پروژه‌های دریایی با دو چالش فنی اصلی روبرو هستند: لنگر انداختن (Mooring) ایمن سازه‌ها در بستر متغیر دریا و مقاومت در برابر خوردگی شدید ناشی از محیط الکترولیتی آب شور. مهندسی مدرن با استفاده از سیستم‌های مهار پیشرفته و فناوری‌های چندلایه‌ای مانند حفاظت کاتدی، به دنبال تضمین پایداری و طول عمر این زیرساخت‌های حیاتی فراساحلی است.
چالش‌های فنی لنگر انداختن (Mooring) و مهار سازه‌های دریایی
لنگر انداختن فرآیند ایمن‌سازی یک شناور (کشتی) یا یک سازه ثابت/شناور (مانند سکوهای نفتی، توربین‌های بادی فراساحلی یا نیروگاه‌های خورشیدی شناور) در بستر آب است. موفقیت این عملیات به طور کامل به شرایط محیطی و مکانیک خاک بستر دریا وابسته است و چالش‌های فنی زیر را در بر دارد:
شرایط بستر دریا (Seabed Conditions):
قدرت نگهداری (Holding Power) یک لنگر به شدت به جنس بستر دریا (گِل و لای نرم، ماسه، صخره یا بستر سخت) بستگی دارد. لنگرها باید طوری طراحی و نصب شوند که بتوانند نیروی نگهداری کافی را در نوع خاصی از بستر تأمین کنند. در اعماق زیاد، اطلاعات دقیق از بستر دریا کم بوده و نصب لنگرها نیازمند کشتی‌ها و تجهیزات تخصصی (مانند ROV) است.
نیروهای محیطی و دینامیک سازه:
سیستم مهار (Mooring System) باید بتواند در برابر بزرگترین نیروهای کششی ناشی از باد، امواج سنگین و جریان‌های آبی مقاومت کند. طراحی سیستم مهار باید حرکت و جابجایی سازه شناور را در یک محدوده قابل قبول حفظ کند تا خطوط لوله و کابل‌های زیرآبی آسیب نبینند.
خستگی (Fatigue) و فرسایش مکانیکی:
کابل‌ها، زنجیرها و لنگرهای دائمی در طول عمر خود به طور مداوم تحت تنش‌های چرخه‌ای ناشی از حرکت دریا قرار دارند. این تنش‌ها باعث خستگی مواد و در نهایت شکست مکانیکی می‌شوند، که نیازمند طراحی با ضریب ایمنی بسیار بالا و بازرسی‌های دوره‌ای دقیق است.
نبرد مداوم با خوردگی: تخریب خاموش سازه‌های دریایی
محیط دریا، به دلیل ترکیب شیمیایی خاص خود (حضور الکترولیت‌ها، اکسیژن و نمک‌ها)، یکی از خورنده‌ترین محیط‌ها برای فلزات و بتن است. خوردگی (Corrosion) فرآیند تخریب الکتروشیمیایی است که ایمنی و دوام سازه‌های دریایی و لنگرگاه‌ها را به شدت تهدید می‌کند.
مکانیزم خوردگی: در آب دریا، آهن (Fe) در فولاد اکسید شده و تبدیل به زنگ آهن (اکسید/هیدروکسید) می‌شود. وجود نمک (کلرید سدیم) رسانایی الکتریکی آب را بالا برده و سرعت این واکنش مخرب را به شدت افزایش می‌دهد.
مناطق حیاتی خوردگی: خوردگی در سازه‌های دریایی اغلب در مناطق بحرانی رخ می‌دهد:
-
ناحیه پاششی (Splash Zone): این منطقه در بالای خط آب قرار دارد و دائماً در معرض پاشش آب، اکسیژن بالا و رطوبت قرار می‌گیرد که شدیدترین نرخ خوردگی را داراست.
-
ناحیه جزر و مد (Tidal Zone): منطقه‌ای که به صورت متناوب خیس و خشک می‌شود و تعادل الکتروشیمیایی فلز را بر هم می‌زند.
راهکارهای مهندسی برای مقاومت در برابر خوردگی
مهندسی مدرن برای مقابله با این چالش‌ها، از ترکیبی از فناوری‌های حفاظتی استفاده می‌کند که به صورت چندلایه عمل می‌کنند:
حفاظت کاتدی (Cathodic Protection):
این روش یکی از مؤثرترین راه‌ها برای حفاظت از فولاد زیر آب است. با ایجاد یک مدار الکتروشیمیایی و اتصال فلز محافظ (آند فداشونده، معمولاً روی یا آلومینیوم) به سازه اصلی (کاتد)، خوردگی به سمت آند هدایت شده و سازه اصلی محافظت می‌شود.
پوشش‌های محافظتی (Coatings):
استفاده از رنگ‌ها و پوشش‌های اپوکسی تخصصی، پلیمرها و پوشش‌های گالوانیزه (روی) برای ایجاد یک مانع فیزیکی بین فلز و محیط خورنده. این روش به ویژه در ناحیه پاششی و جزر و مد حیاتی است.
مواد پیشرفته:
استفاده از آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی (مانند فولاد ضدزنگ با کروم و مولیبدن بالا یا تیتانیوم) در ساخت اجزای حیاتی و حساس که امکان پوشش‌دهی در آن‌ها محدود است.
بتن‌های با دوام بالا:
در سازه‌های بتنی دریایی (مانند اسکله‌ها)، استفاده از بتن‌های با نفوذپذیری کم (با افزودنی‌هایی مانند میکروسیلیس) و روکش‌های محافظ FRP برای جلوگیری از نفوذ یون‌های کلرید به آرماتورهای فولادی داخلی و ایجاد "زنگ‌زدگی بتن".
در نهایت، موفقیت پروژه‌های دریایی در گرو مدیریت ریسک هوشمندانه و نگهداری فعال در برابر این دو تهدید بزرگ است؛ تضمین مهار مطمئن و محافظت دائمی در برابر خوردگی، که دو رکن اساسی برای دوام و پایداری سازه‌های آبی محسوب می‌شوند.