强度、耐海水热液腐蚀、抗硫化腐蚀、抗微生物附着、高韧性等特点。而钛金属质轻、高强、耐蚀,对盐水或海水和海洋大气环境的侵蚀有免疫能力,是轻型结构材料,被称为“海洋金属”,是重要的战略金属材料。钛金属在海洋工程中具有广泛的用途,适于做轻型海工装备,是海洋工程领域的新型关键材料之一,因此,充分利用海洋材料——钛及钛合金,将有助于国家海洋战略的发展。钛合金在海洋方面的应用如下:

  1 船舰上的应用

  钛合金用于舰船工业始于 60 年代,比钛在航空工业的应用大约晚 10 年。美国、俄罗斯、日本及中国是早从事钛在舰船领域应用研究的国家。

  A、船体结构材料

  用钛制造的船体与以前用的纤维增强塑料、铝合金、钢等材料相比船体轻,可增加有效载入重量,使用寿命长,几乎不需要维修,且易于清除表面附着的海洋生物。如日本钢铁公司、Toho 技术公司和 Eto 造船公司建造的钛渔船,其船壳、甲板和结构件均用钛制造。日本日生工业公司制造的“泰坦号”快艇船长约 12 m,船体形状是漂亮的三次元曲线,可大程度减少航行阻力。

  B、舰船泵、阀、管道及其他配件

  舰艇上的泵、阀及管道,由于工作条件恶劣,使用铜、不锈钢制造管路只有 2 ~ 5 年寿命。钛具有优良的抗腐蚀和剥蚀破坏能力、良好的屈服强度和较低的密度,因此,可以用它来制作薄壁、小直径管路、阀及其他配件等。用钛材制造舰船的管路和配件,不但可以减轻重量,而且还可显著延长系统寿命并提高使用性。如钛冷凝管与B30 冷凝管相比密度降低近 1/2。军舰使用钛合金管道和设备的经验表明,钛合金材料无论是在机械强度方面,还是在耐海水腐蚀方面都有很高的性。钛合金管道、阀门、泵及其他配件等产品的腐蚀寿命不小于 1.2×105 h,服役期限不少于 40 年。钛合金制各种泵、阀、管的使用寿命远远大于铜或不锈钢制品。

  C、动力驱动装置

  用钛合金制作舰船的螺旋桨和桨轴可以提高推进速度,延长使用寿命。美国已经在多种舰船上使用了钛合金螺旋桨。如美国的水翼艇上就使用了直径为 1500 mm、四叶可拆式超空泡钛合金螺旋桨。钛合金也是舰船喷水推进装置的材料。日本的鱼雷艇“PT-10”号就是采用 Ti-6Al-4V 合金喷水推进装置,在转速不变情况下,轴径由 95 mm 减少至 75 mm,重量减轻了 600 kg。俄罗斯制造的原子动力破冰船的动力装置也使用了钛制蒸汽发动机。使用钛合金可使其发动机使用寿命延长数 10 倍以上。此外,在舰船发动机部件如发动机盘和转子叶片上也使用了大量钛合金材料。使用钛合金动力推进装置,还可以克服采用铜合金所造成的航行时切割地球磁力线而产生较大的感应电流和不利于扫除磁性水雷的缺陷。

  我国在 60 年代就进行了螺旋桨的研究,于 1972 年研制成水翼快艇螺旋桨,至今已生产直径为 450 ~ 1100 mm各类钛合金螺旋桨,大可生产直径为1200 mm,质量达 130 kg 的固定钛合金螺旋桨。我国研制的 25 型鱼雷快艇选用钛合金代替了原来的 -27 钢和铜合金,重量减轻了 30% ~ 40%,寿命提高了数倍,无需表面涂层,海洋生物容易清洗,且维修保养方便。

  D、热交换器、冷凝器、冷却器、蒸发器

  热交换器、冷凝器、冷却器、蒸发器的管线系统、阀等均可采用钛制造,用钛制造的设备的无维修使用寿命可达100000 小时以上,且不会释放有害物,对环境友好,而铜基合金由于腐蚀会对环境释放有害的铜离子。2016 年 10 月份国家重点研发计划项目《低成本高耐蚀钛及钛合金管材与高品质钛带制造技术开发及应用》在昆明启动,项目由昆明钢铁控股有限公司下属的云南钛业股份有限公司牵头承担。该项目为满足国家战略需求,以海洋石油钻井平台、海水淡化、大型船舰工程等重大工程为应用背景,针对我国在钛及钛合金管材的开发与应用方面与国外存在的差距,以及急需突破的相关制造技术,通过研发实现工程应用。

  E、声学装置

  在海水中,无论是光波或无线电波,其衰减都远比声波的衰减大。因此,在开发利用海洋的事业中,在舰船、鱼雷搜索、探测水中目标时,人们广泛利用声纳。而在声纳设备中,又需要各种不同性能的声学材料。其中,舰艇、鱼雷的声纳导流罩以及高压透声容器的壳体采用水声透声结构材料制作。

  一般地,在船舶声纳换能器外面安装流线型声纳导流罩的目的是减小舰船运动时产生的水动力噪音,水声设备有效和正常工作,从而提高声纳的作用距离。声纳导流罩有良好的透声性能,使水声信号通过时只有很小的损耗和畸变。依据水下、水面运用的需求不一样,目前我国水在役艘艇声纳导流罩所选用的壳板透声资料根本有两种,一种是不锈钢,一种是纤维增强的玻璃钢。俄罗斯过去也选用玻璃钢,但是后来大多采用钛合金。钛合金由于透声性能好,国外许多大型战斗舰艇如俄罗斯现代级,其声纳导流罩采用钛合金制造,被运用于俄罗斯“库尔斯克号”、“钛板明斯克”、“基辅”号航空母舰的声纳体系中。

  2 深海潜水器

  作为我国“863”计划重大专项,由中国船舶重工集团公司 702 研究所研制成功的7000米潜水器长8米、高3.4米、宽 3 米,用的钛合金材料制成,在7000 米的深海能承受 710 吨的重压,运用了当前世界上的高新技术,实现载体性能和作业要求的一体化;钛合金载人球壳是深潜器的和重要的部分,位于深潜器前方可乘坐 3 人的钛合金载人球壳能承载 700 个大气压的压力,实现了与航天相同的生命支持系统。

  3 凝汽器

  据联合国教科文组织出版物估计,全世界海洋能总量为 766 亿 kW。海滨电站和核电站中凝汽器是重要大型设备,冷却介质是海水。传统使用钢及铜合金材料制造,但抗海水腐蚀性差,使用寿命短。在海水中,是污染海水的作用下,铜合金凝汽器容易发生点蚀、孔蚀、应力腐蚀和疲劳腐蚀现象,导致设备泄漏,造成重大经济损失。国内外实践明,电站的凝汽器采用钛材是合适的。全世界电站装机总容量约2×107 MW,火电站和水电站约 5000多座,采用钛凝汽器约占 3% ~ 4%,核电站 380 多座,采用钛凝汽器约占30%,欧、美、日本等国电站都普遍使用钛凝汽器。我国台州电厂、镇海发电厂、秦山核电站、大亚湾核电站等均采用了全钛凝汽器。滨海电站用钛凝汽器具有较多的性:可以就地利用海水作冷却介质;耐蚀性好,寿命长;热交换效率高、经济效益好;性能高、减少停电检修时间、生产效率低等。

  4 核潜艇

  俄罗斯在建造钛合金核潜艇技术上处于领先,也是用钛合金先建造耐压壳体的国家。从 20 世纪 60 年代起,俄罗斯研制的核潜艇已有 4 代,世界艘 K162 号全钛核潜艇于 1968年 12 月下水,已运行了 30 多年,到过各大洋和海域,经受了不同载荷和环境考核,从未出现过事故。俄罗斯于1970 年建造艘“ALFA”级核潜艇,70 ~ 80 年代又相继造了 6 艘,每艘用钛约 3000 t,大下潜深度 914 m,即轻又快,机动性能良好。钛在船舶上使用的典型例子是俄罗斯台风级核潜艇,它拥有钛金属制造的外壳,因军事需要,采用双壳结构,其双层外壳共用钛9000 t,使其具有了无磁性、下潜深、航速快、噪音小、维修次数少等优点。

  由 美 国 西 南 研 究 院(SouthwestResearch?Institute(SWRI)) 制造的载人深海潜艇外壳是由 ELITi-64?制造的。这种新型潜艇球体的内径为 2.1 米,工作空间较大,可容纳 3 人,在海水中的大工作深度可达 6500 米。

  5 深海空间站

  深海移动空间站将主要用于进行海洋科学探索,被喻为海洋里的“天宫一号”。从上世纪 60 年代起,美国和前苏联都陆续完善了深海空间站体系。2000 年,俄罗斯公布了本国深海空间站的民用建设,其针对性很单一,主要针对北冰洋的石油开采。我国于上世纪90 年代提出深海空间站的概念,旨在和平开发和利用海洋资源。已经建成的深海空间站试验艇和正在建设的小型深海移动工作站都是我国自主研发的。深海空间站的建立都离不开钛及钛合金关键材料的支撑。在《“十三五”国家科技规划》中,再一次提出“科技2030 重大项目”深海空间站,并且明确立项。而空间站主要建造材料为钛合金,初步测算一个主站建设将消耗 4000 多吨毛料。

  6 海水淡化

  海水淡化已成为中东等水资源缺乏地区获取淡水的主要方式。在海水淡化生产方法中,性高、应用多的是多级闪蒸法,该方法的设备主要由海水加热、热回收部冷凝器、热输出部冷凝器、通风凝结器和喷射压气机等部分构成,热交换部位使用了大量的传热管,原用铜合金管,由于铜合金不耐腐蚀,目前已被钛管所代替。

  海水淡化装置中的蒸发器接触高温海水,蒸发后盐度增加。钛合金耐高温离子腐蚀,可广泛用于海水淡化装置的蒸发器,同时,钛对氯具有很强的抗腐蚀性,是海水淡化设备换热器的首选材料。随着沿海地区石油化工、电力等行业的迅速发展,用海水取代日益紧张的淡水作为工业冷却介质,可以节约大量的淡水资源,获得显著的经济效益和社会效益。但是由于海水腐蚀性强,当管束采用普通碳钢或不锈钢时,海水作为冷却介质会对管束产生严重腐蚀,显著降低热交换器的使用寿命,不仅增加了设备的更换次数,也会由于设备失效引起装置停工过于频繁,从而使经济效益降低。一般情况下,为解决这一问题,需要对管子进行材料升级,升级材料常用钛管。

  在钛材料选择方面,应用广泛的是工业纯钛 ASTM?Grade2,事实表明 Grade1 和 Grade2 等工业纯钛在天然水、海水和各种氯化物中具有的抗应力腐蚀裂纹影响的能力;而温度比较高的海水加热器使用有较高抗腐蚀性的 Grade7 或 者 Grade12;Grade16(Ti-0.5% Pd)具有更高的抗腐蚀能力,但是成本比较贵。另外,在海水流速为3 ~ 5m/s 的钛制海水淡化设备中,生物污堵现象是轻微的,钛换热器的污堵系数约为 0.95 ~ 0.99?。

  选用工业纯钛 TA1 无缝管做闪蒸器的冷凝管和盐水加热器的热交换管,管板选用了 TA1+16 MnR+316 L 双面钛复合钢板,这是因为钛质轻、耐蚀、具有高强度,是良好的抗海水腐蚀材料,使用它的性高;其次,使用钛复合钢板可以减少钛的使用量,且能满足使用要求,降低装置造价。

  我国西北有金属研究院、北京有金属研究总院等单位也先后开发出了一系列海洋工程用耐蚀钛合金,如Ti75、Ti31 和 Ti631。

  7 海上钻井平台

  钛合金具有高强度、低密度、优良的耐蚀性和良好的韧性,因而使其成为海洋钻探系统用设备如立管、钻管及锥形应力接头等的好选择。在更多情况下,钛和钢的复合应用对海上钻探系统成本的降低和效益的提高具有很大的贡献。

  在过去几年中,钛合金构件在海上石油钻探系统上的应用显著增加。钛合金使得钻井设备可以进入更深的水里和井里,包括温度更高和更具腐蚀性的环境中。以Ti-6Al-4V为基的钛合金,具有物理、机械和腐蚀等佳的综合性能,对于海上钻探构件而言具有更大的吸引力。

  Ti—6Al—4V 基合金在海上钻探系统应用的主要有以下几种构件:

  (1)海上钻井立管

  钻井立管使用钛合金,除了减重外,还具有较好的损伤容限、易于用传统技术进行检查等优点。首次在海上大量使用钛合金钻井立管的是北海油田。虽然钛在立管上的使用取得很大成功,但全钛立管的市场却有限。由于经济原因,实际上多使用的将会是不锈钢/钛或复合材料/钛的立管。

  (2)钻管

  在短距离钻井中(曲率半径 18m 以内),传统的不锈钢管过早地出现转动疲劳和物理磨损,因而美国RTI 钛金属公司开发了由 Grade5 合金与标准 Cr-Mo 钢接头连接而成的钻管。这样设计避免了工具卡死和磨损并了其韧性和疲劳寿命。1999 年,美国已用外径为 73 mm 的钛合金管成功地钻成了10 口曲率半径 18 m 的油井。近来,又用外径为 63.5 mm 的钛合金钻管钻成了曲率半径为 12m ~ 15m 的油井。另外,钛合金的无磁性也是吸引人之处,使得油井勘探不受磁性的影响。在长距离钻井中,采用钢管,其钻井深度在垂直方向只到 6.1km,水平方向为 7.1km-9.1km,而采用钛管材后,其垂直方向可达9.1km。大直径钛管的使用,使得钻具吊起所需的力减少了约 30%,扭矩减少了 30%~ 40%,并克服了液压传动装置的限制。

  (3)钛锥形应力接头

  金属锥形应力接头相对于橡胶/铜等柔性接头而言,设计紧凑,易于检查,气密性好,可在高温下使用等,钛的锥形应力接头,其长度只有钢的 1/3,成本与钢的相差无几,甚至更低。RTI 已设计和制造了Grade 23 和 Grade 29 合金应力接头,并安装在墨西哥湾和北海的钻井平台上,由于相对较低的成本和成功应用实例,钛制应力接头市场呈现出持续增长的势头。

  钛以及钛合金有着多的优势,但是对于在船舶及海洋工程装备上的应用而言,还属于一种新型的材料。为了促进钛以及钛合金未来能够实现进一步发展,2016 年海洋工程用钛纳入国家新材料发展重点专项,建立了海洋工程用钛合金材料及技术研究、应用研究及评价平台,可大力推动海洋工程用钛材料的跨越式发展,提升我国海工装备的技术水平升级和发展;在 2017 年的上,会议代表再一次提出大力发展海洋工程用钛合金材料,以期从国家层面上推动海洋工程是舰船用钛设备的设计准则、技术体系、应用技术标准、规范;大力开发钛合金低成本化生产技术,优化和完善我国船用钛合金体系,建立船用钛合金性能数据库,为海洋工程用钛及钛合金的选材提供的数据支持。

  4 干货 | 海洋新材料之深海浮力材料

  21 世纪是海洋的世纪,世界各国正在调整自己的海洋以及海洋领域的种种举措,加大对于海洋资源的开发与利用。对深海资源进行勘探开发,主要依赖于水下开采作业装备的研究和制造。浮力材料能为深海水下作业装置提供尽可能大的净浮力,在水下起到浮力补偿的作用,是深海开发装置的重要配置材料。

  浮力材料简介

  浮力材料具备高强度、低密度、低吸水率等的性能,因此广泛应用在海洋、航空航天等领域,其中,重要的应用是装配在深海装备上,为其提供浮力和设备的平衡。海下环境复杂多端,海深每增加 1000 m,压力就相应的增加 10 MPa,因此,根据应用海深的不同,所采用的浮力材料密度、强度等性能均有所不同。

  我们通常把固体浮力材料分为两类:

  一类是包括常见的浮筒、浮球及木材或橡胶制作的浮力材料,我们统称为传统浮力材料;传统的浮力材料一般低密度汽油、氨、硅油等液体浮桶、泡沫塑料、泡沫玻璃、泡沫铝、金属锂、木材和聚烯烃材料等。封装的液体浮桶易漏,容易污染海域,泡沫塑料、泡沫玻璃、泡沫铝和木材的模量、强度较小,不能满足深海使用。金属锂的强度和模量能满足深海使用,但是其与水反应,且价格较贵。浅海用浮力材料通常采用软木、浮力球、浮力筒及具有一定强的合成泡沫塑料或合成橡胶。

  另一类是一种强度高、密度低的材料,我们称其为高强轻质浮力材料,它是复合材料的范围之中的,固体浮力材料的浮力调节介质包括气体空穴、空心微球、中空塑料球或大径玻璃球组合。根据浮力调节介质的不同可以分为以下三大类:

  化学发泡法浮力材料

  化学发泡法浮力材料是利用化学发泡法制成的一类泡沫复合材料,即利用树脂固化热使化学发泡剂分解产生气体,分散于树脂中发泡,然后浇铸成型。

  特点:可根据使用要求调整发泡剂用量形成不同密度的化学发泡法固体浮力材料,具有质轻、隔热、隔音、减震等优良性能。

  常用的材料:主要有聚氨醋泡沫、环氧泡沫塑料、聚氨酷环氧硬质泡沫、聚甲基丙酰亚胺泡沫等。

  主要应用领域:水面或浅海等领域。

  中空微球复合泡沫浮力材料

  中空微球复合泡沫浮力材料是由树脂作为基体材料,填充浮力调节机制,经加热固化成型得到的复合材料。目前性能优良,使用广泛的浮力调节机制是空心玻璃微珠。

  特点:

  1、纯复合泡沫固体浮力材料具有可设计性,通过调整空心微球的粒径大小以及填充量可设计出不同密度和力学性能的固体浮力材料;

  2、具有低密度、高压缩强度、低蠕变和良好的耐水性能以及的隔热隔音和电性能等特性,可满足不同使用的要求。

  主要应用领域:主要应用在海军舰艇、水下平台、深海探测设备、深水设备的保护罩、水下管道连接和电缆牵引。

  轻质合成复合泡沫浮力材料

  为了使浮力材料的密度进一步降低,在复合泡沫浮力材料中加入了一些大直径由高强度纤维合成的空心球,由空心球﹑空心玻璃微珠和环氧树脂组成的复合泡沫材料称为轻质合成复合泡沫材料,又名三相复合泡沫材料。

  特点:相比于两相复合泡沫材料,三相复合泡沫材料的密度更低,同时意味着耐压强度低,这是由于三相复合泡沫材料的微球填充量增大,填充的环氧树脂减少,使得材料的性能主要取决于微球,但其强度要高于一般的化学发泡浮力材料。

  主要应用领域:三相复合泡沫材料可以应用于强度要求不是很高的场合,一般在水下 4000 m 内水深区适用。

  由于材料的不同,固体浮力材料各有各的特点,在不同的领域中发挥着不同的用途,化学发泡材料、轻质合成复合塑料较多的应用于海面或者浅海勘探设备,而中空玻璃微珠和树脂基体复合而成的复合泡沫材料则更多的用于深海勘探设备上,因为它的密度相对较小,强度相对较大,比较适用于深海环境。

  深海用浮力材料的性能要求

  深海装备使用的材料应具有耐水、耐压、耐腐蚀和抗冲击的特性。根据深海开发装置的性能、使用条件,深海探测用浮力材料满足如下要求:

  (1)静水压力(潜器每潜深 100m, 水压增加 1Mpa),不会在规定的使用深度以内造成破坏,即抗压条件;

  (2)浮力材料的密度尽可能的小,使其单位体积提供尽可能大的浮力,从而提高无人潜器的工作性能;

  (3)低的吸水率和高体积弹性模量,使它在较大的水压下能提供稳定的浮力,潜器的工作。

  通常浮力材料的选择对于整个水下作业系统,在海洋探测与海洋开发实际应用中,通常主要有三种:聚氨酯泡沫材料、共聚物泡沫材料和复合泡沫材料。三种常用固体浮力材料的特性和应用特性对比见下表。

  国内外浮力材料研究概况

  高强度浮力材料在深海作业系统中起到为关键的作用,所以美、英、日、俄等工业强国在二十世纪 60 年代就开始进行研制,并已在民用、商业及军事领域得到了广泛应用,如海底埋缆机、声学多普勒流速剖面仪平台、零浮力拖体、无人遥控潜水器、载人潜水器等。

  国外的固体浮力材料的主要制造商有:美国的 Emerson& Cuming 公司,Flotec 公司,欧洲 Trelleborg?Offshore 公司、Flotation?Technologies 公司、Marine?Subsea?Group 公司、英国CRP集团、法国LA?SEYNE?SUR?MER、乌克兰国立海洋技术大学、日本海洋技术中心、俄罗斯海洋技术研究所等。

  目前,深水浮力材料制备技术主要为美国、俄罗斯、日本等国所掌握,在市场上形成销售。国内浮力材料与国外相比,耐压强度低,性能差,大工作深度与国外产品有巨大差距。

  在国家的鼓励支持下,2000 年以来国内相关科研院所及高校许多学者采用轻质材料(陶瓷微珠、空心微珠)研制了多种类型固体浮力材料,比如:哈尔滨工程大学、北京航空航天大学、浙江大学、北京科技大学、中国海洋大学、武汉理工大学、国家海洋技术中心、西北工业大学、中科院理化技术研究所、中国船舶重工集团七一零研究所和七二五研究所等,大多处在实验室研究阶段。

  虽然我国在该领域已开展了多年的相关研究,但在深潜用固体浮力材料性能方面仍落后于国外水平。近年,国内能够批量生产的有以下几家:青岛海洋化工研究院、湖北海山科技有限公司、台州中浮新材料科技股份有限公司、河南泛锐复合材料研究院。随着海洋技术的开发,深水浮力材料的应用前景广阔,开展高性能深水浮力材料及应用技术的研发和产业化生产,替代产品,具有较大的市场机会,且更具有重要的科学意义和现实经济意义。

  固体浮力材料应用领域

  与传统浮力材料相比,密度小﹑耐压强度高﹑耐候性好﹑吸水率少﹑稳定性好的固体浮力材料,一经问世就在海洋技术领域显示出无可比拟的优势。此外,固体浮力材料还具有的可加工性能,通过锯﹑刨﹑车等加工手段,可加工成任意形状,满足实际使用要求,这不仅大大的提高了效率,而且节约了成本,解决了传统浮力材料不可再加工的特点,成为 21 世纪的新型特种海洋工程材料,广泛应用于深海运载和作业装备﹑海上石油系统﹑海洋调查监测系统﹑海洋采矿系统﹑浮标系统等海洋领域。

  固体浮力材料在深海运载和作业装备的应用

  近几年,随着海洋战略资源的不断提高,世界各国开始纷纷研制深海运载和作业装置,如水下机器人﹑载人潜水器等。水下运载系统对于海洋开发和利用具有重要的意义。

  为了满足在深海工作的使用要求,水下运载系统的浮力材料一般为高性能固体浮力材料。由高性能固体浮力材料制备的水下运载系统,不仅能够下潜到更大的深度,提高有效载荷,减少能耗,而且还能保持水下稳定的工作状态,是 21世纪深潜技术中的重要组成部分。

  固体浮力材料在海洋石油系统的应用

  为了石油勘探装置在深水中的稳定工作,需要安装固体浮力材料,为其提够的静浮力。因此,固体浮力材料广泛应用于水下浮体模块﹑管线弯曲保护浮体﹑海缆及管线保护﹑海洋钻井立管浮体﹑电缆及管线保护浮体﹑隔水管浮体﹑井口保护盖浮体﹑水面浮体﹑平台浮体﹑储油罐浮体等海洋石油开采当中。

  固体浮力材料在海洋调查监测系统的应用

  海洋观测仪器长期在恶劣的海洋环境中工作,这就需要对其提供必要的保护以及能够持续提供静浮力的浮力装置。前期的海洋观测仪器一般通过空心金属桶﹑玻璃球提供保护和浮力,但存在使用不便﹑浮力小等缺点。固体浮力材料不仅密度小,能够提供超群的浮力,而且耐压强度高,对仪器起到保护作用。因此,固体浮力材料已经逐渐取代传统材料,成为海洋调查检测系统重要的组成部分。

  固体浮力材料在海洋采矿系统的应用

  海洋矿产资源十分,仅仅太平洋的储存量就高达 1.7万亿吨,其中包含大量锰﹑镍﹑铜﹑钴等珍贵金属资源。因此,深海开采技术已经得到各国越来越多的重视。深海开采包括矿产的采集﹑输送系统﹑制备装载系统和检测系统等,是一个多环节复杂的系统工程。

  固体浮力材料在海洋采矿系统中主要为机重调节部件,调节装置的浮力状态,装置在水下正常稳定工作。因此,固体浮力材料在海洋采矿系统中发挥重要的作用。

  固体浮力材料在浮标系统中的应用

  海洋浮标是以在海上的观测浮标为主体水上运输和航行的重要观测站。由高强固体浮力材料构成的浮标具有耐候性好﹑﹑实用性强﹑便于维护﹑经济性高等特点,广泛应用于浮标系统中。

  结语

  浮力材料是深海探测与海洋开发重要的配套材料,是发展现代深潜技术的重要组成部分。经过多年的不懈努力,我国已经形成了具有自主知识产权的浮力材料系列产品,并得到了广泛的应用。但由于其核心原料——高性能空心玻璃微珠的缺乏,使得浮力材料性能与国外相比仍有一定的差距,且规模化程度小,生产效率低。下一步研究方向是研制出高性能的商品化的浮力材料,与世界水平保持同步,地服务于国家深海探测和海洋资源的勘探开发。

  5 干货 | 海洋新材料——隐身材料

  目前,隐身技术作为提高系统生存、突防,尤其是纵深打击能力的有效手段,已经成为集陆、海、空、天、电、磁六维一体的立体化现代战争中重要、有效的突防战术技术手段,并受到世界各国的高度重视。本文将从研究进展,发展方向、应用分析等多角度深度为大家解读海洋隐身材料。

  被发现等于被消灭——是现代军事中一条颠扑不破的真理。随着各种新型探测仪器和攻击武备的出现,水面舰艇在未来海战中的生存出现了重大危机,这就使如何有效提高舰艇的隐蔽性成为各海军大国的研究重点。隐身技术就是研究如何控制、缩减水面舰艇的特征信号,以降低声纳、雷达、磁探仪等探测系统的发现距离、减少以特征信号为引信的制导的命中概率,从而提高舰船的生存能力、突防能力及作战效能的技术[1] 。

  作为海上(海面和海水中)特定环境下的目标———舰艇,它的可探测性特征除了敌方探测雷达的散射回波和舰艇自身的红外辐射之外,还有舰艇的噪声等信息。因此,对舰艇的探测,主要是采用雷达、声纳和红外信号来探索和发现目标。因此,海上舰艇的主要隐身手段也是从降低雷达,声纳和红外信号出发的[2] 。

  1 海上隐身技术手段

  (1)降低目标(舰艇)的雷达回波。

  雷达在工作时,向目标区域(空间)发射电磁波,该电磁波遇到信号后便会被反射回来,雷达接收到该反射信号,就会发现目标。①使照射到目标上的雷达波反射到其他方向,不能返回雷达处,从而使雷达接收不到目标反射的信号。例如,可通过改变舰艇的外形来实现(改变外形用曲面板代替平面板;改变各部结构设计成倾斜式侧面;改变各部结构采用倒角连接;减少外露的装备和设备)。②将照射到目标上的雷达波强烈地吸收掉,使返回到雷达处的信号变得其微弱,以致于雷达检测不到目标的反射信号,从而发现不了隐身目标。例如,借助的、能强烈吸收雷达波的材料(吸波材料、透波材料及涂料),使照射到目标上的雷达波强烈地吸收掉,而返回到雷达处的信号变得其微弱,以致于雷达检测不到目标的反射信号,从而发现不了隐身目标。

  (2)降低目标(舰艇)的声纳回波。声纳是在水下发现目标的重要工具。声纳分为主动式和被动式两种。主动式声纳自己发出声波,并根据目标反射的回波来发现目标。可用吸音涂层等手段吸收声波达到隐身效果。例如,在舰体表面采用消声瓦或涂敷吸音涂层就可达到隐身目的,像美国、俄罗斯、英国等国有不少核潜艇都在壳体上安装了消声瓦,从而把吸收敌方主动声纳和降低本艇的辐射噪声二者相互结合起来,使艇体形成一个良好的无回声层来达到隐身的目的;或者在壳体表面涂敷上一层吸收对方主动声纳声波的涂层,减弱消除反射声波。被动式声纳自己不发射声波,它主要搜索来自目标的声波,隐蔽性好,侦察距离远,但不能探测不发声的静止目标。例如,舰艇要隐身就尽可能降低和屏蔽舰艇自身的噪声。

  (3)降低目标(舰艇)的红外辐射。降低舰艇的红外辐射,其目的就是降低舰体是其热点的温度,使其接近于周围环境的温度,从而使红外探测系统发现目标而达到隐身。例如,可将主排气口设置在水线以下,在废气管路四周加装冷空气管路进行冷却,或设置从废水中回收热能的装置等来降低发动机排气、排水温度;在发动机与其舱壁之间喷射冷空气,或在主机舱安装冷却降温装置等来降低主机舱温度;在烟窗内加装隔热吸热装置和红外辐射挡板,或加装冷却系统等来降低烟窗温度。在舰体表面涂敷热层,减弱对太阳能的吸收和辐射,来降低舰体表面的温度;对等装置采用隔热垫隔热(加盖隔热垫或热屏蔽层)。

  此外随着技术的不断发展,舰艇隐身还包括降磁隐身和尾流场隐身技术[3] 。

  (4)磁场隐身技术。由于水面舰艇船体及设备普遍采用钢制材料,在地磁场作用下,其建造和航行过程中分别产生固定磁场和感应磁场,可被敌方磁探仪轻松测到,亦有可能发敌方磁性水雷。因此磁场隐身就是对舰艇进行“消磁”。消磁的主要任务是设法减小舰艇磁性,力求使舰艇磁性磁场及磁场梯度减小到程度,其主动措施是控制舰艇上装置的磁性材料如钢、铁的数量,尽量利用非磁性复合材料制造船身和其上的子系统。被动措施包括测量舰艇本身和所载物体的铁磁质量和减少磁特征。

  (5)尾流场隐身技术。舰船尾流是由于船体的运动、螺旋桨或喷水推进器对海水的扰动产生的,其特点为范围大,持续时间长,不易消除,不易伪装,进行人工干扰检测则更为困难。但是采取一些措施来减小尾流却是可能的。例如优化船体型线、设计性能优良的螺旋桨、控制巡航速度等。另外可以应用边界层控制技术来减低舰船产生的尾流。边界层控制技术是利用活性覆盖层、聚合物添加剂、高分子喷射和汽化等方法来抑制尾流的湍流度,也可以通过涡流消除器、减振器和吸除装置进行涡流控制,从而达到减小尾迹场的目的。

  2 世界有名的隐身舰艇

  世界上艘隐身的“拉斐特”号隐身护卫舰已经正式在法国海军服役。其隐身技术的特点为造型线条简洁流畅,舰体顶部向甲板倾斜,结构的连接部分采用倾斜角度圆滑过渡;部分天线设备被流线型桅杆隐蔽;几乎外置设备都放在舰体内;舰桥由吸波合成材料制成并涂有吸波涂料。“斯麦杰”号水面效应船汇集了瑞典海军在隐身技术方面的各项成果。其将减小雷达反射面积置于整个隐身性能的首位;船体采用轻型玻璃钢夹层结构,减少了红外辐射和磁性等;采用喷水推进系统,使流体动力噪声大为降低。

  美国在完成一艘用来展示隐身技术的演示船“海影”号研究之后,利用其研究成果将研制隐身航母 CVX 的计划提上了议程。CVX 的隐身技术包括改变船体形状、使用复合材料、雷达嵌装于船体表面内和重新设计上层建筑,其塔台设计成具有隐身结构的扁平菱形。另外,CVX 设计考虑到减轻重量、缩小体积、加快航速,为隐形创造了条件。美国计划建造的“双 M”型隐身船设计方案是在综合考虑了“海影”号及其他隐身战舰的隐身技术后提出的,将成为目前隐身舰船的设计典范。

  英国“海幽灵”号隐身护卫舰是继瑞典的“斯麦杰”号、美国的“海影”号之后出现的又一“真正的隐身舰艇”。其隐身特点为:船首部分可大大减弱雷达电波的反射效应,同时也减少了海浪的阻力;舰上装有特制的喷雾自卫系统,喷出的细密水雾能将舰艇的光反射和红外辐射迅速遮盖起来;此外,该舰还通过在关键部位敷设吸波和透波材料,使用复合材料隔热吸音,采用低截获概率电子设备和对电子设备进行屏蔽,以及改用低磁材料建造舰体等措施进一步提高舰艇的隐身能力。

  德国 MEKO 型护卫舰的第三代采用了隐身技术。该舰采用了研制的复合材料,取消了传统桅杆和雷达天线,使装备、雷达天线等与舰体成为一体,并巧妙地将传感器内置于一个“乌鸦窝”桅杆内,外表设计成低矮广顺的流线型,上层建筑与舰体成的 X 型。在红外隐身方面,该舰采取了冷却废气、水膜和水幕冷却舰体结构、屏蔽空调装置的排气口等一系列措施。该舰是目前世界上隐身技术较好的水面舰艇,据称现役的探测装置基本无法探测到。

  中国 054A 型护卫舰是中国海军目前装备导弹护卫舰,也是我国大型水面作战舰船建造能力的典型代表。相比老旧的 053 型系列护卫舰,054A型护卫舰在 054 型护卫舰的基础上有了更大的改进,采用了集成化的多功能桅杆、导弹垂直发射装置,尤其是在舰体的设计上,突出了隐身能力。054A 型护卫舰采用长上层建筑、前后桥楼的船型结构形式,外型设计威武美观,RCS较以往中国海军的水面舰船较大的改善。其自身红外特征、自身噪声也降低到较小的范围 ; 自消磁系统的采用,能有效降低磁性量值,提高对抗磁性水雷的能力。

  3 美国隐身材料发展现状[4-6]

  在舰用隐身材料领域,美国在多个领域都取得了进展。在声隐身材料领域,2011 年 2 月,美国伊利诺伊大学的科学家研制出一种水下声学隐形外罩。水下物体在其遮挡下,甚至可以骗过声呐和其他超声波探测仪的探测。这种声学隐形外罩是由设计的材料制成,可以在特定空间控制声波并将其弯曲或扭曲,能够遮挡40KHZ-80KHZ的声波范围。

  在当今的舰艇建造与设计中,隐身能力已经成为一项重要的衡量标准,而决定隐身能力强弱的,是隐身材料问题。同样,美国在红外隐材料领域也取得了突破。2005 年 7 月,美国威廉斯公司研制的碳 - 碳复合材料适用于装备的高温部位,能够很好地抑制红外辐射并吸收雷达波,在发动机部位采用的致密炭泡沫层可以吸收发动机排气的热辐射。在多波段隐身材料领域,美国正在积进行研究,其水平已经达到可见光、近红外、中远红外和雷达毫米波四段兼容。

  除此之外,美国海军还采用混杂纱PEEK 结构隐身材料制造潜艇艇身,对吸收和屏蔽电磁波有着很好的效果。美国海军军械实验室正在研究利用智能隐身材料制造发动机罩,从而减少噪声信号,达到声学隐身的目的。2009 年 3 月,美国杜克大学制作的隐身材料可以引导声波“转向”,避开仪器探测,从而物体被发现。

  不仅仅美国在隐身材料领域的研究获得了成果,其他国家的发展也值得注意。2001 年 5 月,俄罗斯针对中小国家的需求推出了廉价小型舰艇,即“幻影”级导弹艇。在该型导弹艇上,涂有大面积的对雷达波具有吸波作用的涂料,达到了很好的隐身效果。采用这种隐身技术之后,“幻影”级导弹艇的雷达反射面积比传统小艇少了 60%。

  日本在研制铁氧体涂料方面处于世界领先,该国将导电玻璃纤维用于隐身材料的研究已经取得成功。法国在2007 年研制成功一种宽频纳米隐身涂料,由粘合剂和纳米级微填充材料构成。这种涂层具有超薄电磁吸收夹层结构,有很好的微波磁导率和红外辐射率,吸波涂层在 50MHZ-50GHZ 频率范围内有良好的吸波性能。

  “维斯比”级巡逻舰采用了许多的技术,端、彻底的手段,隐身性能得到大提升。

  德国在 2009 年 2 月取得专利的多波段隐身材料是将半导体材料掺入热红外、微波、毫米波透明漆、塑料、合成树脂等粘合剂的一种涂料。它的可见光衍射和亮度取决于半导体材料和表面粗糙度。选择恰当的半导体材料特性参数,可使该涂料具有可见光及近红外波段的低反射率、热红外波段低发射率、微波和毫米波高吸收率等特性。

  瑞典近研发成功的多波段超轻型伪装网具有防光学、防近红外、防中远红外、防雷达侦察的特性。该伪装网由高强度基网材料加多波段吸收材料制成,是目前世界上具开拓性的伪装网。

  4 隐身材料的介绍

  隐身材料是实现舰船隐身的物质基础。舰艇使用隐身材料之后,可以大大降低自身的信号特征,从而提高生存能力。目前,隐身技术和隐身材料的研究正在朝着薄、轻、宽和强等四个方向发展。隐身材料按照形态可以划分为隐身涂层材料和隐身结构材料,按照频谱划分可以分为声隐身材料、雷达隐身材料、红外隐身材料、可见光隐身材料、激光隐身材料和多波段兼容性隐身材料 [2-5] 。

  雷达隐身材料

  雷达隐身材料利用材料的电磁特性将入射电磁波的能量转化成热能等而耗损,从而降低雷达的回波强度。雷达隐身材料有多种类型,如介电型、铁磁型、导电高聚物型、金属颗粒型、导电纤维型等,每种类型都各有特点。下面介绍几种研究较多的雷达隐身材料。

  (1)铁氧体材料

  铁氧体材料既有亚铁磁性,又有介电性,对简谐微波电磁场来说,其相对介电系数均呈现复数形式,一般称为双复介质。它既能产生磁致损耗,又能产生电致损耗,因而是一种优良的微波吸收材料。文献报道早在 70 年代国外就将工业废水中所含的 Zn、Co 等合成 MFe 2 O 4 用作吸收材料 (M 代表 Zn、Co)。在国内,文献用磁选及浮选处理得到的精铁砂在 7 ~ 12GHz 频段对电磁波有较大的衰减性能;文献利用铁砂(磁铁矿)尾矿研制了综合性能优于用精铁砂制备的吸收材料 ; 文献用化学共沉法制得微波吸收特性优良的 (MnZnCo)2-W 和(MnZnCo)2-Y 型复合铁氧体材料。铁氧体材料的优点是吸收效率高、涂层薄、频带宽 ; 不足之处是比重大,易使部件增重,影响其性能发挥。

  (2)导电高分子材料

  导电高分子材料是近十几年发展起来的一类新型功能材料,这类材料兼具金属和聚合物的优点。它既不像金属那样对微波全反射,也不同于普通高分子对微波的高透过低吸收。它还具有与金属或半导体相当的导电性能,这类材料的电导率可以通过控制掺杂来调节。由于导电高分子的微波吸收机理类似于导电损耗机理,因此可以通过控制电导率来调节吸波性能。文献报道用聚乙炔做成 2mm 厚的膜层对 35GHz 的微波吸收达 90%; 法国 Laurent?Olmedo 的研究结果表明聚 -3- 辛基噻吩平均衰减 8dB,大 36.5dB,频带宽为 3.0GHz。若将它们与其它无机微波吸收剂混合,则吸波效果更佳 ; 通过 Kumada 方法制备的A-1 型可溶性导电高分子和 B-1 型导电高分子,对 26.5 ~ 40GHz 微波吸收较大。

  (3)吸波涂料

  从概念上讲 , 雷达波吸收涂料是隐身技术要求的。不管是有限隐身或全隐身都可以应用吸波涂料来弥补缺陷 , 提高水平。国内各种吸波涂料有30 多种 , 经过 -35℃~ +80℃的温度冲击试验 , 大多数材料出现低温开裂或高温脱落 , 再加上大多数吸波频段在8 ~ 12GHz 或 8 ~ 18GHz, 频段较窄 , 还有的材料施工工艺十分复杂 , 不可能在船上大面积应用。

  吸波涂层面密度的大小 , 直接影响舰船设计重量余量和整船重心 , 它受到严格的限制 , 且面密度越小越好。因此吸波涂层正向着“薄、轻、宽、强”的方向发展 , 为满足这一要求 , 目前世界军事发达国家正积开展多晶铁纤维吸波材料和纳米吸波材料、手征吸波材料的研究。

  (4)结构吸波复合材料

  结构吸波复合材料的常用结构形式有:叠层结构 : 由透波层、阻抗匹配层和反射背衬等组成;复合结构 : 先分别制成复合材料和吸波体 , 然后再粘合而成 ; 夹层结构 :有蜂窝夹心、波纹夹心和框架夹心等结构形式。

  国外结构型吸波复合材料的研制起始于 60 年代 , 其在装备上的应用是 70 年代末和 80 年代初,应用较为广泛的是在隐身飞机上。由于采用隐身材料技术提高舰艇的生存能力远比通过改进舰艇的硬杀伤能力防护和电子对抗措施达到同样的水平所花的研制费用低得多等原因 , 使一些中小国家在海军舰艇的隐身技术走在世界前列。法国 Eltro 公司研制的一种用于潜艇甲板反雷达伪装用防弹结构材料 , 这种材料是由片状塑料或合成材料加金属导线、金属网络以及层状吸收材料组成 , 强度与 7mm 钢板相当 , 吸波性能在 3 ~ 5.5cm 波段范围都是很好的。英国 BTR 材料公司生产叠层式和夹层式结构吸波材料。该公司生产的 BTRP401 结构吸波材料在 8 ~ 18GHz 时反射率衰减在 20dB 以下 , 厚度约为 15mm;BTRP101 为薄型材料 , 厚度小于 2mm, 其工作频率范围为9 ~ 13GHz, 但反射衰减性能不能兼顾。该公司还把结构吸波材料与 Kevlar 纤维增强材料相结合 , 成功地生产出一种耐冲击的吸波材料 , 用于上层建筑。

  国内有关单位虽然就吸波结构材料用基体材料树脂和增强纤维进行了大量的筛选研究 , 对结构吸波材料吸波机理也进行了探索 , 制作了模拟体并将所研结构吸波材料在实船进行了推广应用。但由于受当时国内吸收剂及增强纤维的条件限制 , 所研结构型吸波材料普遍存在吸收频带窄 , 吸波结构的吸波性能与力学性能不匹配的问题 , 仅仅为次承力吸波结构的研究打下了基础 , 远远不能达到在装备上推广应用。因此 , 为了使我国的舰艇隐身技术能够满足军事需求 , 急需开展适用于现代化舰艇使用的舰用吸波多层结构和吸波夹层结构材料研制及应用研究 , 其材料的刚性要好 , 适合于制造承力构件。

  光电隐身材料

  光电隐身材料包括可见光隐身材料、红外隐身材料和激光隐身材料等 .

  (1)可见光隐身材料

  可见光侦察设备利用目标反射的可见光进行侦察 , 通过目标与背景间的亮度比来识别目标 . 目标表面材料对可见光的反射特性是影响目标与背景之间亮度及颜对比的主要因素 . 同时 , 目标材料的粗糙状态以及表面的受光方向也直接影响目标与背景之间的亮度及颜差别 . 因此 , 可见光隐身材料就是要消除和减小目标在可见光波段下与背景间亮度和度的差别 . 常用的可见光隐身材料是迷彩涂料 . 此外 , 针对潜艇在浅水防探测的“迷彩涂料”胶也正在研制之中 .

  (2)红外隐身材料

  红外隐身材料就是降低红外辐射强度并改变表面红外辐射特性的材料 . 目前主要是反红外表面伪装材料 , 尤其是涂料 , 它具有散射红外辐射的效能 , 敷涂在通气管、排气管等部位吸收自身的红外辐射和减少自身的反射特性 . 在国内 , 已研制出了微波与红外兼容的新 型 隐 身 材 料 . 在 国 外 , 美 国 SDS(Spectral?Dynamics?Systems) 公司研制出吸收微波与红外能量的微陶瓷球 , 它在 1 ~ 100GHz 频段内有较好的吸收能力 . 目前我国对海上舰艇热红外隐身材料的研究和应用才刚刚起步 , 因此加速研制舰艇红外隐身材料 , 使之与雷达隐身材料一起实现宽频带、多频段隐身是近期奋斗目标之一 .

  (3)激光隐身材料

  目前激光探测技术是一种的探测技术 , 因此激光隐身材料应运而生 . 这种材料可以缩小目标的激光反射截面 , 从而达到隐身的目的 . 常用的激光隐身材料有两类 :

  ①吸收激光的材料 : 它使照射在目标上的激光被吸收 .

  ②光致变材料 : 它使入射激光穿透或反射后变成另一波长的激光 .

  光电隐身材料的发展趋势是研究全波段隐身材料 , 即兼顾可见光隐身、激光隐身、红外隐身,甚至包括雷达隐身。

  声隐身材料舰艇的噪声源主要是机械噪声、螺旋桨噪声、水动力噪声等。针对舰艇噪声特点,实现声隐身的手段主要有两个方面:降低噪声源的噪声强度、控制噪声的传递过程。目前,舰艇采取的主要1吸振和阻振技术以及消声瓦、吸声涂层和有源消声等。

  (1)低噪声技术

  低噪声技术是指电力推进、喷水推进、磁流体推进、多叶大侧斜桨、低噪声船体外型等技术。例如俄罗斯“基洛”级常规潜艇采用水滴型艇体,封闭流水孔,尽量减少突出部位;法国的“宝石”级攻击型潜艇采用无主泵的自然循环水堆和电力推进,从而消除主泵和减速齿轮箱的噪声。

  (2)隔振技术

  隔振技术包括双层隔振、浮筏隔振、减震器减振和舱室悬浮等措施。国内自20 世纪 80 年代开始开展了双层隔振系统的理论和试验研究,自 90 年代开始进行浮筏隔振系统研究。

  (3)吸振和阻振技术

  在舰艇减振降噪工程中,除对主要噪声源和振源进行治理外,传播途径的治理也很重要。舰艇的管路系统多,包括水管、风管、油管、气管等,振动可通过这些管路传向全船。管路系统减振降噪简单有效的方法是在管路外壁、马脚、管路基座等部位贴敷阻尼材料。目前投入使用的主要有隔振垫和阻尼带。

  振动和噪声是能量的一种表现形式。因此,要减振降噪,设法将这种机械能转化成其他形式的能量释放出来。舰艇声隐身的主要材料包括吸声材料、阻尼材料和隔声材料。

  (4)空气吸声材料

  空气声吸声材料在舰艇舱室内可以使用空气声吸声材料来控制噪声。使用广泛的是多孔吸声材料,另外还有片膜状材料和共鸣型吸声结构以及渐变式吸声结构材料。常用多孔型吸声材料有木丝板、纤维板、玻璃棉、泡沫混凝土和泡沫塑料等。

  (5)水声吸声材料

  常见的水声吸声材料为消声瓦,它能够将声转化为热能而被消耗。因此,敷设消声瓦是一种较为成熟的防声纳探测方法。高性能的消声瓦不仅具有优良的吸声性能,而且具备优良的隔声性能和抑振性能;也就是说使用消声瓦不仅能吸收敌方声纳的探测声波,也能大限度地隔离本艇的辐射声波。高性能的消声瓦还可用于声纳舱的非窗口舱壁,作为吸声障板,消除回波干扰和舰艇的辐射噪声干扰,提高声纳的探测性能。当前的舰艇声隐身技术要求消声瓦在低频、宽带情况下具有良好的吸声性能,并且具备瓦的尺寸小、重量轻、抗老化和耐压能力强等优点。

  (6)阻尼材料

  目前发展的阻尼材料可分为四类:阻尼合金、防震橡胶、高聚物阻尼材料和高聚物中添加各种无机填料 ( 如硫酸钡、硫酸钙、铅盐等 ) 的复合材料。采用橡胶阻尼材料,不仅可以大限度地降低机械噪声和减轻机械振动,提高工作效率,而且十分利于提高产品质量。

  (7)隔声材料

  国内外开发和应用的隔声材料很多,比较的是聚酰亚胺泡沫。目前,美国海军已把聚酰亚胺泡沫用作水面战舰和潜艇的隔热隔声材料。

  新型隐身材料 [7-10]

  随着探测技术的不断进步,对隐身材料也提出了更高的要求。现在发展的新型隐身材料主要包括 : 手性材料、纳米隐身材料、导电高聚物材料、多晶铁纤维吸收剂、智能型隐身材料等。

  (1)手性材料 (chiralmaterial)

  手性是指一种物体与其镜像不存在几何对称性且不能通过操作使物体与镜像相重合的现象。研究表明,具有手性特性的材料,能够减少入射电磁波的反射并能吸收电磁波。目前研究的雷达吸波型手性材料,是在基体材料中掺杂手性结构物质形成的手性复合材料。

  (2)纳米隐身材料

  近几年来,对纳米材料的研究不断深入,明纳米材料具有好的吸波特性,因而引起研究人员的大兴趣。目前,美、法、德、日、俄等国家把纳米材料作为新一代隐身材料进行探索和研究。

  (3)导电高聚物材料

  这种材料是近几年才发展起来的,由于其结构多样化、高度低和的物理、化学特性,因而引起科学界的广泛重视。将导电高聚物与无机磁损耗物质或超微粒子复合,可望发展成为一种新型的轻质宽频带微波吸收材料。

  (4)多晶铁纤维吸收剂

  欧洲伽玛 (GAMMA) 公司研制出一种新型的雷达吸波涂层,系采用多晶铁纤维作为吸收剂。这是一种轻质的磁性雷达吸收剂,可在很宽的频带内实现高吸收效果,且重量减轻 40% ~ 60%,克服了大多数磁性吸收剂所存在的过重的缺点。

  (5)智能型隐身材料

  智能型隐身材料和结构是一种具有感知功能、信息处理功能、自我指令并对信号作出佳响应功能的材料和结构,为利用智能型材料实现隐身功能提供了可能性。

  综合考虑目前国内各项科学技术的发展与应用,我国隐身技术的发展应从以下几个方面考虑:一是设计更为的外形以达到隐身效果;二是研制新型推进系统以减少船体震动和噪声;三是采用吸波效能的涂敷材料以减少雷达反射面积;四是学国外较为的技术措施(如等离子体技术)等以提高现有技术水平。

  随着科学技术的飞速发展,各种新技术、新材料和新工艺的出现,为隐身技术展提供了更为的技术保障。为了在未来海战中立于不败之地,为了应对各种探测技术,加快发展隐身技术已成为各军事大国的首要任务。新型隐身舰艇的不断出现,新隐身技术的综合应用为隐身技术的发展奠定了良好的基础,同时也为隐身技术的研究指明了方向。

  6 深海环境中的材料腐蚀与防护研究进展

  1 前言

  深海生物圈有着不同于陆地和浅海的典型特点,例如高压、低温、永久黑暗及寡营养,并且深海生物具有的代谢途径和很大的生物量使得深海成为一个巨大的待开发利用的生物资源宝库。21 世纪是海洋的世纪,由于人口、资源、能源和环境问题的加重,海洋战略的提升,人们渐渐地将目光投向海洋资源的开发和利用。但是与浅海环境相比,深海环境中存在着巨大压力以及严重的温度、盐度、溶解氧、pH 值、生物污损、金属离子沉积和表面流速等问题,这给深海的研究与开发带来很大的困难,使得海面和浅海中很多成熟的技术都不能在深海中应用。深海材料涉及高强钢、耐蚀合金和非金属材料等,主要应用于深海采油平台、深海采油装备、深海管线、深行器等深海工程设备。随着深海科技的进步,深行器还被用于海洋搜救工作,比如 2014年失事航班 MH 370 的黑匣子搜索。深海技术是整个海洋科学的前沿,而且多应用于军事方面,因此可以查到的相关资料很少,但是为了资源开发、海洋环境保护以及维护国家海洋权益的需要,各个国家开展了对深海设备的研究和开发。主要的深海设备有载人潜水器、潜艇、水下管道、鱼雷等,它们在深海环境中的腐蚀状况不同于浅海设备。美国、日本等国家在上世纪 60 年代就开始了材料的深海环境腐蚀实验研究,近年来挪威、印度等国家也开展了相应的研究工作,目前我国对此研究尚且不多。随着对深海大洋的逐步开发和利用,急需掌握材料深海的腐蚀行为。要研究材料在深海环境中的腐蚀行为,首先要研制深海环境试验装置。2006 年9 月,中船重工七二五研究所海洋腐蚀与防护国防科技重点实验室的工作人员成功完成在南海 1300m 的海域进行了深海环境腐蚀实验装置的实海投放回收实验,标志着我国材料深海腐蚀实验取得了重大进展。本文基于前人研究,对深海环境的腐蚀现状及腐蚀机理进行了分析,总结防腐措施的研究进展,为水下设备的防腐应用提供技术支持。

  2 深海材料

  随着海洋产业在国民经济中的比重日益增长,海洋开发不断向深度和广度扩展,深海材料必将发展成为我国未来的新兴战略型支柱产业。高性能深海工程材料是发展深海工程装备的基础和先导,对于海洋深海经济的发展和产业化进程有着重要的战略意义。因此,研究深海材料的防腐对深海资源的开发具有重要的意义。深海中的材料主要可分为制造耐压壳使用的结构材料和制造深潜器所用的浮力材料。

  2.1高性能钢

  高性能钢不仅具有一般钢材承受能力强、易加工和价格低等优点,而且韧性、疲劳强度和吸收能量的性能都很好。高性能钢主要用于海底管道和海洋系泊链的制造,也用于耐压壳体的制造,比如,美国深潜器的耐压壳主要使用Hy 系列调质钢和合金钢,日本潜艇多用 NS-30,NS-46,NS-63,NS-80,NS-90 和 NS-110 等高性能钢。

  2.2合金材料

  深海用合金材料主要包括钛合金、镍合金、铝合金以及铜镍合金,它们都是良好的耐腐蚀材料。钛合金材料是工业中耐腐蚀性能好的材料之一,常被应用到深潜器和水下机器人中,在搜寻法航 447 黑匣子中发挥巨大作用的 Remus 6000 水下机器人和我国

  莆田正规回收废钼价格多少

  钼(Molybdenum),是一种具有性能的金属元素,原子序数为42,原子量约为95.95。纯钼为具有金属光泽的银白金属,质地坚硬且坚韧,主要以氧化物或硫化物形式存在于自然界中,如辉钼矿等。

  图1 辉钼矿在钢铁生产中,钼常被用作合金元素,显著提高钢材的强度、韧性和耐热性,适用于制造汽车零部件、机械结构件等高强度、高耐腐蚀性的产品。钼还广泛应用于电子工业,用于制造电子管、晶体管的电和灯丝等部件,因其高熔点和稳定性而成为电子管、半导体器件和集成电路中的关键材料。在化工领域,钼可用作催化剂,促进一些化学反应的进行,同时由于其耐腐蚀性,也用于制造化工设备的零部件。由于钼及其合金具有的耐高温、高强度等特性,因此被广泛应用于制造军事装备中的关键零部件,如坦克装甲、导弹外壳等。钼作为一种重要的战略性矿产资源,在推动国家工业发展、科技进步和国防建设等方面发挥着不可替代的作用。随着科技的不断进步和工业的持续发展,钼的应用前景将更加广阔。一、钼的基本属性钼是一种位于元素周期表第五周期第6族的过渡金属元素,在自然界中,钼的丰度较高,且存在多种同位素,如Mo-92、Mo-94、Mo-95、Mo-96、Mo-97、Mo-98、Mo-100等。其中,Mo-98是常见的同位素,占钼元素总量的约25%。这些同位素在地壳中的分布受到地球演化和岩浆活动的影响,主要富集在岩石圈和生物圈中。

  图2 钼矿在室温下,钼为银白的坚硬金属,具有良好的延展性和可塑性。熔点2610℃-2622℃,沸点4612℃-5560℃;密度10.2g/cm3-10.28g/cm3;随着温度的升高,钼的强度和硬度会有所下降,但即使在高温下,钼仍能保持较高的强度和硬度。此外,钼还具有良好的热传导性和电导性。钼的化学性质相对稳定,但在特定条件下仍能与其他元素发生反应。在常温下,钼表面会形成一层致密的氧化膜,从而阻止进一步的氧化。但在高温下,钼可以与氧发生反应生成氧化钼。钼可以与硫反应生成硫化钼,这是钼在自然界中的主要存在形式之一。在高温下,钼可以与氮反应生成氮化钼。此外,钼与酸、碱的反应性相对较弱。它通常不溶于稀酸(如盐酸、氢氟酸)和碱溶液,但可溶于热浓硫酸、硝酸和熔融中。在熔融状态下,钼还可以与一些金属(如铜、镍等)形成合金。二、资源分布与勘查(一)资源分布钼资源的分布情况相对集中,主要分布在中国、美国、秘鲁、智利等国家。这些国家不仅是钼矿的主要生产国,也是钼储量为的国家。特大型钼矿床包括中国栾川钼矿和安徽金寨沙坪沟钼矿、美国Climax和Henderson钼矿、智利Chuquicamata和Pelambre钼矿等。

  图3 世界钼矿资源分布图从储量来看,中国是钼资源为的国家,据不同年份数据显示,中国钼储量占比在38.7%-51.9%之间波动,这主要是由于资源储量的评估和更新是一个动态过程,会受到勘探进展、技术更新和市场需求等多种因素的影响。除中国外,美国、秘鲁和智利也是重要的钼矿储量国,它们的储量占比合计也相对较高。

  图4 2013—2022年中国钼金属产量和消费量在中的占比变化主要钼矿的类型和特点包括火山岩浸染型和花岗岩型两种。火山岩浸染型钼矿通常与火山活动有关,矿石中钼的含量较低,但分布广泛;而花岗岩型钼矿则通常与花岗岩侵入体有关,矿石中钼的含量较高,是主要的工业钼矿类型。世界主要钼矿生产国包括中国、智利和美国等。其中,中国是大的钼矿生产国,其钼矿产量占产量的比例一直保持在较高水平。智利和美国也是重要的钼矿生产国,它们的产量在市场中占有重要。(二)中国资源分布中国钼资源的分布情况相对广泛,但主要集中在某些特定区域。中国的钼矿床主要分布在东秦岭-大别钼成矿带、兴-蒙钼成矿带、长江中下游钼成矿带、华南钼成矿带、青藏钼成矿带和天山北山钼成矿带。这些成矿带中的钼矿资源储量,品位较高,是中国钼矿资源的主要来源。具体来说,河南、内蒙古、西藏、黑龙江、吉林等地是中国主要的钼矿产区。其中,河南栾川钼矿是中国大的钼矿之一,也是大的钼矿之一,其储量,品位高,开采条件。内蒙古赤峰市翁牛特旗也发现了一处大型钼矿床,初步探明钼资源矿石量约1亿吨,金属量13万吨,这一发现进一步了中国钼矿资源。

  图5 中国矿产资源分布示意图(钼)除了上述主要产区外,中国其他地区如大兴安岭、南岭等地也分布着一定数量的钼矿资源。这些地区的钼矿资源虽然规模较小,但也在一定程度上满足了当地和周边地区的钼矿需求。(三)勘查进展1.勘查历史与现状中国钼矿勘查的历史可以追溯到上世纪初,但真正的勘查工作大规模开展是在新中国成立以后。随着国家经济建设的需要,中国对钼矿资源的勘查工作逐渐加强,取得了一系列重要成果。近年来,随着勘查技术的不断进步和勘查工作的深入,中国钼矿资源的勘查成果更加,对钼矿资源的了解也更加深入。2.勘查技术传统的地质勘查方法在钼矿勘查中仍然发挥着重要作用。这些方法包括地质填图、地质剖面测量、地质勘探等,它们通过对地质构造、岩石类型、矿物组合等进行分析和研究,为钼矿的勘查提供了重要的基础资料。

  图6 钼矿勘探现代勘查技术在钼矿勘查中的应用也越来越广泛。遥感技术、地球物理勘探技术、地球化学勘探技术等现代勘查技术的应用,大大提高了钼矿勘查的效率和准确性。遥感技术可以通过对地表和地下的信息进行远距离探测和识别,为钼矿的勘查提供重要的线索和依据;地球物理勘探技术可以通过对地下岩石和矿物的物理性质进行探测和分析,为钼矿的勘查提供重要的地球物理信息;地球化学勘探技术则可以通过对地表和地下的元素和化合物进行探测和分析,为钼矿的勘查提供重要的地球化学信息。

  图7 钼矿岩心库三、开发与利用(一)开采技术钼矿的开采技术主要包括露天开采和地下开采两种。露天开采:适用于埋藏较浅、规模较大的矿床。露天开采具有成本低、效率高的优点,能够地获取大量的钼矿石。然而,这种方法可能会对环境造成较大的破坏,如土地破坏、植被损失等。

  图8 钼矿区地下开采:适用于埋藏较深、矿体复杂的矿床。地下开采需要更高的技术和设备投入,以确保、地开采钼矿石。虽然成本相对较高,但这种方法能够减少对地表的破坏,并适用于复杂地质条件下的开采。(二)选冶工艺钼矿的选冶工艺流程包括破碎、磨矿、选矿、冶炼等环节。破碎:开采出来的钼矿石通常是大块的岩石,需要使用颚式破碎机、圆锥破碎机等设备将其破碎成不同粒度的颗粒,以便于后续的磨矿和选别。磨矿:经过破碎的钼矿石进入球磨机进行研磨,使其达到适合浮选的粒度。研磨后的矿石细料会进入螺旋分级机进行洗净和分级。选矿:浮选法是钼矿石选矿的主要方法之一。在浮选过程中,将破碎后的钼矿石与水和浮选剂混合形成矿浆,通过搅拌和充气使钼矿石颗粒与浮选剂结合形成泡沫层,然后将泡沫层刮出得到富含钼的精矿。此外,重选法也是钼矿石选别的一种方法,它利用钼矿石与其他杂质的密度差异进行分选。但重选法的分选效率相对较低,适用于处理粗粒级的钼矿石。冶炼:将钼精矿进行氧化焙烧,使其转化为三氧化钼。在焙烧过程中,钼精矿中的硫化钼与空气中的氧气反应,生成三氧化钼和二氧化硫。这一过程需要在高温下进行,通常采用回转窑、多膛炉等设备。之后进行氨浸处理,使三氧化钼溶解在氨水中形成钼酸铵溶液。在氨浸过程中需要控制好温度、压力、氨水浓度等参数以提高钼的浸出率。接着进行沉淀和结晶处理得到钼酸铵晶体。将钼酸铵进行还原熔炼得到金属钼。钼矿选冶工艺所需的设备主要包括给料机、颚式破碎机、球磨机、螺旋分级机、矿用搅拌桶、浮选机、浓缩机、烘干机等。(三)应用领域钼及其合金在多个领域有着广泛的应用和良好的前景。钢铁行业:钼可以提高钢的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性,是制造高强度、高韧性钢材的重要合金元素。有冶金:钼可用于制造钼铜、钼镍等合金,这些合金具有优良的导电性、导热性和耐腐蚀性。化工行业:钼可作为催化剂、润滑剂等,在石油、化工等行业中发挥重要作用。电子行业:钼可以作为电材料、电子元件等,用于制造半导体器件、集成电路等。航空航天:钼及其合金具有高温强度、良好的抗热冲击性能和的抗氧化性能,可用于制造火箭发动机、飞机发动机等高温部件。

  图9 飞机发动机

  图10 钼矿应用四、市场与贸易(一)市场供需1.钼市场供需状况钼市场近年来呈现出供需相对平衡但略有偏紧的趋势。产量方面,钼产量主要集中在中国、美国、智利和加拿大等国家。消费量方面,随着经济的复苏和制造业的升级,是航空航天、军工、新能源等领域的发展,对钼的需求持续增长。进出口量方面,由于各国资源禀赋和产业发展水平的差异,钼的贸易量较大,主要贸易流向是从资源国家向制造业发达国家转移。价格走势方面,受供需关系、货币、地缘政治等多种因素影响,钼价呈现波动上涨的趋势。

  图11 钼行业供需现状2.中国钼市场供需状况中国是大的钼生产国和消费国。产量方面,中国钼矿资源,近年来随着开采技术的进步和矿山扩产,钼产量保持稳定增长。消费量方面,中国制造业的发展和产业升级,是中高端制造业对特钢、不锈钢等含钼材料的需求增加,推动了中国钼消费量的持续增长。进出口方面,中国钼产品进出口量较大,但近年来随着国内产能的提升和消费结构的优化,量逐渐减少,出口量有所增加。价格走势方面,中国钼价受国内外多种因素影响,但总体呈现稳中有升的态势。

  图12 2013—2022年中国钼金属产量和消费量变化(二)贸易格1.主要贸易伙伴中国钼产品的主要贸易伙伴包括美国、欧洲、日本、韩国等国家和地区。这些国家和地区对中国钼产品的需求量较大,主要用于高端制造业、航空航天、军工等领域。同时,中国也从这些国家和地区部分高品质的钼原料和深加工产品。2.贸易方式中国钼产品的贸易方式主要包括一般贸易、加工贸易和边境贸易等。一般贸易是中国钼产品进出口的主要方式,涉及的产品种类和数量较多。加工贸易则主要集中在沿海地区,利用当地的加工优势和便利的贸易条件,进行钼产品的深加工和出口。边境贸易则主要发生在与中国接壤的国家和地区,通过边境口岸进行钼产品的贸易往来。3.贸易壁垒在钼产品的贸易中,存在一些贸易壁垒,如关税壁垒、技术壁垒和绿壁垒等。关税壁垒主要体现在各国对钼产品征收的关税和出口关税上,影响了钼产品的贸易成本和市场竞争力。技术壁垒则主要体现在各国对钼产品的技术标准和质量要求上,需要中国钼产品企业不断提升产品质量和技术水平,以满足市场的需求。绿壁垒则主要体现在各国对和可持续发展的要求上,需要中国钼产品企业加强意识和技术的应用,以减少对环境的污染和破坏。(三)影响1.关税关税是影响钼产品贸易的重要因素之一。近年来,中国对钼产品的关税进行了多次调整,旨在优化产业结构、促进贸易平衡和保护环境。同时,其他国家也对钼产品的进出口关税进行了调整,影响了钼市场的供需关系和价格走势。2.产业产业是影响钼市场发展的重要因素之一。中国政府了一系列产业,旨在推动钼产业的转型升级和可持续发展。这些包括加强钼矿资源的保护和合理利用、推动钼产品深加工和高端化发展、加强和生产等方面的监管等。这些的实施有助于提升中国钼产业的竞争力和可持续发展能力。3.是影响钼产业发展的重要因素之一。随着意识的提高和法规的日益严格,中国政府对钼产业的要求也越来越高。这要求钼产品企业在生产过程中加强技术的应用和管理,减少污染物的排放和资源的浪费。同时,政府也加大了对违法行为的处罚力度,推动了钼产业的绿发展。五、环境保护与可持续发展(一)环境影响钼矿开采和冶炼对环境的影响是多方面的,主要包括土地破坏、水污染和大气污染等。土地破坏:钼矿开采过程中,需要进行大规模的剥离和挖掘,这会破坏原有的地表植被和土壤结构,导致土地退化、水土流失和生态失衡。此外,开采过程中产生的废石和尾矿堆积也会占用大量土地,对周边生态环境造成长期影响。水污染:钼矿开采和冶炼过程中会产生大量的废水,这些废水中含有重金属、酸碱物质和其他有毒有害物质。如果未经处理直接排放,会对周边水体造成污染,影响水质。废水的污染不仅会导致水生生物死亡,还可能通过食物链对人类健康造成威胁。大气污染:钼矿开采和冶炼过程中会释放大量的粉尘和有害气体,如二氧化硫、氮氧化物等。这些污染物会对大气环境造成污染,降低空气质量,影响人类健康。同时,粉尘和有害气体的排放还会加速温室效应和酸雨的形成,对气候和生态环境造成深远影响。(二)措施为了减轻钼矿开采和冶炼对环境的影响,当前采取了多项措施和技术手段。绿勘查:在钼矿勘查阶段,采用的勘查技术和方法,减少对环境的影响。例如,利用遥感技术、地球物理勘探和地球化学勘探等手段进行非破坏性勘查,降低对地表植被和土壤的破坏。绿矿山建设:在钼矿开采过程中,推行绿矿山建设,实现资源的利用和环境的影响。这包括采用的开采技术和设备,减少废石和尾矿的产生;加强废水处理,实现达标排放;实施土地复垦和生态恢复,恢复被破坏的土地和生态环境。技术应用:在钼矿冶炼过程中,采用的技术和设备,降低能耗和污染物排放。例如,采用的冶炼工艺和设备,提高能源利用效率;加强废气治理,减少二氧化硫、氮氧化物等有害气体的排放;推广使用清洁能源和可再生能源,降低化石能源消耗。这些措施和技术手段的实施取得了显著成效。通过绿勘查和绿矿山建设,降低了钼矿开采对环境的破坏程度;通过技术的应用和推广,提高了钼矿冶炼的水平和资源利用效率。然而,仍需要进一步加强监管和科技,以地保护环境和实现可持续发展。(三)可持续发展钼产业的可持续发展需要综合考虑资源、环境、经济和社会等多个方面。提高资源利用效率:通过技术和产业升级,提高钼矿资源的开采和冶炼效率,降低资源消耗和浪费。同时,加强低品位伴生矿的回收和尾矿的综合利用,提高资源利用率和附加值。降低环境污染:继续加强技术的应用和推广,降低钼矿开采和冶炼过程中的污染物排放。建立完善的废水、废气和固体废弃物处理系统,实现达标排放和资源的循环利用。同时,加强环境监管和执法力度,确保的落实和执行。加强科技:鼓励和支持科技和技术研发,推动钼产业向高端化、智能化和绿化方向发展。通过引进和消化吸收技术,提高钼产品的质量和性能;通过自主研发和,开发具有自主知识产权的新技术和新产品;通过智能化和自动化技术的应用,提高生产效率和性。推动产业升级和转型:优化产业结构,淘汰落后产能和工艺,推动钼产业向高端化发展。加强上下游企业之间的合作与整合,形成完整的产业链和供应链体系;拓展应用领域和市场空间,推动钼产业向多元化方向发展;加强合作与交流,积参与钼市场的竞争与合作。六、未来展望(一)技术趋势深部勘查技术:随着地表和浅部钼矿资源的逐渐枯竭,深部钼矿勘查将成为未来的重要方向。深部勘查技术将更加注重地球物理、地球化学和遥感技术的综合应用,以提高勘查精度和效率。同时,随着钻探技术的不断进步,深部钻探能力和性将得到进一步提升。智能化开采技术:智能化开采技术将成为未来钼矿开采的主流趋势。通过应用物联网、大数据、人工智能等技术,实现钼矿开采过程的智能化、自动化和远程化控制。这将有助于提高开采效率、降低生产成本、减少事故,并实现对环境的保护。绿开采和冶炼技术:随着意识的不断提高,绿开采和冶炼技术将成为未来钼产业发展的关键。这包括采用更加的开采方法、减少废水、废气和固废的产生和排放,以及提高资源利用率和能源效率等。(二)市场需求新兴应用领域的发展:随着科技的进步和新兴产业的发展,钼将应用于更多新的领域。例如,在新能源、新材料、航空航天等领域,钼及其合金因其的性能而具有广阔的应用前景。这将为钼产业带来新的增长点。替代品的出现:虽然目前尚未出现能够替代钼的材料,但随着科技的进步和材料的不断,未来可能会出现一些具有部分替代钼功能的材料。这将对钼市场产生一定的影响,但考虑到钼在多个领域的不可替代性,其市场需求仍将保持稳定增长。(三)战略建议资源储备:中国应继续加强钼矿资源的勘探和开发,提高资源储量和品位。同时,应加强对已开发钼矿的保护和管理,确保资源的可持续利用。此外,还可以通过海外投资、合作等方式,获取更多的钼矿资源储备。产业竞争力:中国钼产业应加强技术和产业升级,提高产品质量和附加值。同时,应优化产业结构,淘汰落后产能和工艺,提高产业整体竞争力。此外,还应加强品牌建设和市场营销,提高中国钼产品在市场上的度和影响力。合作:中国钼产业应加强与同行的合作与交流,共同推动钼产业的发展。这包括参与钼市场的竞争与合作、加强技术交流和人才培养、共同开发新的应用领域等。通过合作,可以实现资源共享、优势互补和互利共赢。综上所述,未来钼产业将面临更多的机遇和挑战。通过加强技术、优化产业结构、加强资源储备和合作等措施,中国钼产业将有望实现更加稳健和可持续的发展。

  钼是一种稀有的难熔金属材料,具有高熔点、高硬度、耐腐蚀、膨胀系数小、导热性能好等性能,已被广泛应用在航空航天、核工业、医疗、化工、冶金等诸多行业。钼的熔点为2620℃,由于原子间结合力强,室温和高温下的强度较高,因此也广泛应用在高温炉、火箭发动机、导弹等耐高温部件上。

  Mo1执行标准:GB/T3876-2007钼及钼合金板

  纯度:纯钼Mo≥99.95%

  密度:≥10.2g/cm3

  钼属于难熔金属一族。难熔金属是指熔点高于铂(1772℃)的金属。在难熔金属中,单个金属原子的结合能大。同时具有高熔点、低蒸汽压、高弹性模量和高热稳定性。另外表现出热膨胀系数低和密度较高的典型特点。

  凭借良好的机械性能和化学特性,钼已成为一种能够符合严苛要求的金属材料。其优点在于熔点高、热膨胀系数低且具有良好的热导率,因而广泛用于众多不同的工业领域。

  化学成分

  钼的特性:

  1.钼的熔点2623°C,良好抗蠕变性,能够耐受较高温度。

  2.热膨胀系数低且具有高的热导率。

  生产工艺流程:

  钼坯(原材料)-检验-热轧-校平及退火-碱洗-检验-温扎-真空退火-检验-冷轧-校平-剪切真空退火-检验-包装

  用途:

  经过变形量达到60%以上的轧制加工后,钼板的密度基本上接近于钼的理论密度,因此其具有高强度,内部组织均匀和优良的抗高温蠕变性能,从而被广泛应用于生产蓝宝石晶体生长炉内的反射屏、盖板,真空炉内的反射屏、发热带、连接件,等离子镀膜用的溅射靶材,耐高温舟皿钼零部件,耐热设备,溅射设备和高温熔炉等制品。

  保温时间对锻造态纯钼材料性能与金相组织的影响,并找出其在特定温度下的佳保温时间。结果表明:试验温度分别为800和1200℃,保温时间分别为10、20、30、40、50、60min时,相同温度不同保温时间后的抗拉强度、断后伸长率、金相组织无明显差异。试验温度为1000℃时,保温10、20、30、40、50min后的抗拉强度和断后伸长率无明显差异,但保温60min后,出现明显静态再结晶现象,晶粒尺寸明显增大,抗拉强度降低,断后伸长率增大。为试验结果真实稳定及试验效率,10min的保温时间是试验的佳条件。

  莆田正规回收废钼价格多少

  各县(市)、区人民政府,市经济技术开发区管委会,市各委、办、,市各直属单位:

  近年来,全市上下深入贯彻落实党的十八大和十八届二中、三中全会精神,紧紧围绕“科技兴市”战略,注重发挥科技人员的积性和创造性,鼓励科技人员进行理论和实践,取得了较好成绩。2011~2012年,全市科技人员结合南通实际,撰写并在省级以上刊物发表了一大批自然科学方面的学术论文,为推进科技工程作出了积贡献。经南通市自然科学学术论文评审委员会认真评审,并向社会公示,共评出第八届自然科学优秀学术论文120篇,现予公布。

  希望各地、各部门、各单位和全市广大科技工作者牢固树立科学发展理念,勇于承担历史使命,以饱满的工作热情,积推动科技进步,不断创造新业绩,为南通加快建设北翼经济中心提供坚实的科技保障。

  附件:南通市第八届自然科学优秀学术论文获奖名单

  南通市人民政府

  2014年1月2日

  附件

  南通市第八届自然科学优秀学术论文获奖名单

  (共120篇)

  一等奖名单(12篇)

  1.Protease and transglutaminase application for wool anti-felting finishing (蛋白酶和转谷氨酰胺酶在羊毛抗毡缩整理中的应用)

  张瑞萍、蔡再生(南通大学)

  2.量子点修饰碳胶电在纸基上的电致化学发光

  史传国、单  霞、潘忠芹(南通大学)

  3.基于K2树的大规模网络图数据存储优化方法研究

  施  佺、肖仰华、聂贝斯(南通大学)

  4.拟爱因斯坦度量的刚性研究

  王林峰(南通大学)

  5.认知用户配对与协作感知算法研究

  包志华、张、张晓格(南通大学)

  6.基于全优化的南通市水资源优化配置研究

  辛鹏磊、陈建标(南通市水文)

  7.Analysis of pituitary specific transcription factor-1 gene polymorphism in several indigenous Chinese cattle and crossbred cattle(中国几种地方牛种和牛种垂体特异性转录因子1基因多态性研究)

  严林俊(南通农业职业技术学院)

  8.体外构建基于丝素导管的神经等价物及将该组织工程化神经用于修复坐骨神经缺损

  汤  欣、薛成斌、王亚先(南通大学)

  9.NO/cGMP/PKG信号通路参与二苯乙烯苷抑制平滑肌的机制研究

  许晓乐、张  伟(南通大学)

  10.中国农村女性代谢综合征的流行病学研究

  蔡  辉(南通大学)、黄建萍(南通市疾病控制中心)、徐广飞(南通大学)

  11.尿监控系统的研发与临床应用

  王  芳(南通市人民医院)、陈建荣(南通市中医院)、刘经纬(南通市人民医院)

  12.BDNF blended chitosan scaffolds for human umbilical cord MSC transplants in traumatic brain injury therapy

  施  炜、陈  建(南通大学附属医院)

  二等奖名单(24篇)

  1.高温胁迫对条斑紫菜突变系圆盘体生长的影响

  吕  峰、王小红、陆德祥(南通农业职业技术学院)

  2.甲醇气相羰化合成醋酸的反应机理及本征动力学

  刘金红、刘志军、黄艳芳(南通职业大学)

  3.Research on Kenaf Degumming with Oxidation Process

  颜婷婷、顾闻彦、郁崇文(南通大学)

  4.基于赌轮选择遗传算法的数据隐藏发布方法

  胡新平、贺玉芝、倪巍伟(南通大学)

  5.喷射液束电解辅助激光打孔工艺对再铸层和溅射物的控制研究

  张  华、徐家文(南通大学)

  6.三维分级结构Zn3(OH)2V2O7?H2O与Zn3(VO4)2微米球的制备、表征及荧光性质研究

  王  淼、石玉军、江(南通大学)

  7.灰旅行时间的区域公交车辆调度模型和算法

  魏  明、孙  博、靳文舟(南通大学)

  8.基于槽线谐振器的可调/可开关带通滤波器

  陈建新、施  金、包志华(南通大学)

  9.微型桩芯搅拌桩工程实践与工作机理研究

  包  华、邓亚光、 张  慧(南通大学)

  10.三维激光扫描应用于古建测绘的关键技术研究

  徐亚军、袁小军(南通市测绘院有限公司)、程  亮(南京大学)

  11.Sobolev型时滞非部积分微分方程解的存在性

  徐小平(南通职业大学)

  12.CINRAD/SA雷达中微波器件故障判别

  汤建国、周红根、周  良(南通市气象)

  13.玉米抗粗缩病自交系种质的发掘和遗传多样性及其在育种中的应用

  薛  林、张  丹、徐  亮(江苏沿江地区农业科学研究所)

  14.真空渗糖对冷冻菜用大豆部分玻璃化转变温度和硬度的影响

  唐明霞、袁春新、陈  惠(江苏沿江地区农业科学研究所)

  15.Prognostic significance of FOXP1 as an oncogene in hepatocellular carcinoma

  张一心、张素青、王晓冬(南通市肿瘤医院)

  16.比较蛋白质组学研究感觉与运动神经差异表达蛋白

  贺倩茹、满莉丽、季煜华(南通大学)

  17.雪旺氏细胞溶酶体分泌参与神经损伤后髓鞘化过程

  陈  罡、张志君、韦中亚(南通大学)

  18.大鼠肝星状细胞活化的比较蛋白质组学研究:功能全面解析及免疫应答抑制

  季菊玲、郁  枫、季秋虹(南通大学)

  19.健忘症模型大鼠前脑胆碱能相关脑区神经再生的研究

  张新化、金国华、李伟(南通大学)

  20.Free-radical scavenger edaravone treatment confers neuroprotection against traumatic brain injury in rats

  王国华、姜正林(南通大学)、李永财(宁夏人民医院)

  21.低温中灌肠预防宫颈癌患者放射性直肠损伤的效果

  张曦霞、张兰凤(南通市肿瘤医院)、叶  赟(南通大学)

  22.Transvaginal color Doppler sonography predicts ovarian interstitial fibrosis and microvascular injury in patients with ovarian endometriotic cysts

  刘曼华、邱君君、张忠新(南通市人民医院)

  23.Role of small conductance calcium-activated potassium channels expressed in PVN in regulating sympathetic nerve activity and arterial blood pressure in rats

  桂  乐(南通大学附属医院)

  24.Telescopic technique associated with mucosectomy: a simple and safe anastomosis in pancreaticoduodenectomy

  李  鹏、毛勤生(南通大学附属医院)

  三等奖名单(84篇)

  1.桑树不同季节施用杀虫剂虫螨腈对家蚕的残留毒性调查

  佘柳涛、薛卫东、陆  琴(如皋市蚕桑技术指导站)

  2.复方利多卡因乳膏治疗激素依赖性皮炎的临床研究

  盛国荣、谢  勇(南通市疾病控制中心)

  3.基于EKF-RNN算法的抗震棒材性能预报模型研究

  顾力平(南通职业大学)

  4.公平与效率视阈下的示范性高职院校遴选与建设

  管德明(南通职业大学)

  5.Mesoporous tungsten oxides as photocatalysts for 02 evolution under irradiation of visible light

  黄  徽(南通职业大学)

  6.催化氧化法合成草甘膦工艺条件研究

  黄艳芳、刘志军、王健伟(南通职业大学)

  7.成衣三维记忆与数码拓印艺术染整工艺

  顾  鸣、刘素琼、梁惠娥(江苏华艺集团)

  8.纯棉特细号高密防羽绒布的织前生产工艺

  张国辉(南通职业大学)

  9.Synthesis and Characterization of Polyacrylate Sizes Modified by Nano-Microspheres Prepared via Minienulsion Polymerization

  金  啸、崔建伟(南通大学)

  10.粘胶基碳化织物的制备及工艺优化

  季  涛(南通大学)、李  杰(南通醋酸纤维有限公司)、高  强(南通大学)

  11.酒石酸锑钾的制备

  蒋云霞(南通农业职业技术学院)、钟国清(西南科技大学)

  12.The research status of Nafion ternary composite membrane

  马  骏(南通农业职业技术学院)、倪红军(南通大学)、苏冬云(南通职业大学)

  13.金属材料拉伸试验随不同速率控制模式的改进

  张  烨(海门市产品质量监督检验所)

  14.滨海地区水泥改良盐渍土强度特性及其机理研究

  陈雪峰(如东县交通运输工程质量监督站)

  15.浅谈内河通航桥梁桥墩防撞设计

  魏东海、施卫东、张兆民(江苏省交通规划设计院南通分院)

  16.基于供应链模式下的物流服务外包--以南通港口为例

  宋丽霞(南通航运职业技术学院)

  17.万能式断路器合闸能量仿真与优化方法研究

  丁建波、李  、唐文献(南通航运职业技术学院)

  18.南京南站秦淮新河大桥引桥桥面施工技术

  李晓平(江苏南通六建集团)

  19.Porel 纤维混纺纱的开发实践

  赵瑞芝(南通市纺织工业协会)、汪吉艮(江苏大生集团有限公司)

  20.电子健康档案云研究

  张志美、杨  剑、胡新平(南通大学)

  21.基于稳态运行期间的变量测量确定开关磁阻电机的磁链特性

  陈海进、景为平(南通大学)

  22.稀土-异亮基酸-邻菲咯啉配合物的合成、表征及抗菌活性

  商艳芳、葛存旺、尤克非(南通大学)

  23.基于{血红蛋白/银纳米粒子}n多层组装膜的PH开关效应

  于春梅、季万余、苟莉莉(南通大学)

  24.低信噪比环境下基于线性合并的认知无线电频谱检测

  张、包志华(南通大学)

  25.带有非线性扰动的广义奇摄动系统的鲁棒稳定性

  周  磊、陆国平(南通大学)

  26.硝酸体系微波消解-偏钼酸铵分光光度法测定固废中总磷方法的研究

  沈志群、李  莉、刘琳娟(南通市环境监测中心站)

  27.中粳稻施肥体系的研究

  陈  斌、丁华萍(海安县土壤肥料技术指导站)、仲卫华(海安县开发区农村工作)

  28.南通市探索节水型社会建设实现途径

  马  进、丁皛钰(南通市节约用水办公室)

  29.3种海洋微藻ω-3脂肪酸去饱和酶基因表达影响因素分析

  张跃群、阎生荣、吕  峰(南通农业职业技术学院)

  30.江苏近代以来沿海开发的成效与启示

  黄志良(南通市水利勘测设计研究院有限公司)

  31.施氮量对机插稻主要米质性状的影响

  李世峰、刘蓉蓉、张岳芳(南通市作栽站)

  32.大粒鲜食蚕豆通蚕鲜7号的选育及应用前景

  汪凯华、王学军、缪亚梅(江苏沿江地区农业科学研究所)

  33.辐射沙脊群南部浮游动物的生态特征

  瑛、王云龙(江苏省海洋水产研究所)、刘培延(东海水产研究所)

  34.相似路径热带气旋“米雷”和“梅花”影响南通降水差异及原因分析

  李  超、陈爱玉、陈  铁(南通市气象)

  35.辣椒新品种通研4号

  李  进、张雪峰、胡桂华(南通市蔬菜科学研究所)

  36.浅谈现代蚕业

  韩益飞(如东县蚕桑指导站)

  37.规模猪场粪水制沼产能技术应用

  曹亚如(通州区农业委员会)

  38.灸疮促发对化脓灸治疗支气管哮喘疗效的影响

  沙建梅、邓筱娟、邵志赤(如皋市中医院)

  39.食管灰白黏膜内镜病理、增殖凋亡和p53表达及临床意义

  陈正言、朱小平、王正栋(如皋市人民医院)

  40.High expression of CXCR2 is associated with tumorigenesis, progression, and prognosis of laryngeal squamous cell carcinoma

  韩  靓、蒋  斌、吴  浩(南通市肿瘤医院)

  41.Meta-Analysis of the Relationship between Common Type 2 Diabetes Risk Gene Variats with Gestational Diabetes Mellitus(妊娠期糖尿病和2型糖尿病基因多态性关系的Meta分析)

  茅红艳、李  琴、高蜀君(启东市人民医院)

  42.我国新生儿乙肝疫苗免疫后效应概述及相关问题

  姚红玉(启东市人民医院)、陈陶阳、曲春枫(启东肝癌防治研究所)

  43.肾脏黏液性管状和梭形细胞癌的临床病理特征

  宋红杰、马  捷、周航波(海门市人民医院)

  44.成年大鼠脊髓损伤后SIAH1的上调

  王东林、陆丘惠、邵  蓓(南通大学)

  45.中国美沙酮门诊患者HIV和HCV流行水平研究

  庄  勋、梁燕鲜(南通大学)

  46.延髓背角中趋化因子CCL2和受体CCR2参与三叉神经痛的调节

  张志军、董玉林、陆  颖(南通大学)

  47.小干扰核糖核酸下调人类乳头瘤18型E6、E7基因及VEGF基因表达对人宫颈癌恶性生物细胞学行为的影响

  陈  莉、吴圆圆、王建力(南通大学)

  48.p38丝裂原活化蛋白激酶和肝X受体-α介导瘦素对肝星状细胞中固醇调节元件结合蛋白-1C表达的影响

  闫坤锋、邓  雄、翟旭光(南通大学)

  49.骨髓基质细胞联合壳聚糖导管修复大鼠脊髓全横断损伤

  陈  雪、杨  阳、姚  健(南通大学)

  50.白介素-6抵抗NMDA导的神经元凋亡的作用及其细胞内信号转导机制

  刘  展、邱一华、李  冰(南通大学)

  51.茵陈蒿汤保肝作用的血清理学研究

  窦志华、罗  琳、候金燕(南通市第三人民医院)

  52.补康灵对辐射损伤肺癌小鼠免疫功能影响的观察

  张锦林、倪美鑫、蔡  晶(南通市肿瘤医院)

  53.某院医务人员高危品认知调查

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