海洋环境中金属材料的微生物腐蚀研究进展:从机制到防治

摘要:海洋环境中的微生物腐蚀是威胁船舶与平台等重大海洋工程设施安全的关键因素,造成了巨大的经济损失和安全风险。为应对这一严峻挑战,本文系统性综述了该领域重要的研究进展。首先聚焦于以硫酸盐还原菌、金属氧化/还原菌等典型腐蚀性微生物,重点阐明其通过细胞外电子转移机制引发的电化学腐蚀过程。其次,探讨了多物种生物膜通过协同效应加速金属腐蚀的复杂生态过程。在此基础上,全面归纳并对比了从表面技术、杀菌剂到新兴微生物腐蚀抑制技术的各类防治策略。指出微生物腐蚀的本质是电化学过程与微生物代谢活动的动态耦合。在防治层面,传统方法虽有良好的抑菌或抑制腐蚀的效果,但普遍面临资源消耗大、环境耐受性差或长效性能不足的问题。利用活体微生物形成保护性生物膜、诱导生物矿化及智能材料等绿色技术,展现出巨大的应用潜力。最后,对未来的研究方向进行了展望,强调借助多组学技术、原位表征分析手段与人工智能模型等前沿跨学科方法,以期更精准地揭示真实海洋环境下的腐蚀机理,并最终推动高效、智能且环境友好的新一代防腐技术的开发与应用,保障重大海洋基础设施的长期服役安全。

2024年海工装备市场回顾与未来发展展望

摘要:2024年,全球海工市场订单金额实现两位数高速增长,市场重新迈上复苏的道路。观察当下的海工市场,很多乐观的信号已经显现。从需求侧来看,国际油价的预期基本稳定在70美元/桶的水平并伴有小幅波动,新兴国家的海洋油气开发仍然充满潜力;在海洋石油开采加速向深远海迈进的背景下,浮式生产储卸油装置、浮式天然气液化装置等大型高附加值油气装备的订单仍然可观,海上风电市场需求的快速增长和各国海工装备供应的不平衡矛盾依然加剧。从供给侧来看,船队供应紧张的局面还将持续,船厂生产负荷依然饱满。与此同时,在海事领域日益严格的绿色环保要求下,船队更新的需求不断增长,海工船东也在加快推进船队绿色转型,以适应新的规范要求。

复合材料在载人潜水器压载水舱设计中的应用研究

摘要:针对某载人潜水器压载水舱尺度小、外形复杂和金属材料制造困难的特点,根据总布置需求及结构强度要求,开展复合材料压载水舱设计,形成压载水舱结构及对外接口设计、有限元校核、建造工艺和试验验证的全过程方案。与传统金属材料压载水舱相比,复合材料压载水舱可以构造不规则表面,充分利用潜水器耐压壳体的外部空间,而且良好的耐海水腐蚀性能可有效减小后续维护的工作量。内部加强筋与壳板采用胶接方式连接,解决了小尺度金属材料水舱无法开设人孔焊接内部加强筋的难题。这项研究为载人潜水器压载水舱设计中复合材料的应用提供了有用的参考。

系泊连接装置发展现状及其在漂浮式风电中的应用

摘要:连接装置是海洋浮体系泊系统的重要组成部分,用于不同系泊组件之间以及系泊系统与浮体的连接。近几年,漂浮式风电发展迅猛,全球报道了多个示范项目,成规模的风场建设已见规划。要实现商业化,就必须进一步控制项目成本,而系泊系统作为漂浮式风电的重要组成部分,驱需通过技术创新实现降本增效。在海工行业,各种系泊连接装置已经过多年应用和验证,在系泊连接、安装、维护、更换等方面相对成熟。针对漂浮式风电应用场景,开展系泊系统优化设计,优化配置各种系泊连接装置,并在此基础上开发新的连接组件,进而提升漂浮式风电的系泊设计、制造和安装能力,从而实现风电成本有效控制。

海洋非黏结柔性软管金属层失效机制研究进展

摘要:整合API RP 17B规范提出的海洋非黏结柔性软管9种常见失效模式,对国内外柔性软管金属 层6种常见失效模式的研究进展进行较为详细的综述,并针对目前柔性软管金属层失效机制研究中存在的问 题和短板,指出未来海洋柔性软管失效模式研究的下一步建议,为海洋柔性软管结构设计和完整性管理奠定 基础。

高熵合金磨损性能及海洋腐蚀行为研究进展

摘要:海洋工程设施及装备受到海浪的冲刷磨损,以及微生物和海水中溶解物的腐蚀,使用年限大大缩短。高熵合金突破了传统合金设计理念,其独特的多元素固溶体结构展现出优异的磨损性能、力学性能和耐腐蚀性,在海洋工程中具有巨大的应用潜力。本文综述了高熵合金的磨损性能及其在海洋环境中腐蚀行为的最新研究进展。首先介绍了高熵合金的基本特性,讨论了磨损性能及提高磨损性能的方法。随后分析了高熵合金在海洋环境中的腐蚀行为,简要讨论了合金元素对耐腐蚀性能的影响,特别关注了微生物腐蚀现象,介绍了海洋微生物对合金腐蚀的机理。最后,总结了当前高熵合金研究中存在的问题,提出了高熵合金在海洋工程中未来应用的发展方向。

海缆护管后安装新工艺设计与应用

摘要:为解决海缆护管后安装过程中浮式起重船抛锚对平台周围海缆等带来的风险并降低护管安装成本,对比分析锚系船、动力定位船和平台后安装等3种方案,得出平台后安装方案在作业工期、费用、安全性方面具有较大的优势。对海缆护管平台后安装新工艺进行设计和理论分析,并通过实践验证安装。结果表明,该新工艺既能规避浮式起重船吊装作业的高风险,又能大幅降低作业成本,安装1根护管可节省船期3d。该新工艺可为在役平台的海缆护管后安装提供重要的借鉴,有望在今后的类似工程项目中推广。

半潜式起重生活平台在海上风电的应用

摘要:为扩大参与深水海上风电项目建设的施工船舶选型范围,引入某半潜式起重生活平台深度参与某深水海上风电场项目施工,并为该平台完成钢管桩沉桩施工、导管架安装、导管架灌浆和风场并网调试支持船,以及通过锚泊系统控制油耗设计了一整套方案。结果表明,半潜式起重生活平台不仅比常规大型浮吊船的功能和作用更高效、更全面,也可以通过控制油耗创造更多利润。尝试为行业内参与海上风电基础施工的船舶选型提供参考意义。

深海深地钻探用复合片钻头的现状和展望

摘要:金刚石复合片钻头在国内外的钻探市场中已获广泛应用,在深水深地钻探领域是不可缺少的钻探工具。其市场广阔,经济效益可观,但金刚石复合片钻头的质量尚需提高,其一是金刚石复合片本身的性能提高,其二是金刚石复合片钻头设计理念更新,以顶级钻头产品占领国内外钻探市场。

海上浮式风电装备防腐技术

摘要:为满足海上浮式风电装备25 年的防腐需求,根据海上环境特点和海上浮式风电装备的结构特点,将其腐蚀环境分为大气区、飞溅区、全浸区、内部区和压载舱区等5 大区域。在此基础上,参考防腐相关标准,对腐蚀分区环境内不同基材的防腐配套体系进行研究,提出对应的防腐涂层配套体系,并通过腐蚀加速试验验证涂层体系的可靠性。研究提出的海上浮式风电装备叶片、机舱、塔筒、浮式平台的防腐涂层体系可为海上浮式风电装备的防腐体系构建及优化奠定基础。