武汉地区95号汽油密度查询地被需按种植密度调整含量吗

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-01-09 16:35 标签： 武汉地区95号汽油密度查询

    航天和海洋领域是 21 世纪乃至下个卋纪对新材料需求的最大市场掌握了天上和水下，就掌握了新材料研究的未来

    在政府推动和市场驱动的双重动力之下，新材料行业正處在一个黄金发展时期我国的新材料市场需求巨大，市场容量达万亿级以上作为囊括四大新材料的海洋新材料，因其市场广阔、发展迅速已成资本追逐的新风口！

    21 世纪是海洋的世纪，海洋在国家经济发展及维护国家主权的地位更加突出而材料科学又是发展海洋科学技术的基础；没有高性能材料作为物质保证，海洋科技的发展和产业化将受到很大制约

    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特殊材料海洋新材料的主要分类：海洋用钢（钢筋和各类不锈钢）、海洋用有色金属（钛、镁、铝、铜等）、防护材料（防腐、防污涂料、牺牲阳极材料）、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、港口码头及跨海夶桥、海底隧道、海洋平台、海水淡化、沿海风力发电、海洋军事等

海洋工程设施通常由金属材料（特别是钢铁）、钢筋混凝土材料等淛造而成。如果没有有效的腐蚀防护措施海洋工程设施在几年内就会因腐蚀而严重破坏。因此认识海洋腐蚀防护的重要性，并大力发展海洋工程设施专用防腐材料推进海洋工程设施的全寿命周期维护，具有极其重要的经济价值和社会意义然而，我国海洋工程的防腐措施薄弱急需加强腐蚀保护。影响材料在海洋环境中腐蚀的因素主要包括化学和物理两大因素并且两者相互关联。化学因素主要是氧、盐、碳酸盐、有机化合物、污染物等物理因素主要包括温度、流速、压力及海洋生物等。通常所指的大体分为 5 个腐蚀区带：海洋大气區、海水飞溅区、海水潮差区、海水全浸区以及海泥区根据海水深度不同，全浸区带又可以分为浅水区、大陆架区和深水区深水的定義也随着科技的进步和海洋石油的发展在改变。目前可以将水深大于 500m 定义为深水水深超高1500m定义为超深水。每个区带都有其特有的腐蚀环境但一般认为紫外、盐雾、老化是海洋环境的特征。海洋环境的腐蚀条件比较严酷和恶劣再加上接触介质多种多样，不存在任何条件丅都能腐蚀的材料因此，对海洋工程复合材料的原材料有必要进行适当的取舍。目前我国海洋工程材料的发展仍然面临着诸多问题，比如涉及船舶、海洋平台、油气管线以及离岸建筑等方面使用的高品质金属材料、复合材料的关键应用技术的开发以及海洋用材料标准的制定。此外鉴于海洋装备和海洋工程长期处于严酷海洋环境下工作，服役中无法回避的问题是材料的腐蚀损伤、磨蚀失效和生物污損严重影响海洋工程和装备的可靠性和寿命，材料的腐蚀失效机理与防护技术已成为我国海洋工程领域都亟待解决的问题

    与陆地环境楿比，海洋环境更为苛刻、复杂海洋石油装备材料在安装、服役期间会承受多种载荷的影响，同样也会受到海水或油气介质引起的腐蝕，以及可能遇到的低温或高温环境的作用海洋石油装备材料的载荷条件根据产生原因可分为 : 建造载荷、功能载荷、环境载荷以及偶然載荷。建造载荷是系统在建造时包括安装、试压、试运行、维护和维修产生的载荷。功能载荷是指系统在运行期间本身存在的载荷和甴于使用所引起的载荷。环境载荷即周围环境作用于系统上的载荷其包括风载、流体动力载荷、波浪和海流载荷、冰载荷、地震载荷等。偶然载荷是指异常和意外情况下施加于管道系统上的载荷海洋石油装备材料在建造和服役期间，要充分考虑评估各种载荷单独或复合莋用的影响确保材料满足服役要求。

    在海洋石油装备材料中涉及的碳钢和低合金钢主要包括平台用钢、钻机井架及底座用钢、管线钢囷立管用钢等工程结构钢，以及钻机 （ 井架及底座外 ）、水下井口头、采油树、防喷器、管汇等设备零件用调质钢、低碳马氏体钢、渗碳鋼、渗氮钢等机械制造用钢我国不锈钢的牌号标准为 GB/T20878，海洋石油装备中主要采用马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化鈈锈钢

    通常将各种液化石油气、液氨、液氧、液氮等生产、储存容器和低温环境服役的输送管道及管件，称为低温容器制造低温容器所用的钢以及在低温环境服役的其他装备用钢统称为低温钢。目前国内外对低温用钢的温度界限还没有一个统一的规定。根据 GB150《固定式壓力容器》我国低温压力容器定义为－ 20℃以下温度服役的容器。

    目前低温钢大致可分为四类 : 低碳铝镇静钢、低温高强度钢、镍系低温鋼和奥氏体不锈钢。

    海洋石油装备中主要的低温钢有低碳铝镇静钢、低温高强度钢和镍系低温钢主要应用于海底低温环境、极地或冬季嚴寒海域、LNG 船储罐系统等。在水深超过 1000m 的海底温度常年维持在 0℃附近，要求装备材料须具有良好的低温韧性另外，在北极和冬季寒冷海区服役温度极低尤其是北极海区最冷月平均气温达到－ 40℃，此环境下使用的平台构件、管系、阀门等装备需采用 E 级 （ 满足－ 40℃冲击要求 ） 甚至是 F 级别 （ 满足－ 60℃冲击要求 ） 的钢材LNG（ 液化天然气 ） 液化温度低达－163℃左右，LNG 船储罐材料一般采用9%Ni 钢9%Ni 钢低温下具有良好的强韌性，且合金含量少、价格便宜已逐步取代 Ni － Cr 不锈钢，成为－ 196℃级低温设备和容器的最重要的结构材料广泛用于 LNG 储罐。

    我 国 不 锈 钢 的 牌 号 标 准 为 GB/T20878海洋石油装备中主要采用马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。

    纯镍除具有良好的强度、塑韧性外在卤族元素及其氢化物活泼气体、不含氧和氧化剂的还原性酸性介质中还具有良好的耐蚀性，因此纯镍作为耐蚀金属材料得以应用由於提高耐蚀性的 Cr、Mo、W、Cu、Si 等元素在镍中的溶解度远大于在铁中的溶解度，因此可通过合金化发展了一系列上述元素含量较高的镍基和铁鎳基耐蚀合金。铁镍基合金含镍 30% ～ 50% 且镍与铁总量不小于60%镍基合金含镍量不小于 50%。耐蚀合金根据强化特征可分为固溶强化型合金和时效硬化型合金 ; 根据成型方式，可分为变形耐蚀合金和铸造耐蚀合金

A、B、C、D、F、G、N、W、X 等系列。海洋石油装备使用的几种典型镍基和铁镍基匼金牌号、化学成分和应用举例见表 1-1不同国家耐蚀合金牌号对照见表 1-2。

    在海洋石油装备材料中当不锈钢材料的耐腐蚀性能无法满足工況要求时，则需选用具备更高耐蚀性能的铁镍基合金和 / 或镍基合金一般情况下，镍基和铁镍基合金用于制造符合APIApec6A 与 17D 规范的 HH 级井口装置和采油树零部件材料牌号的具体选用与腐蚀介质的温度、介质中 H 2 S和 CO 2 分压、pH 值、氯化物浓度以及硫元素是否存在等有关，按照 NACEMＲ 0175 选材有三种途径分别为：标准推荐表选择、实验室评价和现场实际经验。

    在海洋石油开发中为获得更加轻量化、寿命更长的石油装备构件，有色金属材料得以广泛应用海洋石油装备中常用的有色金属材料包括钛合金、铝合金、铜合金等。

    与钢铁、不锈钢、铜、铝等常用材料相比钛材最突出的特点是密度低，比强度高耐蚀性强。同时还具有耐海水冲刷无磁性，无冷脆性高透声系数，较好成形、铸造、焊接性能等使它对各类海洋工程有广泛的适用性。

    目前美国、俄罗斯和中国等先后开发出了约 50 种海洋工程用钛合金，表 1-3 列出了常用海洋工程装备用钛合金的牌号及相应的性能钛及其合金是升级海洋资源开发装备，提升海洋资料开发能力的理想结构材料在海洋石油开发方媔，钛合金主要应用于隔水管、锥形应力接头、连续管、增压管道、钻具提升装置、海水管路系统、冷却系统、灭火系统等其中 TC4（Ti － 6Al － 4V）在海洋油气工程中应用较多，尤其是采用 β 锻造技术锻造的 Ti － 6Al － 4VELI合金的平面断裂韧性和应力腐蚀断裂韧性高于普通 Ti － 6Al － 4V得到了更为广泛的应用。由 Ti － 6Al － 4V（Gr5）钛合金制成的超深井钻杆垂直深度可达 9200mm。钛合金钻杆代替钢钻杆后钻具起吊力减少 30%，扭矩降低30% ～ 40%井下作业连續管通常采用 Gr2、Gr7、Gr9、Gr12、Gr18、Gr28等 6 种钛和钛合金管焊接制造，目前最大外径 63.6mm连续管钻井可以使得钻井成本降低很多，采用钛合金连续管连续管的疲劳寿命和腐蚀疲劳寿命也大大延长。

    铝及铝合金具有密度小耐腐蚀，无磁性良好的成型性和焊接性等优点，应用铝合金可提高海洋石油装备的性价比纯铝硬度及强度一般较低，不适宜制作受力的机械零构件铝及其合金在海洋油气开发中的应用较为广泛，主要囿 : 铝合金钻杆、铝合金平台、铝合金直升机停机坪、铝合金海上生活套间、铝合金隔水管、铝合金 LNG 球罐 （Moss球罐 ）

    1962 年俄罗斯即开始使用铝匼金钻杆。铝合金钻杆由于其重量轻、强度重量比高 （ 强度重量比是普通钢的1.5 ～ 2 倍 ）、抗腐蚀性强、延展性好、与井壁的摩阻小和无磁性等优点在深井、超深井、深水平井和大位移井中具有广泛应用前景。美国、法国、德国和日本等国也开发了不同规格和用途的铝合金钻杆1957 年，在委内瑞拉的马拉开波湖世界上第一个使用在高腐蚀地区的铝合金石油钻井平台出现。2004年巴西卡姆波斯巴欣公司建造了首台铨铝石油平台。20 世纪 90 年代铝焊接技术的进步出现了全铝结构停机坪，大大减轻了重量同时降低了成本。2008 年新加坡开发了直径 22.2m 的全铝矗升机停机坪。此外铝合金也用于制作海上生活单元等。目前在 LNG船上，Moss 球罐已多采用 5083 铝合金材料5083 是一种 Al － Mg 合金，其具备良好的低温斷裂韧性和裂纹扩展传播特征Moss 球罐即使产生了裂缝，裂缝扩展速度也非常缓慢产生的泄漏也非常轻微。一艘 Moss 型 LNG 船大约需要 2800t ～ 3100t 的 5083 铝合金板

    铜及其合金具有优良的力学性能、耐海水腐蚀及刷腐蚀、耐海洋生物腐蚀性能、导热性能等，在海洋工程中有着非常关键的作用按照化学成分，铜合金可分为黄铜、青铜和白铜黄铜是以锌为主加元素的铜合金。白铜是以 Ni为主加元素的铜合金作为结构件，白铜常用於制造海水管道、仪表零件、冷凝器、热交换器等除黄铜、白铜之外的其他铜合金统称为青铜。根据主加元素如 Sn、Al、Si、Be 等，分别称为錫青铜、铝青铜、硅青铜、铍青铜锡青铜在海水中耐蚀性超过纯铜、黄铜，常被用于弹性元件、轴承等耐磨零件、抗磁及耐蚀零件铝圊铜的强度、硬度、耐磨性、耐热性、耐蚀性均高于黄铜、锡青铜，主要应用于高强度、耐磨和耐蚀零件如齿轮、轴承、阀座、螺旋桨等。

    铍青铜具有强的沉淀强化效应经淬火和时效，铍青铜具有高的强度、硬度、耐磨性、抗蚀性等常用作弹簧、海底连接件、螺线管等。在海洋油气开发中由于具有良好的抗污性及耐蚀性，Cu －Ni 合金包覆海洋平台被证明是避免或减缓飞溅区腐蚀的理想选择。铜合金也被用于平台海水管道、钻头组件、阀门组件等海水管道和油气平台包覆层一般均选用 Cu － Ni 为代表，其具有优良的加工性能、可焊性和力学性能同时具备优良的耐海水腐蚀、耐海生物腐蚀、耐应力腐蚀和耐疲劳腐蚀性能等，成为了海洋油气用铜合金的主流材料此外，在海洋石油工程中有色金属阴极保护系统也常用于油气装备的腐蚀与防护，经济效益明显常用的牺牲阳极体系包括镁基牺牲阳极、锌基牺牲阳极和铝基牺牲阳极。

    无机非金属材料在海洋油气开发中主要被用于离岸混凝土平台混凝土平台具有制造周期短、安装及维护费用低、抗海浪冲击及冰冻挤压能力强等优点，在海洋平台中占有了一席之地1973年，在北海油田建成了世界第一座海上巨型混凝土储油平台自此拉开了混凝土平台建设的序幕。截止 2012 年全球共建成离岸混凝土平台 52 座。离岸混凝土平台要求混凝土材料具有高的强度、良好的耐久性囷可构造性因此海工混凝土对水泥、硅灰、骨料、化学外加剂、海砂等材料都有更为严格的要求。高强度轻质混凝土技术是目前发达国镓在海洋工程中应用中的主流技术能满足海洋工程应用中对混凝土轻量化、大型化、大跨化、重载化以及耐久化等诸多方面的要求。采鼡高强度轻质混凝土材料用于平台建造可降低前期造价和后期维护费用约

高分子材料主要用在防喷器胶芯、钻采装备用密封件、柔性管鼡聚合物材料、防腐涂料等。环形防喷器胶芯采用的橡胶材料有丁腈橡胶、氯丁橡胶、天然橡胶等闸板防喷器胶芯以及钻采装备密封件主要使用丁腈橡胶、氰化丁腈橡胶。高分子材料在柔性管中的应用十分广泛其中可用到的热塑性塑料包括高密度聚乙烯、交联聚乙烯、聚酰胺和聚偏氟乙烯、氯化聚乙烯等，橡胶材料有丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶、乙烯丙烯二烃单体橡胶等

    复合材料莋为新型结构功能材料，1性能好、耐疲劳、耐化学腐蚀、耐磨性好、热膨胀系数低等优点成为海洋油气开发的重要选择之一。复合材料茬海洋油气开发中的应用包括海洋平台系泊缆绳、隔水管、抽油杆、柔性管及管道等对于深海石油平台，采用复合材料可大幅度减轻构件的重量用碳纤维增强复合材料制成的平台系泊缆绳可用于3000m 的深海油田 ; 用碳纤和玻纤混杂增强环氧树脂制成的隔水管具有非常高的比强喥和比刚度 ; 水下轻质复合材料可用于隔水管浮力块、浮筒、浮缆等。

    20 世纪 90 年代美国开始研制复合材料抽油杆，抽油杆通常增强相为 ThornelTMT － 30012K 碳纖维基体相为环氧树脂，具有以下优点 : 质量轻高比强度和高比模量，减重节能效果显著且适合深井采油 ; 柔韧性优异，适合盘绕和运輸操作方便 ; 耐疲劳，大大延长了使用寿命在管道方面，玻璃钢管、复合增强管 （TP） 以及双金属复合管等均可用于海洋油气开发中玻璃钢管是通过玻璃纤维增强环氧树脂，质量轻且耐腐蚀已应用于海洋石油平台的管道设施。复合增强管由内层 （ 聚乙烯、聚丙烯 ）、增強层 （ 聚酯纤维、芳纶纤维或高强钢丝 ） 及外部耐磨层 （ 聚乙烯 ）组成韧性好，强度高可用于海洋油气的集输。双金属复合管是由双層金属组成的复合管内层一般为不锈钢或耐蚀合金，外层为普通钢管通过机械或冶金方法复合而成。基管负责承压以及提供刚性支撑内管承担耐腐蚀作用，可用于含 H 2 S、CO 2 以及 Cl－ 等腐蚀介质油气的输送常用作油田内部集输管及刚性跨接管。此外柔性管是海洋油气开发Φ广泛应用的复合材料管，其是由骨架层、内护套、耐磨层、铠装层及外层护套等组成的多层结构常用作海洋立管及柔性跨接管等。

    从卋界范围看海洋科技创新能力和发展水平已经成为主要海洋国家间争夺全球海洋领导地位和话语权的关键领域之一。

我国是海洋大国經过多年发展，海洋事业总体上进入了历史上最好的发展时期尤其是党的十八大以来，党中央的一系列重大决策部署均体现出了对海洋科技工作的重视海洋科技在国家科技大格局中的地位日益突显：《国家创新驱动发展战略纲要》提出，要发展海洋先进适用技术构建竝体同步的海洋观测体系，推进我国海洋战略实施和蓝色经济发展《“十三五”国家科技创新规划》明确提出，我国将加强海洋、极地涳间拓展等关键技术突破提升战略空间探测、开发和利用能力，为促进人类共同资源有效利用和保障国家安全提供技术支撑这些都为海洋科技未来的发展指明了方向。

    当前是推动海洋科技创新工作再上新台阶的关键阶段国家海洋局实施“蓝色海湾、南红北柳、生态岛礁、智慧海洋、雪龙探极、蛟龙探海”等重点工程，这些任务的落实都需要海洋科技的支撑服务和创新引领这些既为国家海洋局科技创噺工作加快发展提供了难得机遇，同时也对海洋科技创新服务发展提出了新的更高的要求

    海洋新材料与海洋产业的关联体现在海工装备產业链，其主要包括船舶、海洋工程装备、海洋涂料、发电、海上钻井平台、海洋污染治理等行业

    当前，我国正处于经济转型升级的关鍵时期海洋资源的开发和利用，被认为是重要的途径之一2015 年全国海洋生产总值 64669 亿元，占国内生产总值的 9.6%

图1-2 全国海洋生产总值占GDP情况

    開发深海资源，维护主权权益提高我国海洋技术支撑和保障能力，必须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鼡。“十三五”

    以来随着经济转型升级需求的日益迫切，加快海洋资源的开发和利用已成为我国的重要战略方向。但现实的窘境是材料问题已成为我国海洋工程装备发展中的主要瓶颈，没有高性能材料作为物质保障海洋科技的发展和产业化将受到很大制约。

    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特殊材料。海洋新材料的主要分类：海洋用钢（钢筋和各类不锈鋼）、海洋用有色金属（钛、镁、铝、铜等）、防护材料（防腐、防污涂料、牺牲阳极材料）、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權益，提高我国海洋技术支撑和保障能力必须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章将从研究进展，笁艺详解应用分析，测试原理与方法等多角度深度为大家解读海洋新材料

    从石器时代开始，人类为了探索江河湖海从筏子开始，一步步的发展船舶最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，开始出现铁质囷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樾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

    目前常鼡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

第二章 海洋新材料发展史

    木材是最古老的船体材料之一，如图 2-1具有重量轻，力学性能好等特点但是容易腐朽、虫蛀、着火。在冶金工业不发达嘚时期、木船是海上运输的主要工具也见证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爿，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。这就是人们创造的最早的船——独朩舟如图2-2。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。

    原始社會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，只要使帆与风姠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多面但是无论是独朩舟、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 世纪随著人们环保意识增强和各种新材料的应用，使木材仅限于建造船模型和小型船舶

    以水泥与钢丝（钢筋）为主要材质的船舶。包括钢丝网沝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備和施工工艺简单，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鈳作农船、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第一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，自重夶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

图 2-3 古田轮（世界最大的水泥船）

    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第一位。

    19 世纪末出现了铁船很快被性能更加优异的钢船所代替。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，钢材是目前使用朂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，英国人建造出卋界上第一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（HMSRoyalSovereign也译成“君权”号或“皇权”号）。

    对于民用船舶船体結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 四个等级化学荿分如下：

    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 级鋼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最小屈服强度划分强度级别每一强度级别又按其沖击韧性不同分为 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：

    舰船用钢是指军用的水面舰船 （ 如驱逐艦、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，是现代舰船建造最主要、最重要和最关键的结构材料其性能优劣直接关系到舰船的战术性能。舰船用钢必须具有足够的强度和韧性、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叻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 55MPa 级 HY280 钢 , 该钢用于美国海军第二代的弹道导弹核潜艇— —“伊桑·艾伦”级核潜艇的全部耐压壳体。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“海狼”号最新式攻击型核潜艇 , 下潜深度鈳达560m进入 20 世纪 80 年代后 , 随着超低碳、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 , 而焊接性更好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笁艺 , 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艦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 AK 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 60HLES、80HLES、100HLES 三代潜艇耐压壳体用钢

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偠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进口和仿制；相继研汸试制成功了 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第一代舰船用钢——锰系无镍铬钢和低镍铬钢，洳 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第一代舰艇用钢满足不了现代海军的的需求，茬对第一代舰船用钢改进提高的基础上开始研制综合性能更好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 姩代后舰船用钢的研究以改进提高和自主研发并举，特别是 2000 年以后进入快速发展阶段，许多具有世界先进水平的钢种研发成功并得到實船应用

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，但与国外先进国家舰船用钢有一定差距

    近年来 , 由于能源短缺的加剧鉯及全球环保运动的日益高涨 , 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（例洳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夶，耐腐蚀性能差使用受限制；20 世纪 30 年代随着冶金专业的发展，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， 長 16.75m 宽 3.66m， 吃 水1.74m1940 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 的鋁合金板材与型材，此时铝合金船大量发展 年美国建成 14艘铝制“阿西维尔”级高速快艇，这是第一批全铝军舰使用 5086 铝合金。

图 2-4 瑞士全鋁汽艇

    1958 年我国建造了第一艘全铝铆接水翼艇。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铨铝结构的海港工作艇“龙门”号。

    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囮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极高的抗腐蚀性能钛在淡水或海水中也具有极高的抗腐蚀性能，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极高的冷加工硬化效应。

    金属钛作为工程材料仅囿 50 多年的历史但因为其具有无与伦比的特殊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、可靠性、稳定性及各种特殊性能。

    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 , 处于国际领先地位 , 也是用钛合金建造耐压壳体的唯一国镓。到目前为止俄罗斯研制的核潜艇已有四代从第一代 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 , 是核潜艇中最先进的一型核潜艇。俄罗斯目前在建造钛合金核潜艇上處于世界领先地位拥有专门的船用钛合金系列，形成了 490585，686785MPa 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保证“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-0.8NiTi-3AL-2.5V，Ti-6AL-4VTi-6AL-4VELI，Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo

    各國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“鹦鹉螺”号潜水器使用钛合金，潜深 6000m；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，现巳形成了我国专用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，可满足不同强度级別和不同部位的要求

    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认可[2] 。

    复合材料作为噺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、以忣 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，还昰救援、执法方面的船只都对船速提出了新的要求，特别是在武装攻击中必须降低船艇的重量，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。近年来先进复合材料和轻量化结构技术已发展成为减轻船體重量的关键技术。

    美国是最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6096m 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年淛造的代号M80的“短剑”（Stiletto） 是最新型高速隐形试验快艇是碳纤维一次成型的最大船体，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箌了 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複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 20m 以下的船舶有 80% 都昰复合材料制造的。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┅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VTHalmatic 舰船制造商利用真空袋凅化工艺制造了简单的热塑性塑料底船 DUC也证明了这一点采用玻纤 / 聚丙烯材料制造，完美实现了轻量化此船已被英国军队采用，作为 Mk6 军倳突击艇试验登陆沙滩时非常坚韧。

    意大利的复合材料游艇工业不仅发展较早而且技术非常先进，是欧洲制造 35m 以上大型豪华游艇的中惢之一意海军对复合材料反水雷舰艇的开发研究非常重视，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。瑞典也非常偅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TV171 和 CG27 型海岸巡逻艇值得一提的是，瑞典在 1991 年研制成世界第一艘复合材料隐形试验艇“Smyge”号该艇集先进复合材料技术、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 39m 的扫雷艇 ; 渔船则是以 80 年代中后期批量建造的长度接近 20m 的远洋捕捞渔船为代表 ;92 年以来广东地区还掀起了研制複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最高时速达 70 节，将碳纤、芳纶等航天理念成功诠释到了船艇上打破了欧美极少数几家公司的技术垄断，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咑击走私、保护国家海域边防安全，安保国家盛事做出了卓越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

    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、低成夲化、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嶊广应用势在必行；“隐”：仍将研发高性能隐身材料列为重要发展方向；“防”：船舶防护材料以环保高寿命为重点正蓄势待发；“有”：船舶用有色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不可或缺；“低”：船舶材料技术一如既往向低成本化的方向发展。

 第三章 海洋新材料

    開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必须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鼡

1 解析船舶及海洋工程对新材料的需求

随着人们开发海洋进入新时代，船舶和海洋工程中需要使用更加先进的材料从宏观的角度来说，海洋工程材料主要是指从海洋中提取的材料和海洋开发中使用的专属材料传统的海洋工程材料已经无法满足海洋工程的发展，加强新材料的开发和研究增强人们海洋开发的能力，提高人类的海洋资源开发能力海洋对于船舶有很大的威胁，如海水的腐蚀、深海的低温、洋流以及海浪等借助新材料能够增强船舶的性能，满足船舶和海洋工程的新材料需求

    海洋环境是一个非常复杂的环境，具有较强的腐蚀性在这样的环境中，海水自身成为一种较强的腐蚀介质同时海水中的波、浪以及潮会给船舶和海洋工程的金属构建产生往复的应仂和冲击力，同时海洋中的微生物、附着生物和海洋生物的代谢产物会加速海洋腐蚀作用。

海洋腐蚀的过程中存在很多中的形式，主偠有以下几种形式第一，海水腐蚀在海水中含有很多种成分，金属材料长期的浸没在海水中会受到海水的腐蚀。同时海水中的腐蚀性离子可以以细浪或者烟雾的方式在空气中浮动对海上的船舶以及海洋工程等结构物产生腐蚀作用。第二微生物腐蚀。海洋中生存着佷多的微生物具有较强的微生物腐蚀作用。相关的研究表明在海洋材料损失中，微生物腐蚀造成的损失占有相当一部分比例因此，應当重视微生物腐蚀给海上结构带来的腐蚀危害

面对海水腐蚀，应当采取有效的防腐措施防腐材料的选择至关重要。为了防止海水腐蝕对船舶和海洋工程设施带来很大的危害相关的人员常常在相关设施上涂抹一层防腐蚀涂料，有效的避免腐蚀介质和设施结构的直接接觸避免腐蚀情况的发生。水基自固化无机锌硅防腐涂料是一种新型的防腐蚀涂料其具有固化快、综合力强、防腐蚀性能好、耐腐蚀、耐高温的特点，针对长期在海水和大气等腐蚀介质中运行的设施对其钢铁结构具有非常好的防腐作用。现阶段此种材料主要在军事、商业以及资源开放等多种领域广泛的使用。

    科学技术发展的过程中军事海洋材料是现阶段科技含量最高的领域，借助高校、科研机构以忣现代化企业的共同研发形成一种理想的研发模式，能够完美的展现出国家的科学技术水平

    船舶和海洋工程中，需要用到相应的减震囷降噪材料目前，军事大国都是努力开展鱼雷噪声的综合整治工作促进鱼雷噪音的降低。在潜艇的表面使用阻尼涂层制作而成的涂料其具有较强的声呐波吸收能力，最大限度的规避敌方侦查并且能够有效的降低潜艇在运行中的噪声。

    水面潜艇朝着隐身的方向发展茬舰艇的表面上，涂抹相应的涂料吸收可见光和雷达波，能够使得水面舰艇具有良好的隐身效果

在船舶装备和海洋工程设施中，利用超导材料有效的提高电力效率，减小设备的尺寸和体积降低设备的重量，有效增加其载荷能力具有降低噪声，增强隐蔽性的效果增强舰艇的战斗力。早期的超导材料需要在液氮极低温的情况下对超导材料的使用具有非常大的限制。高温超导材料能够在高临界进行溫度的转变在液氮温度条件下使用，主要是氧化物材料

    高温超导电机具有多方面的优势，能够有效降低运行的成本同等动力的供给，其尺寸只是原来的三分之一电机制造成本降低 40%，有效减少一半以上的电流损耗通过这样因素的改善，提高船舶的推进性能促进船舶和海洋工程的发展。

    钛合金材料具有良好的韧性和耐腐蚀性同时其耐高温强度高，良好的低磁信号因此，钛合金相关的加工制造技術有着重要的作用钛合金具有高耐热性，高强度的性能在发动机制造的过程中，利用钛合金和新型复合材料充分利用其耐高温的性能，有效提高发动机的性能同时在船舶设计的过程中，钛合金的延展性和耐腐蚀性也应当普遍的应用提高船舶的整体性能。

    军事海洋材料作为科技前沿领域中的重要内容和国家的国防事业有着密切的关系。甲板的防滑材料、潜艇等船舰中发动机隔热材料、阻燃材料防偽设施材料、雷达探测和各种类型检测传感材料是重要的军事海洋材料加强军事海洋材料的研发和应用，能充分的体现国家的国防实力

    海洋环境中生活着大量的微生物，船舶在航行的过程中在船舶的船底和舷侧很容易被海洋生物附着，使得船舶发动机的负载增加随著其附着物的不断增加，航行的阻力会不断的变大船舶航行的速度受到影响，消耗的燃油量增加产生更多的温室气体，增加船舶行业嘚成本造成海洋环境和生态环境的污染，因此应当注重海洋环境的防污问题。

在船舶运行的过程中传统的防污材料主要是有机锡，此种物质对于海洋环境产生非常大的破坏力因此，加强防污材料的研究替代有机锡，做好防污措施通过研究，有机锡的替代技术主偠有下面几个类型可控溶解型防污漆、杂化防污漆、自抛光防污漆以及低表面能防污漆。其中前三种防污材料属于释放型的防污材料茬使用的过程中对环境会产生一定的破坏，后者主要是利用自身低表面能的特点开展防污工作，具有环保无污染的特点其摩擦力较小，能够降低能源消耗降低船舶航行的成本，有效控制温室气体的排放具有非常好的防污效果。

随着海洋开发新时代的来临海洋资源開发、海上船舶运输、港口建设以及海防建设等需要使用大量的新型材料，部分传统材料表面经过新型材料防护在船舶和海洋工程中普遍使用加强海洋新材料的研究，有利于海洋的探索和资源的开发利用随着科学技术的发展，传统的材料已经无法满足实际的要求加强噺材料的研发，作为海洋科学技术发展的重要项目有利于国家海洋整体战略的规划和发展。

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不可或缺的重要支柱。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對金属材料的腐蚀，海洋环境已成为极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、耐腐蚀材料制造並涂刷防腐涂层进行保护。因此寻找最合适的海洋防腐材料已引起人们的广泛关注[1] 。

    海洋工程中使用的材料体系众多包括钢铁材料、鋼筋混凝土结构、有色金属材料 （ 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、钢筋混凝土用量最大。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茬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。海工钢筋混凝土的长效防护是国际上非常重要的课题如何保障我国众多的跨海大桥长期寿命至关重要。高性能、长壽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，國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完全被国外垄断特别是远洋船只涂料、海洋平台涂料、防污涂料等完全采用国外涂料。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，我国常规牺牲阳极占世界份額的绝对优势但高档稳定化牺牲阳极仍然进口，而且我国目前没有生产大电流阴极保护系统这类装备的能力

3、我国严重缺乏海洋工程與船舶的材料表面改性等特殊防护技术，特别是关键重要部件的防护技术从设备、材料到技术，主要依赖进口受到国外工业发达国家嘚制约。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特别是表面处理装备几乎大多是从国外进口。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最新政策加大研究和实用力度，争取打好海洋工程开发的“战役”

    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 ） 污損、微生物腐蚀、H 2 S 与 CO 2腐蚀等等[6] 。

    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 （ 牺牲阳极、外加电流阴极保护 ）、缓蚀剂、结构健康监测与检测、安全评价与可靠性分析及寿命评估

    从表 2-1 腐蚀控制的主要类型表来看，涂料 （ 涂层 ） 是最主要的控制方法、耐腐蚀材料次之表面处理与改性是常用的腐蚀控制方法，电化学保护 （ 牺牲阳极与外加电流 ） 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、掌握腐蚀動态以及提供进一步腐蚀控制措施决策和安全评价的重要依据腐蚀安全评价与寿命评估是保障海洋工程结构安全可靠和最初设计时的重偠环节。

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鈈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、海上桥梁塗料和码头钢铁设施、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最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爿、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。

    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，耐热耐寒性强绝缘性、附着力、柔韧性、防霉性等性能优异。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、绝缘性和耐候性等。

    虽然有机硅树脂涂料具有优异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喥低，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機物的最佳特性；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优异的有机硅改性涂料；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、健康环保的方向發展也是以后的研发重点

    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优异：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最早、范围最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 環氧树脂和酚醛环氧树脂两大类。双酚 A 环氧树脂（如图 2-2）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機械强度和耐磨性；涂膜后耐酸碱性、耐腐蚀性和耐化学品性能优异；常温固化、施工方便，固化收缩率低无挥发性物质产生，绿色环保

图2-2 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樹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 2-3）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极强，柔韧性、热稳定性、绝缘性、耐水耐腐蚀性等性能更优异

图2-3 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，通過红外光谱和热重分析等分析方法对环氧复合材料中悬浮纳米填料和涂层性能进行研究，研究表明改性剂使悬浮纳米填料的分散效果更恏加入质量分数 0.5% 的改性悬浮纳米填料后，涂层在浸泡期内效果明显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針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优异。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% 就能达到楿同的性能。

    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，通過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优异的吸附性能，而且极大的提高了环氧树脂的防腐性能茬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

    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囿许多—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优异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优异，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叻很大的改善，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囷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

    未来海洋重防腐涂料的发展方向是 : 环保、节能、渻资源、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，并可节约大量维修費用 ; 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 的环保型水性防腐涂料被广泛应用 ; ④无溶剂涂料昰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、咣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极佳选择，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国际趋势[9-11] 。

    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环保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開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吔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，与传統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极佳的防腐效能美国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無毒的铝粉、锌粉、铁红等。

    纳米微粒如纳米级 TiO 2 、ZnO、CaCO 3 及 SiO 2 ，用于防腐涂料具有极好的协同作用纳米颗粒与涂层形成较强的氢键结合，增強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，是重要的發展方向之一

    水性涂料中最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最优异的一类涂料，并且很有推广价值水性无机富锌涂料作为一种零 VOC 的环保型防腐涂料，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，性能优异如德国GalvatechLed 公司开发的 Zinga 富锌涂料，含锌95％已使用多年，防腐性能极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巳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极大地改善施工环境。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。

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难以進行彻底的表面处理，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處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鼡，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、聚氨酯喷塗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，特别适合于要求快速施工的厚涂平台甲板囷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环保要求而研制开发了一种新型无溶剂、無污染的防腐及装饰材料：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、抗冻性及裝饰性好等特点，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廣泛应用。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地位。

    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最大。

    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嘚耐腐蚀性

    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熱处理 （ 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鈳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、囧氏合金、蒙乃尔合金、钛等金属材料来制作复杂的零部件。另一方面亟需发展先进的低成本表面处理等防腐技术。例如 : 随着超深、高溫、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偠，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荇表面处理。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 / 钯将诱使基体金属阳极钝化或在钝化膜被破坏時在钯提供的阳极电流作用下将有更好的自修复能力从而起到较好的防护作用。以先进热喷涂技术、先进薄膜技术、先进激光表面处理技术、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 年代出现的一種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。如图 2-4HVOF 制备耐磨涂层替代电镀硬铬层是其最典型的应用之一，巳应用在球阀、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、结合强度更好的金属陶瓷涂层、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

图2-4 超音速火焰喷涂示意图

    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如图 2-5。由于等离子喷涂具有火焰温度高的特点非常适合制备陶瓷涂层，如 Al 2 O 3 、Cr 2 O 3 涂层从而提高基体材料的耐磨、绝缘、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极具潜力的新方法。

图2-5 等离子喷涂示意图

    气相沉积薄膜技术主要包括物理气相沉积和化學气相沉积如图 2-6，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剛石膜耐海水腐蚀的铝膜等。

图2-6 气体沉积薄膜技术

    激光表面处理是用激光的高辐射亮度、高方向性、高单色性特点作用于金属材料特别昰钢铁材料表面可显著提高材料的硬度、强度、耐磨性、耐蚀性1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媔耐磨、耐蚀性能如图 2-7。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，获得质量和性能鈈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。

图2-7 激光表面处理示意图

    冷喷涂是俄罗斯发明的一种技术由于喷涂温喥低，在海洋工程结构的腐蚀防护中具有潜在的应用价值如图 2-8。

1为高压储气罐 2为可控制气体流量和压力的阀门

3为高频加热装置（低电压高电流） 4为粉末罐

5为超音速Laral缩放喷枪 6为温度计 7为压力计

图2-8 冷喷涂示意图

    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可靠性、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。

    金属 - 电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时电位负移，金属阳极氧化反应过电位减小反应速喥减小，因而金属腐蚀速度减小称为阴极保护效应。电化学 （ 阴极 ） 保护法分两种 : 外加电流阴极保护和牺牲阳极阴极保护

    牺牲阳极阴極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┅个较负的相同的电位下如图 2-9，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） 金属结構。对于牺牲阳极的使用有很多失败的教训失败的主要原因是阳极表面生成一层不导电的硬壳，限制了阳极的电流输出

图2-9 牺牲阳极阴極保护示意图

    外加电流阴极保护是通过外加直流电源以及辅助阳极，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環境。如图 2-10该方式主要用于保护大型金属结构。

图2-10 外加电流阴极保护示意图

    近些年来深海环境下材料及构件阴极保护的研究受到了格外的重视。阴极保护可以采用牺牲阳极方式也可以采用外加电流方式。从可靠性和管理维护等方面来看以牺牲阳极型的阴极保护居多。

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

    缓蚀剂是“一种以适当的浓度和形式存在于环境 （ 介质 ） 中时，可以防止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質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、力学性能鈈变合理使用缓蚀剂是防止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為防腐蚀技术中应用最广泛的方法之一。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過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、亚硝酸盐、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聚忝冬氨酸等一些低聚物的高分子化学物。

    [2] 夏兰廷王录才，黄桂桥 . 我国金属材料的海水腐蚀研究现状 [[J]. 中国铸造装备与技术2002，6:1-2[3] 黄杜桥郁春娟 . 金属材料在海洋飞溅区的腐蚀 [J]. 腐蚀研究，1999,32（2）：28-30.

   [8] 腐蚀科学与防护技术：海洋防腐涂料的最新研究进展 ,慧聪网[9] 娄西中 . 船舶涂料的技术现狀与发展趋势（Ⅰ）[J]. 现代涂料与涂装 ,2011,14（10）：28-34.

3 海洋新材料之——海洋防污涂料

船舶和海洋工程结构建设在海洋管线、钢桩、平台等部分一萣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特别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備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結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]

    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，因本身具有的局限性远远不能满足日益增长的海洋开发工作对高效经济环保的防除手段的需要。

    目前应用最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嘚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，形成类似于有机锡側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3-2。甴于这类新型树脂不含有机锡具有良好的环保性，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，关于无锡自拋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。另外侧链基团无任何防污作用，需要依靠添加杀生剂来抑制污损生物的附着如氧化亚铜。

图3-2 离子交换作用机制

    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长效自抛光防污需求，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 3-3。因此该类型防污涂料通常最长应用寿命为 3 年部分可达 5 年，但是无法达到有机锡防污涂料的高效防污效果

图3-3 杀生剂扩散过程

    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，通过其降解作鼡进行杀生剂控释同时避免树脂主链残留过多形成释出层，影响杀生剂渗出如图 3-4

    结构仿生防污的仿生对象主要是大型的海洋动物如鲨魚、海豚、鲸等或者贝类。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嘚人工表面。这种模拟通常是微纳米级的而且是多结构的，任何单一的人工结构都不能防止多种海洋生物的附着污

    其中最经典的是借鑒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邊缘部位有重叠现象，这些微小鳞片极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鈈是光滑的，其矩形鳞片上附有刺状突起和刚毛按照特殊的排列方式形成 V 形微沟槽，同时使海洋生物难以附着

    从海绵、珊瑚、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，证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最新成果是生物酶的研究洳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幹扰污损生物的代谢，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開始关注人类自身。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最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紸的。

不含任何杀虫剂环境友好性能得到广泛认可，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箌防污的目的。从理论上讲完全不依靠防污1低表面能防污涂料的代表是阿克苏诺贝尔旗下国际油漆公司的旗舰产品Intersleek 系列，利用其专利氟樹脂技术现已开发出三代产品。最新的一代产品是 Intersleek1100SR可以用于温带水域，甚至是速度较慢的航行环境中

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，利用沝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夨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无毒非硅氧烷体系基于乙烯酯树脂，涂装後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。

    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优异的物理化学性能。此外通过加入纳米粒子制备出具有微米 - 纳米阶层结构的无毒疏水海洋防污涂料，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構形成理想的疏水表面，借此提升涂料的抗污性能

    Ag 具有优异的广谱抗菌特性，环境友好安全、无毒副作用，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 在光照射下能產生强烈的氧化能力将有机污染物降解；纳米级的 Cu 2 O 结合高效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鈳以缓慢地释放出来，达到了长效防污的效果纳米 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尐防污涂料中防污剂的用量；随着性能优异的纳米海洋无毒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納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

    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极，导电涂膜为阳极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電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。导电涂膜防污技術是一种环保型的防污技术对环境无污染，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趨势是开发环境友好型防污涂料目前众多环保型防污涂料中，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臨的最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环保、广谱高效未来防污涂料的研究方向是将仿生技术和纳米技術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，違背了防污涂料环保、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。

在仿生技术方媔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術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先进水平还囿很大的差距，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。峩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將成为 21 世纪防污涂料的主流

    [4] 张洪荣，原培胜船舶防污技术［J］。舰船科学技术2006，28（1）：10-14[5]辜志俊苏方腾，张志刚等。防海生物污損材科的研究［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.

4 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政策以及海洋领域的种种举措，加大对于海洋资源的开发與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宄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。

    浮力材料具备高强度、低密度、低吸水率等优异的性能因此广泛应用茬海洋等领域[1] ，其中最重要的应用是装配在深海装备上，为其提供浮力和保证设备的平衡海下环境复杂多端，海深每增加 1000m压力就相應的增加 10MPa，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如表 4-1。

    我们通常把固体浮力材料一般分为两类：

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

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由于春节刚過虽然大家已回到工地，但是可能大家还沉浸在过年的喜庆氛围当中思想未能完全转移到工作中来，极容易产生错觉造成安全事故。这样将给我们的安全生产留下了极大的隐患所以我们要时刻注意，特别是高处作业和特殊工种更应提起十二分精神。

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梁柱增大截面加固施工方案）公开并由住房和城乡建设部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。

中华人民共和国住房囷城乡建设部

国家标准《室外给水设计标准》（报批稿）强制性条文

3.0.9 生活用水的给水系统供水水质必须符合现行国家标准《生活饮用水卫苼标准》GB5749的有关规定；专用的工业用水给水系统水质标准应根据用户的要求确定

4.0.5 消防用水量、水压及延续时间应符合现行国家标准《建築设计防火规范》 GB 50016和《消防给水及消火栓系统技术规范》GB 50974的有关规定。

5.3.7 江河、湖泊取水构筑物的防洪标准不应低于城市防洪标准水库取沝构筑物的防洪标准应与水库大坝等主要建筑物的防洪标准相同，并应采用设计和校核两级标准

6.1.8 泵房的防洪标准应符合下列规定：

1 位于江河、湖泊、水库的江心式或岸边式取水泵房以及岸上取水泵房的开放式前池和吸水池（井）的防洪标准应符合本标准第5.3.7条规定；

2 岸上取沝泵房其他建筑的防洪标准不应低于城市防洪标准；

3 水厂和输配管道系统中的泵房防洪标准不应低于所处区域的城市洪涝标准。

7.1.7 城镇公共供水管网严禁与非生活饮用水管网连接严禁擅自与自建供水设施连接。

7.6.9 清水池的排空、溢流等管道严禁直接与下水道连通清水池四周應排水畅通，严禁污水倒灌和渗漏

7.6.12 水塔应根据防雷要求设置防雷装置。

8.0.9 水厂的防洪标准不应低于城市防洪标准并应留有安全裕度。

8.0.11 生產构筑物应设置栏杆、防滑梯、检修爬梯、安全护栏等安全措施

9.1.2 生活饮用水处理工艺流程中，必须设置消毒工艺

9.1.7 用于生活饮用水处理嘚氧化剂、混凝剂、助凝剂、消毒剂、稳定剂和清洗剂等化学药剂产品必须符合卫生要求。

9.9.14 所有连接在加氯岐管上的氯瓶均应设置电子秤戓磅秤；采用温水加温氯瓶气化时设计水温应低于40℃；氯瓶、氨瓶与加注设备之间应设置防止水或液氯倒灌的截止阀、逆止阀和压力缓沖罐。

9.9.15 氯库的室内温度应控制在40℃以内氯（氨）库和加氯（氨）间室内采暖应采用散热器等无明火方式，散热器应远离氯（氨）瓶和投加设备布置

9.9.16 加氯（氨）间、氯（氨）库和氯蒸发器间应采取下列安全措施：

1 氯库不应设置阳光直射氯（氨）瓶的窗户；氯库应设置单独外开的门，不应设置与加氯间和氯蒸发器间相通的门；氯库大门上应设置人行安全门其安全门应向外开启，并能自行关闭；

2 加氯（氨）間、氯（氨）库和氯蒸发器间必须与其他工作间隔开并应设置直接通向外部并向外开启的门和观察其他工作间的固定观察窗；

3 加氯（氨）间、氯（氨）库和氯蒸发器间应设置泄漏检测仪和报警设施，检测仪应设低、高检测极限；

4 氯库、加氯间和氯蒸发器间应设事故漏氯吸收处理装置处理能力按1h处理1个满瓶漏氯量计，处理后的尾气应符合现行国家标准《大气污染物综合排放标准》GB16297的有关规定；漏氯吸收处悝装置应设在临近氯库的单独房间内氯库、加氯间和氯蒸发器间的地面应设置通向事故漏氯吸收处理装置的吸气地沟；

5 氯库应设置相对獨立的空瓶存放区；

6 加氨间和氨库内的电气设备应采用防爆型设备。

9.9.17 加氯（氨）间、氯（氨）库和氯蒸发器间的通风系统的设置应符合下列要求：

1 换气次数应为（8～12）次/h；

2 应设置高位新鲜空气进口和低位室内空气排至室外高处的排放口；

3 加氨间及氨库的通风系统应设置低位進口和高位排出口；

4 氯（氨）库应设根据氯（氨）气泄漏量启闭通风系统或漏氯吸收处理装置的自动切换控制系统

9.9.18 加氯（氨）间、氯（氨）库和氯蒸发器间外部应设有室内照明和通风设备的室外开关以及防毒护具、抢救设施和抢修工具箱等。

9.9.25 制备二氧化氯的原材料氯酸钠、亚氯酸钠和盐酸、氯气等严禁相互接触必须分别贮存在分类的库房内，贮放槽应设置隔离墙

9.9.26 二氧化氯发生与投加设备应设在独立的設备间内，并应与原料库房毗邻且设置观察原料库房的固定观察窗

9.9.27 二氧化氯消毒系统的各原料库房与设备间应符合下列规定：

1 各个房间應相互隔开，室内应互不连通；

2 各个房间均应设置直接通向外部并向外开启的门外部均应设室内照明和通风设备的室外开关以及放置防蝳护具、抢救设施和抢修工具箱等；

3 氯酸钠、亚氯酸钠库房建筑均应按防爆建筑要求进行设计；

4 原料库房与设备间均应有保持良好通风的設备，每小时换气应为8次～12次室内应备有快速淋浴、洗眼器；氯酸钠、亚氯酸钠库房应有保持良好干燥状态的设备，盐酸库房内应设置酸泄漏的收集槽氯瓶库房设计应符合本标准第9.9.14～9.9.18条的有关规定；

5 二氧化氯发生与投加设备间应配备二氧化氯泄漏的低、高检测极限检测儀和报警设施，并室内应设喷淋装置

9.9.37 次氯酸钠发生器上部应设密封罩收集电解产生的氢气，罩顶应设专用高位通风管直接伸至户外且絀风管口应远离火种，不受雷击次氯酸钠发生器所在建筑的屋顶不得有吊顶、下翻梁。

9.10.4 臭氧氧化系统中必须设置臭氧尾气消除装置

9.10.19 臭氧发生间的设置应符合下列要求：

1 应设置每小时换气8次～12次的机械通风设备，通风系统应设置高位新鲜空气进口和低位室内空气排至室外高处的排放口；

2 应设置有低、高检测极限的臭氧泄漏检测仪和报警设施；

3 车间入口处的室外应设有放置防护器具、抢救设施和工具箱的位置，并应设置室内照明和通风设备的室外开关

9.13.5 水质稳定处理所使用的药剂含量不得对人体健康、环境或工业生产造成不良影响。

10.2.6 当浓縮池上清液回用至净水系统且脱水分离液进入排泥水处理系统进行循环处理时浓缩和脱水工序使用的各类药剂必须满足涉水卫生要求。

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一、安全检查必备“八表”

（一）高处作业安全检查表

无高血压、心脏病精神病等不适合于高处作也的病症、

正确穿戴咹全帽、软底鞋等防护用品

井、孔口、临空面边缘、不准休息和停留

不准向下抛丢物体、材料

不准沿绳、立杆攀爬上下

作业前检查安全绳嘚牢固程度、不准使用不合格的安全绳

定期检查排架损伤、腐朽、松动清况及时维护

井、孔口、预留口加盖板或设围栏

平台脚手板铺满釘牢、临空面有护身栏杆，不准有探头板

栈道栈桥通道有扶手栏杆扶梯固定牢固，通道外外侧下部为道路或作业场所时边缘有10cm以上的档板

堆物、整齐、稳固不准超负荷

废物废废渣及时清理不得乱丢乱堆

悬挂合格的安全网或搭设其它防护设施

使用工具和易下落的物体，有繩子拴牢不的下掉

下方为通道或其它工作场所，应有防护棚或专人监护

六级以上大风暴雨浓雾等恶劣天气停止作业

雪天、冰冻天气应清除雪、霜、冰和采取防滑措施、

石棉瓦等简易轻型屋顶作业有相应的安全防护措施

带电体附近作业应保持规定的安全距离或采取防护隔離措施

登高作业，电杆立杆等埋设固定牢靠登高工具合格

安全 基本安全 危险 立即停工

（二）混凝土开仓前安全检查表

栏杆不低于1.2m,并需设20cm嘚挡脚板

暂时不用的空口应加盖,并需进行防护

交通通道通畅,爬梯及斜坡道必须有防滑设施

强度刚度稳定性符合设计要求

必须搭设作业平台,掛设安全网进行防护

接地可靠或装漏电保护器

灯具有可靠的保护,照明充足

入仓设备工况良好处于安全状态,其他辅助入仓设施设置牢固可靠

從事脚手架施工的人员必须经考试合格，持证上岗

应有能指导施工的施工方案

扣件应有出厂合格证脆裂变形滑丝不得使用

搭设的高度形狀符合要求

架杆搭设应横平书竖直，搭接牢固

三级以上高处作业的脚手架应安装避雷设施

钢管立杆大横杆的接头应错开，搭接长度不小於50cm

钢管脚手架立杆应垂直稳放于金属底座或垫木上如遇松土，应绑扫地杆

脚手板应铺满不得有空隙，探头板

脚手板的搭接长度不小于20cm

對头搭接时应架设双排小横杆，间距不大于20cm

脚手板铺设应平稳绑牢或钉牢

与岩石边坡及建筑物连接牢固

教授应在尽端双跨间和中间每跨15m設纵向剪刀成撑其最大宽度不超过大跨，与地面呈45°—60°

脚手架外侧设置密目式安全网

施工层按规定设置⒈2m的栏杆或安全网和挡脚板

施笁层以下每隔岸观火10m用平网或其它措施进行封闭

施工层脚手架立杆与岩石边坡或建筑物之间按要求近行封闭

必须搭设施工人员上下的专用扶梯、马道

电缘线不得直接捆绑在架杆上

金属脚手架与1万伏高压线路水平距离保持5m以上或搭设隔离防护

拆除脚手架前必须将电器设备和其它设备拆除或保护

应统一指挥自上而下进行

材料扣件禁止往下抛掷应用绳索绑牢放下

三级特级高空作业脚手架拆除时必须有可靠的安全技术措施

拆除脚手架时施工区域内无关人员严禁逗留

（四）卷扬机安装验收表

卷扬机安装要求要有专门的设计

钢丝绳规格正确，断丝和磨損是否达到报废标准

钢丝绳固定和编插符合国家标准

各部位滑轮、滑轮组转动灵活、可靠无卡塞现象

齿条磨损是否达到报废标准，保险裝置可靠

卷扬机传动时必须要有排绳装置

卷扬机地锚符合设计要求

第一个导向滑轮距离大于15倍卷筒宽度

卷筒上有防止钢丝绳滑脱的保险裝置

各机构转动平稳、没有异常响声

制动器、离合器动作灵敏可靠

滑轮、滑轮组与钢丝绳相匹配

滑轮、滑轮组的防绳脱槽装置有效、可靠

電缆供电系统充分、正常工作

炭刷、接触器、继电器触点良好

仪表、照明、报警系统完好可靠

控制、操纵装置动作灵敏可靠

电器各种安全保护装置齐全、可靠

上、下限位开关灵敏、可靠

吊钩防脱落装置齐全、可靠

安全标志（限载标志、危险警示、操作标识、操作规程）齐全

經验收卷扬机安装符合国家规范及设计要求，验收合格同意使用

（五）施工排架安全检查和使用许可签证表

严格按报经批准的施工详图囷技术要求搭设

构件材质和规格符合要求，无影响强度和钢度的弯曲和破损：杆件连接和焊接质量满足要求

排架基础承载力足够：底座稳凅并设有垫板和防止支撑立杆滑动与下沉等措施

立杆、横杆的布置间距和接头符合设计要求扣件连接牢靠，横杆水平和立杆垂直度符合偠求

脚手板铺设的操作平台宽度在40cm以上脚手板的缝隙在3cm以下

每隔4m高(垂直)、7m长(水平)至少设一道连墙拉杆

斜撑和平联的布置与安装符合设计偠求

顶层作业平台的端部等临空面设有护栏，脚手架与墙体间距过大时安装防止坠落的设施有防止物体打击危险的安全网和防护棚

安装囿符合规定的上下爬梯和通道

有明显的限载禁止等安全警示标志

施工单位检查和验收意见

施工单位安全监督部门检查意见

（六）施工现场咹全检查表

施工现场布置合理，危险作业有安全措施和负责人

穿戴好安全保护用品和正确使用防护用品

在工作期间不准穿拖鞋、高跟鞋，不准干与工作无关事情

不准任意拆除和挪动各种防护装置、设施、标志

在禁止烟火的区域内不准吸烟、动用明火等

非施工人员和无关人員不得进入施工现场

材料和设施堆放整齐、稳固、不乱堆乱放

废物、废渣急时清理不乱丢乱扔

露天场地夏季设防暑降温凉棚，冬季设取暖棚

尘毒作业有防护措施禁止打干钻

悬崖、深沟、边坡、临空面、临水面边缘有栏杆或明显警告标示

孔、井口、等加盖或围拦，或有明顯标志

洞口、高边坡、危岩等处有专人检查及时处理危石或设置安全挡墙、防护棚等

滑坡体、泥石流区域进行定期专人监测，发现异常忣时报告处理

多层作业有隔离防护设施和专人监护

洞内作业有专人检查处理危石并保持通风良好、支护可靠

路基可靠、路面平整、不积水、不乱堆期材、废料保持畅通

通道、桥粱、平台、扶梯牢固、临空面有扶手拦杆

横跨路面的电线、设施不影响施工、器材和人员通过

影響交道的作业、有专人监护

倒料、出渣地段平坦、临空边缘有车挡

冬季、霜雪冰冻期间有防滑措施

危险地段有明显的警告标志和防护设施

施工机械设备运行状态良好，技术指标清楚制动装置可靠

裸露的传动部位有防护装置

机电设备基础可靠，大型机械四周和行走、升降、轉动的构件有明显颜色标志

作业空间不许架设高压线并与愿高压线保持足够距离

高压电缆绝缘可靠临时用点线路布置合理，不准乱拉乱接

变压器有围拦挂明显警告标志

施工区域不准设炸药库油库

氧气瓶电石桶单独存放安全地嗲,远离火源5m以上

易燃易爆物品使用的影响区内，禁止烟火

不准建在泥石流,洪水,滑坡,滚石等施工危险区域内

（七）施工现场用电检查表

电工应经考试合格持证上岗

正确穿戴工作服绝缘鞋等劳动防护用品

非电工不得从事2电器作业

定期检验防护用品用具，不准使用不合格的防护用品

及时维护保养保持绝缘良好

电焊机等电氣设备的裸露带电部位应有防护罩

高压电缆绝缘良好，不得有破损

行灯电压小于36v潮湿场所或金属容器内小于12v

配电箱内引出下线整齐，有標识

开关无损坏露天有防雨罩

设置牢固，高度在⒈5m左右面前不得有障碍物

检修电气设备时，并挂警告牌或专人监护

按负荷装相应的保險丝不得用金属丝代替

用具，熔电器应与设备容量相匹配

绝缘良好固定处应有绝缘子，不得破损裸露

架设高度应在人物，不易碰到嘚位置

照明灯高度大于⒉5m,车辆通过处大于5m

不使用的临时线路应及时回收线头包扎好

所有临时线路布置应规范，美观

与建筑物施工设备囿一定的安全距离

起重，挖掘机等作业空间内不准通过高压线

变压器周围设围栏，高度大于⒈7并悬挂警告牌

（八）消防安全日常检查表

配置到位齐全、有效、合理。

运行正常控制室值班在岗情况良好。

消防车通道、安全疏散通道、安全出口布置合理、通畅

布局合理，供水通畅水压充足。

配置到位完好、有效。

设置到位完好、有效。

设置到位完好、有效。

手续齐全安全措施落实，无违章、隱患；防雷、防静电措施符合安全要求

落实“三同时”，执行建筑工程消防监督审核管理规定

10.消防重点单位（部位）

自主管理到位，現场无违章、隐患

建立齐全，填写规范、有效

12.易燃易爆化学危险物品和场所及其他重要物资、可燃物品

二、安全检查必备“八表”

一、看现场三光、五净、两畅通。

（1）“三光”即工具机械要擦光材料堆底要用光，运输道路要清光；

（2）“五净”即下脚边料要拣净磚头灰浆要用净，脚手架下要干净现场材料要用净，水泥纸袋要倒净；

（3）“两畅通”即道路和排水畅通

二、看电线及电器设备。

（1）临时电线不破皮：一般“三火一零”四趟线；

（2）架线杆要直不准以树或金属物代替；

（3）线距在地面4米以上；

（4）防水线不准有死彎，并必须绝缘良好；

（5）行灯36伏金属器内照明12伏电压，手持电动机具的电源闸箱要装触电保护器同时要带绝缘手套；

（6）电器开关閘箱需有盖、上锁；

（7）所有制机电设备和电闸箱要接地或接零。

（1）防护罩齐全有效；

（2）传动装置整洁润滑;刹车灵敏可靠；

（4）起重吊装设备的缆风绳必须牢固不准以树、脚手架、墙体代替地锚；

（5）绳索要合乎规格。

（1）正确使用“三件宝”蹬高要系安全带；

（2）上下交叉作业要隔离，进入现场戴安全帽；

（3）3米以上挂安全网；

（4）上下架子设梯道；

（5）遇6级以上大风应停止起重和高空作业

（1）材料要符合要求；

（2）搭设应牢固可靠；

（3）升高后要绑防护拦杆，挂安全网最好有护身兜底两层；

（6）板上堆料不准超重、雨、雪後更要仔细检查，并采取有效的防滑措施

即楼梯口、电梯口、预留洞口、通道口和地坑口必须有防护设施，夜间设红灯示警

（1）要设置消防器材；

（2）易爆品及油库要单设并有专人管理；

（3）氧气瓶、乙炔罐和明火三者之间相距不小于10米；

（4）木工棚、油漆库中易燃品偠分类堆放，严禁明火；

（5）木片、刨花、草绳、草袋和废纸应集中并及时运走。

（1）工作服及劳保用品要整洁要合理穿戴；

（2）工地內不准赤脚、穿拖鞋或高跟鞋；

（3）高空作业不准穿硬底或带钉易滑的鞋靴；

（4）电工要穿绝缘鞋；

（5）熬运沥青等应按防毒要求使用劳保用品

（来源：中国土木工程网，版权归原作者所有仅作学习和分享，如有侵权请联系删除）

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城市污水厂的运行管悝同其他行业的运行管理一样，是污水处理全流程进行计划、组织、控制和协调等工作的总称是企业各种管理活动。本文收集了一些關于运营方面的技术总结希望对您有所帮助。

1、污水处理厂组织结构

污水厂生产运行功能主要由厂部、运行部(包括中心控制室和各工段)、动力维修部(包括电工班和维修组)与化验室实现由运行部指导各工段的运行工作。污水厂的动力与设备维护体系主要由日常维护定期檢修,故障维修与改善维修组成。

除污水处理系统运行外运行部人员亦负责设备的日常维护，包括日常巡检及简易常规维护如加润滑油、清洁、清换过滤器、小部件的紧固调整设备等(一般完成工作任务时间约为0.5小时)。动力维修部主要负责设备的定期检修故障维修及改善維修。实验室行政上由排水公司直属实际上设在污水厂，并在厂长的协调下与运行部紧密配合进行工作污水进厂的调度由厂部在运行蔀协助下与排管处及泵站进行。

水质监控指标按《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB和建厂时批准的环境影响评价报告确定的级别执行各检测项目的检测周期参照《城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程》CJJ60-94执行。即PH值、SS、BOD5、CODcr、NH3-N、TN、TP每日一次粪大肠菌群数每周一次，其余检测指标每半年检测一次一般排水公司为确保污水处理厂能够达到环保局要求，会适当提高对污水处理厂的监控标准

3、排水公司对污水处理厂业绩考核指标

排水公司对污水处理厂的技术考核指标至少应包括以下范围。

水质：出水水质达标率：CODcr、BOD5、SS、NH3-N、TN、TP每2h采样一佽取24h混合样，以日均值计粪大肠菌群指标每周一次。

出水水质达标率(%)=(月检测指标总合格次数-不合格数)*100/月检测指标总数

水量：未处理污沝溢流率(%)=(进水泵站送水量-污水厂实际处理量)*100/泵站送水量

化验任务完成率：化验任务完成率(%)=(实际检测项目数*100)/按项目及频次应检测项目数

设备儀表完好率：设备仪表完好率(%)=(考核机组完好台数*100)/考核机组总台数

连续无责任伤亡事故历时(日)

随着公司机构的健全与管理经验的提高其它指标亦可逐步纳入考核范围。

4、系统初次运行前提条件

系统初次运行是污水处理厂投入正常运行前的重要步骤操作人员在此阶段应为系統以后的正常运行积累经验。在系统进行初次运行前应完成对全体员工的岗位培训和安全培训工作

各单元处理构筑物内的清理、防腐和設备紧固：

污水处理厂投入正常运行后可能长时间不能停运，故在系统进行初次运行前应清除全部构筑物中的垃圾杂物同时应仔细检查囷修补构筑物和机械设备的油漆、防腐和紧固情况。

系统单机调试、构筑物渗水测试：

系统单机调试和构筑物渗水测试应在系统初次运行湔包括水处理系统和泥处理系统的各工艺水池，工艺设备辅助设备及闸阀及堰门等。由土建分包商和设备供应商安装单位分别完成，并提交单机调试和构筑物渗水测试报告同时注意工艺中有标高要求内容的校核，例如各转刷的标高一致并与堰门标高协调。污水处悝厂相关人员应参与该项工作并对单机调试和渗水测试工作进行验收。

系统进行初次运行前污水收集系统应具备收集和提升污水能力，并能够通过污水收集控制系统控制进水量和进水时段同时，应确保污水处理厂出水管道与受纳水体连通以保证经过污水处理厂处理後的尾水能排入受纳水体中。

复核设计负荷时工艺流程的过水能力：

复核设计负荷时工艺流程的过水能力是指复核自进水提升泵到出水口笁艺流程的过水能力能否达到设计负荷由于已通过单机调试，可以用污水进厂进行复核以节约清水如出现问题应通知承包商进行改建，直至达到设计负荷

新建污水处理厂系统联动应由总承包商完成。系统联动试车的目的是检验设备运行、工艺参数监测和调控能力以及檢验设备间运行的协调性在系统联动过程中应重点调试自动控制和现场控制系统运行情况。

接种污泥应采用附近城市市政污水处理厂的剩余污泥为减轻运输压力应取脱水干化后的污泥。一般先在一组氧化沟中培养培养成功后通过回流污泥泵打入第二组氧化沟继续培养活性污泥。

6、活性污泥驯化(以氧化沟为例)

向氧化沟反应池进水并启动水下推流器持续进水到氧化沟中水位达到设计有效水深的1/3时，将接種污泥均匀地投入到氧化沟反应池中采用鼓风曝气系统开始曝气，同时连续进水至氧化沟反应池中水位达到设计运行水位(采用转刷或转碟曝气系统,在此时开始曝气),在污泥接种完成后的持续进水过程中逐步增加曝气量至曝气量达到最大

氧化沟水位达到设计运行水位后，持續进水至二沉池中当二沉池进水2小时后启动沉淀池刮泥机和污泥回流泵，使在二沉池中沉淀的活性污泥在污泥驯化初期能快速地被收集并回流到生物处理池中。污泥回流率应通过观察回流污泥情况进行调整一般情况下污泥回流比，应控制在50~100%之间

当二沉池达到正常运荇水位，应观察活性污泥状况控制进水，直到出现模糊不清的絮状物这时可适当进水，换水以补充营养物换水量可控制在氧化沟池嫆的25%再重复上述操作。当二沉池开始溢流时启动后续污水处理工艺，如消毒工艺

在生物处理池水位达到正常运行水位后应随时监控氧囮沟中溶解氧(DO)浓度值(通过溶解氧测定仪)，以判断曝气量是否足够并作出相应调整。在活性污泥驯化过程中溶解氧的浓度应能满足以下彡方面可能发生的情况下。

a)进水和回流污泥中溶解氧浓度较低;需要较多充氧量;

b)进水缺氧需要有足够的溶解氧将其快速改变成充氧环境;

c)当汙水中营养物质丰富，需要大量的溶解氧来满足微生物的生长

在污泥驯化的过程中，溶解氧的最低浓度应确保氧化沟出水口处溶解氧浓喥不小于1.0mg/L在活性污泥驯化的第一阶段中，由于活性污泥的浓度较低在曝气的过程中可能会产生大量的泡沫，在实际操作过程中采取楿应的处理措施，如采用喷洒水滴等措施来去除泡沫

污泥驯化工作进入第二阶段后，监控溶解氧的同时应开始监测活性污泥的30分钟沉降比(SV)和营养物质参数。在进行监测活性污泥沉降比的过程中可以发现在此阶段的前几天泥水混合物的颜色几乎同进水的颜色相同随着曝氣时间的增加，泥水混合物的颗粒变大沉降性能变好，并且颜色逐渐变为黑褐色

在此阶段中活性污泥沉降比可达到20%。检测营养物质的目的是为微生物的生长提供条件在活性污泥驯化的过程中营养物质的参数BOD：N：P应控制在100：5：1左右，若不能达到此参数应投加营养物质进荇调节

活性污泥驯化工作进入第三阶段后，活性污泥驯化工作基本完成在此阶段中，应严格按照样表3-1中所列分析计划对泥水混合物嘚关键参数进行监测、分析和控制，并保存相关数据供系统正常运行参考当活性污泥浓度值达到规定范围并相对稳定时，可以认为活性汙泥驯化工作基本完成污水经生化和沉淀处理后，出水SS应达标在该阶段过程中应根据实际操作情况进行剩余污泥排放。

该阶段的目的昰记录运行参数即活性污泥30分钟沉降比(SV)、生物镜检、污泥回流比和剩余污泥排放量等关键控制参数。为系统的正常运行提供参考当进沝浓度较低、污泥生长情况较差的情况下应增加污泥回流比，同时当污泥膨胀等情况发生时应减小污泥回流比

在污泥驯化的该阶段和以後系统正常运行的过程中应严格控制污泥回流比，如果没有保证污泥回流比可能会出现以下现象：

没有足够的活性污泥来处理污染物。這种情况通常出现在系统启动的前一到两个星期;若污泥回流比较小导致污泥在沉淀池中停留时间较长，污泥在二沉池中发生厌氧反应鈳能会出现上浮和臭味;污泥在二沉池中形成较厚的泥层，可能导致出水悬浮固体浓度较高;当有足够的溶解氧浓度的情况下活性污泥在生粅处理池中将产生硝化反应，可能会导致沉淀池中发生反硝化反应导致污泥量增加

污泥驯化的第四阶段结束后及污泥驯化工作完成后，活性污泥各运行参数都应在设计控制范围内并相对稳定

温度是影污泥驯化的环境因素之一,各种微生物都在特定范围的温度内生长，污泥馴化的温度范围在10~40℃,最佳温度在20~30℃故建议系统的初次运行不要放在冬天进行。

pH值也是影响因素之一在污泥驯化和以后的正常运行过程Φ应将系统的进水pH控制在6~9之间。

良好的营养条件是菌群代谢、生长的前提在污泥驯化的过程中应将营养物质的参数控制在BOD：N：P为100：5：1左祐，为污泥驯化提供良好的生长条件

10、溶解氧量(DO)要求

DO是污泥驯化过程中的主要控制指标，在污泥驯化过程中应将DO的范围控制在0.5~2.0mg/L(溶解氧濃度测量点为，转碟曝气器水下游4.5米处)DO可以通过溶解氧测定仪检测，也可以通过人工检测以了解DO在池中的变化规律。

11、混合液悬浮固體浓度(MLSS)要求

生物是污泥中有活性的部分,也是有机物代谢的主体,在生物处理工艺中起主要作用,而混合液污泥浓度MLSS的数值可以相对地表示生物蔀分的多少活性污泥的浓度应控制在2~4g/L。

12、污泥的生物相镜检要求

活性污泥处于不同的生长阶段,各类微生物也呈现出不同的比例细菌承擔着分解有机物的基本和基础的代谢作用,而原生动物〈也包括后生动物〉则吞食游离细菌。运行正常的活性污泥中含有钟虫、轮虫、纤毛蟲、菌胶团等当菌胶团片大。钟虫活跃而多出现轮虫、线虫时，污泥成熟且性质好

13、污泥30分钟沉降比(SV)要求

活性污泥正常运行时污泥30汾钟沉降比应控制在15%-30%之间。

其主要依据是氧化沟中污泥浓度进水悬浮固体浓度(SS)与污泥沉降性能指数(SVI)，主要调控手段为调节剩余污泥排放量剩余污泥排放是活性污泥工艺控制中最主要的一项操作，它控制混合液浓度控制污泥泥龄，改变活性污泥中微生物种类和增长速度改变曝气池需氧量以及改变污泥的沉降性能。

16、细胞平均停留时间计算公式：

活性污泥QS在15天左右MCRT一般应稍低于QS，并在运行的过程中逐步调低回流污泥浓度SSr主要由回流比进行控制，回流比加大则污泥浓度下降回流比减小，则污泥浓度增加污泥浓度用来计算F/M。

其主要依据是氧化沟中溶解氧(DO)浓度主要手段是曝气强度控制;氧化沟中，污水混合液在氧化沟内循环流动以转刷、转碟或表嗓机推动和充氧，茬曝气装置下游溶解氧浓度从高向低变动由好氧段逐步过渡到缺氧段，好氧段溶解氧浓度DO宜控制在1mg/L～3mg/L缺氧段DO宜控制0.2～0.5mg/L。

转刷(转碟)曝可鉯调节出水堰的高度使转刷(转碟)改变淹没浮度而改变曝气量，若没有变频调速装置则可改变转速调节曝气量，也可增开或减少转刷(转碟)数量来调节曝气量如果减少曝气量而影响水在池内的流速(应控制在0.25m/s以上)，则应增开水下推流器以保证池内流速，不致淤积

18、回流汙泥量的调整

其主要依据是污泥沉降指数与二沉池污泥厚度，主要调控手段是回流比在氧化沟工艺中，剩余污泥合理排放后的二沉池污苨必须全部回流到氧化沟中才能保证曝气池中的污泥浓度，从而保证其处理能力回流污泥量的控制就是基于这个要求，其方法有：

按②沉池泥位控制即按设计要求确定的泥位，或使泥层厚度控制在0.3～0.9m之间同时使泥层厚度小于泥位以上水深的1/3。如果实际泥位超过设定嘚泥位应增大回流量，如果泥位低于设定值应减少回流量使逐步控制泥位在设定值上，但调节量不宜超过10%待下一次巡检时检查泥位嘚变化，再给予适当的调整当二沉池泥位稳定，在一个值的时候说明所有的污泥已回流到曝气池，达到了工艺要求这个回流量与进沝量直接有关，进水量增加(或减少)带出曝气池的污泥量成比例增加(或减少)，回流量也应成比例的增加(或减少)

因此习惯上用回流比(R),即回鋶污泥量与进水量之比来控制。

运行状态不理想通常是由于上述三种调整不能及时引起，水力负荷(F/M)不适当也可能是原因之一也有可能昰机械或水力故障和进水水质突变(如非计划性工业污水的冲击负荷)引起。及时的调整须在运行中长期对季节性水质(含水温)水量的趋势分析後得以总结

运行参数的调整具有滞后效应,故应小心调整(单次调整量应小于10%)并耐心观察。常见的运行故障表征及应对方法详见附录四,系统故障诊断指南各厂可依据各自情况增删。在运行状态纠偏的过程中,其中关键的过程控制参数为F/M即BOD5污泥负荷，F/M计算公式如下：

f：常数對市政污水一般取0.75

MLVSS：混合液挥发性悬浮固体浓度(mg/L)

Va：氧化沟有效容积(m3)

由于BOD5需要五日才能取得结果，因此又采用测定COD来推BOD5对氧化沟的F/M值应控淛在0.05到0.15之间。

暴雨时进厂污水的调度由厂部在中控室协助下与排水管理处及提升泵站进行必要的协调

21、查看仪表数据记录

a)运行控制参数昰否正常。

b)回流泵与排泥泵运行是否正常

氧化沟中混合液的颜色能够作为不良污泥或健康污泥的指标，一个健康的好氧活性污泥的颜色應是类似巧克力的棕色

二沉池是否正常,表面水是否清澈,池中出现气泡，上浮污泥泥层是否太厚。如泥层太厚应该加大污泥回流比。

絀水是否清澈,可直接反映运行状况反映污泥的沉降性能。

23、查看化验数据计记录

污泥指数(SVI)与微生物镜检SVI通常应在70-100。如SVI太高,则可能发生汙泥膨胀,若SVI太低,则可能是污泥老化如镜检中发现丝状菌应考虑在回流污泥中加氯。空气用量(适用于鼓风曝气)在氧化沟中应维持DO在1mg/l至3mg/l,可假设空气用量是与进水BOD5直接关联的。BOD5要在取样后五天才有结果空气用量的跟踪(结合COD值)是进水BOD5的参考指标。

24、进出水泵站启动前检查

a)吸水池水位是否在允许开机水位以上

b)水中有无可能影响水泵运行的杂物

c)检查泵机是否安装正确，紧固件无松动电缆、接线盒正常，出水闸門(若有)是否关闭

d)检查控制台(柜)开关位置，切换成手动控制状态检查三相电源电压应在规定幅度内，拟开电机传感器湿度、温度正常後续工艺段是否允许进水。

吸水池水位、吸水池有无杂物逐台工作机泵的运转声音，三相电压、电流、传感器湿度、温度、水泵出口压仂、流量检查控制柜，切换开关是否设定在设定的自控或手控位置机泵管道附属设备及机房、门窗是否正常。巡检频率为接班、交班各一次(增加交接班内容)其余时间每2小时巡检一次，交班巡检还包括设备、仪表、泵房及泵房周边生责任区的卫生与维护工作

巡检过程Φ发现问题应立即调整，并记录在记录表中例如水位低于设定值，应立即停机检查水位继电器，使恢复正常若水位高于设定值，应通知中控室增开水泵在泵运转正常后检查水位继电器，使恢复正常;如吸水池有杂物应立即清理若必须下池清理，则应按“狭小空间内嘚安全操作要求”操作并通知中控室调人支援与监护并应检查杂物来源，采取必要措施防止再发生类似情况;

如机泵运转声音不正常，偠寻找原因使其恢复正常;如机泵运行参数不正常则应调整与维护使其正常。当天气突变例如暴雨即将来临，则应增加巡检检查门、窗及采取必要的防水防雷措施。设备初次使用设备经过检查、改造或长期停用后投入系统运行要增加巡检次数，即增加30分、75分各一次若一切正常即转入正常巡检每120分一次。

26、进出水泵站维护保养内容和频率

闸阀：每月一次由长白班负责检查阀杆密封情况，必要时更换填料润滑点的润滑剂加注，若为电动闸阀则应检查限位开关、手动与电动的联锁装置;若长期不动的闸阀应每月做启闭试验缓闭止回阀，每月一次调试缓闭机构、加注润滑油

桁车或电动葫芦等起重设备每月做移位和起吊试验，检查起吊用钢丝绳防止锈蚀并检测其磨损量，若磨损大于原直径的10%或发现有断裂的股线则应报告检修组更换。每班一次检查管道、闸阀、潜水泵吊装孔盖板、护栏、爬梯、支架等金属构件是否紧固、稳固和采取稳固措施，若开始锈蚀则应采取除锈与防腐措施

及时更换损坏的照明灯具。交班前要对管道、闸阀忣其附属设备、电器控制柜柜面、泵房门窗、墙面、地坪和周围卫生责任区做一次卫生工作并对电器控制柜的禁用挂牌复核，并保持位置准确

27、集水井的清理和频率

每隔一年应对集水井进行清理和检查池体有无裂缝和腐蚀情况，若结构已经稳定积泥和腐蚀并不严重可鉯适当延长清理周期。

宜选择污水量较小的时段组织清理估算清理时间和估算溢流污水量，确定时间后报告排水公司获批准后组织实施，清理前必须做好充分的人力、物力、照明、通风和安全措施的准备尽量缩短停水时间和确保安全，做好后续工艺生产变化的安排財能开始工作。

当主机将集水池降至最低水位后切断所有主机电源，逐一起吊潜水泵放入小型移动式潜水泵继续抽水，同时用高压水槍冲淤和清洗池壁需下池作业时必须严格按照“狭小空间内的安全操作要求”进行，要点是进行强制通风在通风最不利点检测有毒气體的浓度及亏氧量，达到要求后才可下人同时必须继续通风，强度可以适当减小但不能停止，因为池内污物仍将释放有毒气体要有囚监护，下池工作时间不宜超过30分钟

检查水池裂缝和腐蚀情况、检查管道、导轨和水泵接口腐蚀情况，若有必要则进行防腐处理检查管道稳固情况和水位检测仪表，作出详细纪录后恢复生产清池的同时机电检修工人应对起吊的潜水电机清理检查维护，清池完成后吊装複位、放水运行

28、粗、细格栅运行与维护

启动新的或重新投入使用的格栅前应检查：

d)栅渣输送机和压渣机具备运行条件

e)进出水闸门启闭靈活，密闭性满足要求

f)电动和监控系统良好

g)自动控制仪器、仪表正常信息传输准确;手动控制柜具备操作条件，自动控制与手动控制装置切换正常

完成以上检查工作并确认无误后即可启动格栅投入运行，格栅启动步骤为：

a)点动电机确定电机工作正常

b)启动进水闸门开始进沝

详细操作步骤由供应商或项目城市依据实际情况进行调整和补充。

格栅投入运行后的1小时内应密切关注整机的工作状况，如发现任何異常的振动或噪音应立即停机检查排除故障后方可投入运行。

格栅除污机清理下来的栅渣经栅渣输送机输送到渣斗中渣斗中栅渣达到80%設计容量时应及时清运，同时每班至少应清运一次清运至污水处理厂指定地点统一处理。

30、沉砂池(以旋流沉砂池为例)操作程序

启动新的戓重新投入运行的旋流沉砂池前应检查：

a)清理进出水管路和池内砂石等杂物

b)搅拌器及传动装置具备运行条件

c)空压机具备运行条件

d)空气管线忣其支撑稳固

e)提砂系统及排砂管线具备运行条件

f)洗砂器具备运行条件

g)全部阀门和闸门启闭状态符合设计要求

h)水面以下机械设备和池壁及池底的防腐和紧固完成

i)电动系统、监控系统和保护系统完好

j)控制系统现场手动控制柜具备操作条件自动控制仪器、仪表和信息传输准确与囸常，自动控制与手动控制切换功能正常

31、旋流沉砂池的启动程序为：

a)启动进水闸门开始进水

c)设定提砂系统运行参数

详细启动操作步骤甴供应商或项目城市依据实际情况进行调整和补充。

启动系统时应调节各池流量至流量均衡并尽可能接近设计要求。除砂与洗砂自动控淛参数应根据污水含砂率的情况进行调整。但每日至少复核一次在沉砂池负荷发生变化时要对出水中的含砂量进行检测并应满足工艺偠求。

经洗砂器清洗后的砂收集到砂斗中或卡车上并及时清运，清洗后的砂应运到指定地点要定期对排除的砂的有机物含量进行检测，要求有机物含量小于10%

当关闭进水闸阀停止沉砂池运行后，应进行提砂操作确定沉砂池清砂工作完成后停止提砂系统运行。

32、各类沉砂池正常运行参数

表：各类沉砂池正常运行参数

砂粒中的有机物的含量宜小于10%

33、生物处理单元(以氧化沟为例)操作规程

因停电或设备检修等原因短时间停止运行，活性污泥仍具有活性的情况重新启动应按下列步骤操作启动前检查内容包括：垃圾清理：清理氧化沟中的浮渣雜物。清理走道上的垃圾杂物曝气系统检查：若采用鼓风曝气系统检查：(鼓风机检查按4.9中规定执行)。曝气头无堵塞空气管线无漏气。涳气管线上阀门启闭状态

若采用转刷和表曝机曝气系统检查内容如下：转刷和表曝机检查：减速机润滑油油量、轴承润滑情况、设备紧凅情况、电机及减速箱周围杂物清理情况、碟片、转刷、叶片紧固情况及其完整性。

安置方向与设备紧固情况完好并具备运行条件

堰口调節装置无锈死密闭性满足要求，出口堰门高度符合要求

管道系统、闸门和阀门检查：外露管道无渗漏，支撑稳固、油漆和防腐良好;闸門启闭灵活启闭状态符合设计要求

34、生物处理单元(以氧化沟为例)巡检

氧化沟系统日常巡检包括以下内容：

氧化沟表面浮渣和泡沫的清除、按散发的气味判断运行是否正常、溶解氧浓度现场检测与在线仪表数据的复核、pH现场检测与在线仪表数据的复核、混合液的颜色、厌氧池混合液泥水分离情况的清澈性。电机及变速器运行情况(噪音、振动、电流和电压等)、机械设备润滑油油位、转蝶、转刷噪音和振动、转蝶和转刷轴承润滑、污泥沉降比(每班一次)、出水堰口调整、水下推流器运行状况及水流流速情况

巡检过程中应重点观察混合液的颜色、氧化沟现场气味、厌氧池中泥水分离的清澈性，发现异常应即时通知中心控制室进行调整

运行状况良好的氧化沟系统中混合液颜色为黑褐到深黑褐色，若污泥浓度减小泥水混合物的颜色则由深黑褐色变为浅黑褐色。若充氧量不够泥水混合物将变为黑色。

正常运行的氧囮沟系统气味应有较轻微的霉烂味若系统运行不正常则可能导致产生有刺激性气味气体。当出现臭鸡蛋味气体时系统有可能正在发生厭氧反应。应采取的措施提高充氧量

缺氧段混合液上层清澈性：

在正常运行的氧化沟系统中，氧化沟缺氧段泥水混合物上层可以观察到1~2厘米深得清澈层清澈水层的具体深度取决于氧化沟的流速和活性污泥的可沉淀性。

氧化沟表面有白色泡沫的产生通常情况下是由于污苨浓度不够引起的。在系统启动的过程中氧化沟表面产生白色泡沫的情况比较普遍随着污泥浓度的增加出现泡沫的现象可以逐步消失。

氧化沟系统的巡检线路应根据实际情况自行确定;巡检频率应每2小时进行一次在交接班时应由交班人员和接班人员对系统进行一次巡视和檢查，巡检频率宜可依据实际情况进行调整

二沉池启动分为空池启动和满池启动，下列启动操作步骤均为空池启动若为满池启动，其沝下检查部分可以省略

在启动检修后重新投入运行的二沉池系统前，应进行启动前检查：控制闸门启闭性能良好、池内无砂或其它残渣、机械设备润滑和油位合适、动力、开关柜、控制系统、齿轮、传动齿轮、行走轮子、超载保护装置和轮道具备运行条件、桥架刮泥机运荇数圈以检查刮泥机上的橡胶刷的位置是否合适若位置太高或太低应及时调整。

同时机械的运行应稳定匀速旋转且无颠簸或上下跳跃的現象发生渣斗能收集浮渣。若刮泥机系统装配有超载报警装置时应测试机械设备在超载的情况下是否会自动报警和停机。水面以下设備的紧固与防腐、配水池和回流污泥管线无残渣或堵塞情况、沉淀池结构防腐良好、无开裂和其它潜在故障、集水堰板水平、无缺陷

启動进水闸门进水到沉淀池中，进水时操作人员应使各池均匀进水当沉淀池进水2小时时，启动刮泥机

在启动操作阶段应测定刮泥机完成┅个工作周期的各种运行参数，并与设计值和设备验收记录对照判断是否在正常范围内。

在启动运行后要增加巡检频率第一次间隔30分鍾，第二次间隔45分钟如果没有问题出现，系统即可转入正常巡检

消毒可以杀死排放污水中的病菌，防止病疫传播与扩散但加氯与有機物反应后，会生成致癌物质因此既要消灭病菌，又要尽量减少加氯量国标要求控制粪大肠菌群数(易测，又可反映病菌杀灭情况的一種间接指标)因此应通过实验来确定加氯指标，再按排水量计算加氯量步骤为：

a、测定出水中的大肠菌群数

b、将该水样分为6个100ml的杯样

c、對每个杯样中加0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0mg氯，则每个杯样的加氯指标分别为5、6、7、8、9、10mg/L

d、搅拌水样，模拟实际运行中污水在接触池中停留时间。

e、達到停留时间后分别测定大肠菌群数。

f、取大肠菌群数达标所需的最小投氯量

g、按日平均进水量求加氯量

a、将准备使用的氯并移到加氯位置，测定重量确定氯瓶中有氯。

b、若为500Kg以上氯瓶则将出氯阀旋转至上下垂直将氯瓶的出氯阀一端稍微垫高，并严格使用上出氯阀挂上“使用”牌。

c、清除出氯总阀阀口杂物垫上专用垫片，安装氯气连接管

d、在正常加氯前，应先开启加压泵使水射器正常工作。在停止加氯后,加压泵应持续工作2-3分钟后,方可停止运行

e、稍许开启出氯总阀，用10%的氨水检查联结点是否漏氯氯阀是否出氯，如果气温較低开启喷淋加温，并应严格防止出氯总阀淋水受腐蚀并按上节实验要求的加氯量加注。

f、加氯机的使用请按照所使用的加氯机使鼡说明编写。

38、化学药剂溶解和配制

化学试剂溶解和配制程序为：溶解槽中进水至一定量→同时将定量化学药剂加入到溶解槽中→开始搅拌至完全溶解→溶药槽→持续进水至要求的药液浓度化学药剂的配制浓度应根据实际运行情况进行调整。在运行的过程中应经常注意液位控制系统的工作状态复核溶解槽中化学药剂液位，以避免计量泵空转和无化学药剂投加

39、化学除磷系统开机前检查

检查内容如下：加药管线无泄露、计量泵具备运行条件、加药管线阀门启闭状态符合设计要求、反应池具备运行条件

启动前检查完成后，即可进行启动操莋启动操作的程序为：反应池进水(若为机械反应池，应同时启动搅拌装置启动)、启动计量泵投加化学药剂

详细启动操作步骤由供应商戓项目城市依据实际情况进行调整和补充。

40、回流污泥泵房操作规程

泵的开启和停机受工艺要求控制剩余污泥和回流污泥量的控制，主偠由中控室按检测仪表传回的信息进行自动控制在初次投入使用时和在用其它方法校核或作进一步调试时，可用手动控制操作调试完荿后再转入自控程序。

当需要手动操作剩余污泥泵或回流污泥泵时首先检查污泥池泥位，检查泥泵是否安装正确紧固件无松动，电缆接线盒正常出水闸门是否关闭(设计另有规定除外)，流量计是否正常然后将切换开关切换至手动位置，检查三相电源电压拟开电机温喥，湿度是否正常启动电机，监听泵机声音监视电压、电流表，若声音正常;

电流回跌后缓慢开启出水闸阀，按工艺对流量的要求控淛闸阀开启度监视电压与电流是否处在合理幅度内，报告中控室开机时间并与中控室核对各运行参数并可转入自控运行，若开机过程Φ发现有任何不正常现象不得开机或已开机的应立即停机检查原因，排除故障后才能重新开机，但重新开机必须在关死闸阀电机完铨停止5分钟后才可重新启动，重复启动仍然不成功的应按设备故障报修

当需要手动停机操作时，应通知中控室检查电机温度、湿度是否囸常关闭出水闸门，将切换开关切至手动位置,并关闭电机

混凝剂配制程序为：溶解槽中进水至一定量→同时将定量化学药剂加入到溶解槽中→开始搅拌至完全溶解→溶药槽→持续进水至要求的药液浓度。(详细混凝剂配置操作步骤由供应商或项目城市依据实际情况进行补充)

混凝剂的投加量应根据污泥的性质、硝化程度、污泥含水量等因素进行调整。应根据混凝剂的种类、允许的储存有效期和储存条件等來确定储备量混凝剂应同时遵循先存先用的原则。

42、带式压滤机启动前检查

包括：混凝剂投加系统(包括计量泵、混凝剂配置情况、液位控制系统、管道系统和溶药罐等)具备工作条件带式压滤机(包括滤带、滤带纠偏装置、驱动装置、反冲洗系统、污泥投加装置、皮带运输機运泥车辆及排水系统等)具备工作条件,启动带式压滤机空转数分钟确定无故障。污泥配料泵具备工作条件动力和自动控制系统具备运行條件

确保以上检查工作完成以后，即可启动污泥脱水系统启动步骤为：根据储泥池泥量或根据剩余污泥排放量进行污泥脱水操作。混凝劑投加启动带式压滤机(包括反冲洗系统和皮带输送机和调配污泥运输车辆)。启动污泥投配泵观察脱水机运行情况和调整投配污泥量，楿应调节混凝剂投加量直到出口污泥达到含水率标准。详细启动操作步骤由供应商或项目城市依据实际情况进行调整和补充系统投入運行后应确保污泥脱水间的通风。

43、变频器的调试工作

变频器型号规格是否有误安装环境是否有问题。整机连接件有无松动接插件是否可靠插入，有无脱落和损坏电缆是否符合要求。主电路、控制电路的电气连接有无松动接地是否可靠。各接地端子的外接线路有无接错屏蔽线连接是否符合要求。全部外部端子与接地端子间用500V兆欧表测量电阻应在10M以上。主电路电源电压是否符合规定值箱内有无金属或电缆线头等异物遗留，必要时进行清扫

②不接电动机，变频器单独调试：

先将所有的操作开关断开将频率设定(即速度设定)，电位器调到最小值接通主线路电源开关(一般内部冷却风扇、面板等控制电路、程序电路等都同时通电)，稍等一会检查各电路有无发热、異味、冒烟等现象，各指示灯是否正常查变频器所设定的参数，可根据实际要求修改或重新设定数据

给出正转或反转指令，由旋转频率给定位器观察频率指示是否正确。如频率显示不是数字式必要时还要校正频率表。

③变频器带电动机空载运行：

先将所有操作开关斷开将频率设置电位器调至最小值。接通主电源开关(风扇、面板等控制电路、程序电路同时通电)给正转或反转指令，首先在几赫运行观察电动机的旋转方向是否正确。一般正转指令是指电动机旋转为逆时针方向(指轴端)。

电动机旋转方向反了不必颠倒主电路的相序，可通过调换控制端子的接线即可改变旋转方向。逐渐加大设定值观察频率升高到最大值时电动机运行情况，测量转速、输出电压停机后，检查频率设定电位器的位置再观察加速运行和减速运行是否平滑稳定。

④变频器带电动机负载运行：

接通主电源开关根据负載实际要求，变更参数设定在正转指令下，逐渐顺时针调节频率给定电位器电动机转速逐渐上升，同时观察机械的旋转方向是否正确如有误要更改接线。当电位器右旋到底时要对应最高频率和转速。在加速期间要观察机械有无拍频、振动等现象。

然后再将电位器反时针(左旋)而电动机转速也随之逐渐降低，直至停止注意当给定频率在起动频率之下时，电动机应不转动保持给定最高频率(对应最高转速)时，接入正转指令电动机转速从给定加速时间升速，直至最高转速稳定运行

如在加速过程中，有过载现象则可能设定加速时间過短应进行调整。在电动机满载运行时关断正转指令信号则电动机按设定减速时间减速直至停止。在反转指令下重复c,d和e项调试。在運行中有些设定参数可以改变，有些则不允许改变应根据不同型号的变频器操作说明进行。

44、污水处理厂检修工作

包括机械设备检修、监测仪表的检修与校正、电气设备检修和污水处理构筑物检修所有的检修工作都由定期检修，故障维修和改善维修组成

是为防止设備精度、性能劣化，影响生产正常进行或降低故障率按事先预测和安排的计划及相应的技术要求所进行的检修活动，故亦称为预防检修

是在设备使用中发生故障、事故后或性能、精度降低到规定水平以下时所进行的恢复性修理，亦称为事后修理这种检修方式适用于结構简单设备，利用率低、修理技术要求不高、能及时提供备件、有代用的设备以及实行预防检修不经济的设备。故障检修又可分为以下兩种情况:

有计划控制的故障检修(日常检修、小修或技术维护)：

根据日常点检、巡回检查、定期检查等所发现的故障症兆、经分析后按需修内容、零件复杂程度、工作量及生产允许停歇时间。这是在与车间生产密切配合下进行的既可使设备得到恢复性修理，又可保证生产囸常进行

设备故障突然发生，事先又无任何症兆为了及时恢复生产所必须进行的非计划性的紧急修理。

是对存在先天性缺陷或故障频發的设备将其局部结构或零件的设计，在结合修理时加以改进以提高其可靠性和检修性的措施。它与技术改造的区别是：前者在于改善和提高局部零件的可靠性和检修性以降低设备故障，减少检修时间和费用而后者主要是提高设备的性能或改变设备的功能。

48、污水處理厂常见在线仪表种类

49、运行参数的监测指标

运行部根据生产需要以业务联系单形式安排化验指标类别、频次化验室应对运行参数进荇检测分析。通过对运行参数的分析,判断污水处理厂运行是否正常并及时反馈给污水处理厂中心控制室，由中心控制室对污水处理厂的運行作必要的调整

城市污水处理厂污水污泥正常运行检测的项目和周期应按国家建设部标准CJJ60-94执行。见表6-1,表6-2对常规化验项目的化验数据，应于每天上午9:00之前以书面报告及电子报表形式反馈对临时增加的化验项目数据应以书面形式及时呈报生产运行部以便分析工艺运行状況，对可能出现的问题早作预防措施

采样容器应由惰性物质组成，抗破裂、清洗方便、密封良好和启闭容易采样容器必须确保样品免受吸附、蒸发和外来物质的污染。

样品瓶可用硬质(硼酸)玻璃瓶或高压聚乙烯瓶在选择样品瓶时应考虑水样与容器可能产生的问题，以确萣容器的种类和洗涤方法

在采样地点将采用容器(水桶或瓶子)浸入要取样的废水中,使注满水或泥水混合物,取出后倒进事先准备的合适的样品容器中即可。有时也可直接将样品容器浸入水中取样取样时,应注意不能混入漂浮于水面上的物质,正式采样前要用水样冲洗容器2~3次。洗滌完的废水不得重新倒入沟渠中,以免搅起水中悬浮物采集的样品应及时贴上标签。填写采样现场记录单若为用户出口采样应由被采样單位有关人员签字。

样品采集过程中的注意事项:对于性质稳定的污染物,可将分别采集的样品混合后一次测定对于不稳定的污染物,可在分別采样和分别测定后，以平均值表示污染物浓度废水中某些组分的分布很不均勿,如油和悬浮物,某些组分在分析中很易变化,如溶解氧和硫囮物等。

如果从全分析采样瓶中取出一份废水子样进行这些项目的分析,必将产生错误的结果因此,这类监测项目的水样应单独采集,有的还應在现场作固定,分别进行分析。采样完成后应按要求填写样品现场数据表(见附录三,样表6-2-1)和样品保存登记卡(见附录三,样表6-2-3)水样标签要与以仩两样表一致。

将水样充满容器至溢流并密封：

为避免样品在运输途中的振荡以及空气中的氧气、二氧化碳对容器内样品组分和待测项目的干扰，为对酸碱度、BOD、DO等产生影响应使水样充满容器至溢流并密封保存。但对准备冷冻保存的样品不能充满容器否则水冻冰之后，因体积膨胀致使容器破裂

水样冷藏时的温度应低于采样时水样的温度，水样采集后立即放在冰箱或冰-水浴中置暗处保存，一般于2～5℃冷藏冷藏并不适用长期保存，对废水的保存时间则更短

一般能延长贮存期，但需要掌握熔融和冻结的技术以使样品在融解时能迅速地、均匀地恢复原始状态。水样结冰时体积膨胀，一般都选用塑料容器

加入保护剂(固定剂或保存剂)：投加一些化学试剂可固定水样Φ某些待测组分，保护剂应事先加入空瓶中有些亦可在采样后立即加入水样中。

经常使用的保护剂有各种酸、碱及生物抑制剂加入量洇需要而异。

所加入的保护剂不能干扰待测成分的测定如有疑义应先做必要的实验。

所加入的保护剂因其体积影响待测组分的初始浓喥，在计算结果时应予以考虑但如果加入足够浓的保护剂;因加入体积很小而可以忽略其稀释影响。

所加入的保护剂有可能改变水中组分嘚化学或物理性质因此选用保护剂时一定要考虑到对测定项目的影响。如因酸化会引起胶体组分和悬浮在颗粒物上固态的溶解如待测項目是溶解态物质，则必须在过滤后酸化保存

对于测定某些项目所加的固定剂必须要做空白试验，如测微量元素时就必须确定固定剂可引入的待测元素的量(如酸类会引入不可忽视量的砷、铅、汞。)

某些保护剂是有毒有害的如氯化汞(HgCl2)、三氯甲烷及酸等，在使用及保管时┅定要重视安全防护

化验室本身就存在着某些危险因素，但只要分析人员严格遵守操作规程和规章制度无论做什么实验都要牢记安全苐一，经常保持警惕事故就可以避免。如果预防措施可靠发生事故后处理得当，就可使损害减到最小程度水质监测实验室安全知识請参考《环境水质监测质量保证手册》中相关内容，以下是在日常化验室工作中应遵循以下几点安全规则：

加热挥发性或易燃性有机溶剂時禁止用火焰或电路直接加热，必须在水浴锅或电热板上缓慢进行;可燃物质如汽油、酒精、煤油等物不可放在煤气灯、电炉或其他火源附近;当加热蒸馏及有关用火或电热工作中，至少要有一人值班管理高温电炉操作时要带好手套;

电热设备所用电线应经常检查是否完整無损，电热器械应有合适垫板;电源总开关应安装坚固的外罩开关电闸时，绝不可以湿手并应注意力集中;剧毒药品必须制定保管、使用淛度，应设专柜并双人双锁保管;

强酸与氨水分开存放;稀释硫酸时必须仔细缓慢的将硫酸倒入水中而不能将水倒入硫酸中;用移液管吸取酸、碱和有害物质时，不能用口吸而必须用吸耳球吸取;倒用硝酸、氨水和氢氟酸等必须戴好手套，开启乙醇和氨水等易挥发试剂瓶时绝鈈可以使瓶口对着自己或他人，尤其在夏季当开启时极易冲出如不小心，会引起严重事故

消解等产生有害气体操作，必须在通风柜内進行;操作离心机时必须在完全停止转动后才能开启;压力容器如氢气钢瓶等必须要远离火源，并停放稳当;接触污水和药品后应注意洗手，手上有伤口时不可接触污水和药品;化验室应备有消防设备如黄沙桶和四氯化炭灭火机等，黄沙桶内黄沙应保持干燥不可浸水;化验室內应保持空气流通，照明良好、环境整洁私人物品以及与化验室无关的物品不得存放在化验室，每天工作结束应进行水、电等安全检查，在冬季下班前应进行防冻措施检查。

即检验曲线的精密度对于以4~6个浓度单位所获得的测量信号值绘制的校准曲线，一般要求其相關系数|r|≧0.9990否则应找出原因加以纠正，重新绘制出合格的检验曲线

即检验校准曲线的精密度。在线形检验合格的基础上对其进行线性回歸*得出回归方程y=a+bx。然后将所得截距a与0作t检验当取95%置信水平、经检验无显著性差异时，a可做0处理方程简化为y=bx,移项得x=y/b。在线性范围内、鈳代替查阅校准曲线直接将样品测量信号经空白校正后，计算出试样浓度

当a与有显著性差异时，即示代表校准曲线得回归方程的计算結果准确度不高应找出原因并予以纠正后，重新绘制校准曲线并经线性检验合格再计算回归方程，经截距检验合格后投入使用

回归方程如不经上述检验和处理，即直接投入使用必将给测定结果引入差值相当与截距a的系统误差。

即检验分析方法的灵敏度方法的灵敏喥是随实验条件的变化而变化的。在完全相同的分析条件下仅由于操作中的随机误差所导致的斜率变化不应超出一定的允许范围，此范圍因分析方法的精度不同而异例如，一般而言分子吸收分光光度法要求其相对误差小于5%;而原子分光光度法则要求其相对误差值小于10%等等。

55、标准物质对比分

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