有關(guān)船舶海水管道腐蝕探究

趙紀(jì)鋒　張曉海　張雷（常石（上海）船舶設(shè)計(jì)有限公司秀山分公司，浙江舟山　316261）

有關(guān)船舶海水管道腐蝕探究

趙紀(jì)鋒張曉海張雷
（常石（上海）船舶設(shè)計(jì)有限公司秀山分公司，浙江舟山316261）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國家間貿(mào)易往來頻繁。由于空運(yùn)耗資巨大，對一些原材料的運(yùn)輸往往通過貨船進(jìn)行水運(yùn)，但是水運(yùn)過程中海水腐蝕嚴(yán)重，船體海水管道的設(shè)計(jì)就成了一個(gè)技術(shù)難題。船體設(shè)計(jì)者該如何進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)才能避免海水管道被海水腐蝕，這就需要進(jìn)行深入探究。本文就是圍繞如何對船舶的海水管道的腐蝕機(jī)理進(jìn)行探究，從而為船體設(shè)計(jì)者提供一些理論啟示。

海水腐蝕電化學(xué)反應(yīng)船體保養(yǎng)

1　引言

隨著我們世界一體化的進(jìn)程的加快，海運(yùn)貿(mào)易變得越來越重要。可是天然海水中含有大量可溶性鹽，這對船體海水管道腐蝕非常嚴(yán)重。

其中，海水中含有的鹽比例如1表：

由表1可知，海水中含有大量的腐蝕性鹽。因此對海水管道形成了嚴(yán)重的腐蝕作用。海水管道腐蝕情況在世界范圍內(nèi)是相當(dāng)嚴(yán)重的，這不僅是對資源的浪費(fèi)，也是困擾航海家的主要問題。有數(shù)據(jù)顯示，航海船海水管道每年的腐蝕情況是相當(dāng)嚴(yán)重的，一艘剛定制的航海船的海水管道如果沒有保養(yǎng)措施，在海上航行不超過半年便會(huì)徹底報(bào)廢。這不僅是對金屬資源的一種嚴(yán)重浪費(fèi)，而且還會(huì)危及到人們的人身安全。比如長途的航行中，如果對海水管道的腐蝕問題不加以及時(shí)地解決，當(dāng)這艘船航行在大海上時(shí)，一旦海水管道泄漏，那將會(huì)造成非?？膳碌暮蠊?。因此，我們有必要對船體海水管道的海水腐蝕機(jī)理進(jìn)行必要的探究，進(jìn)而找出發(fā)現(xiàn)原因，然后對此現(xiàn)象加以制止。

2　船舶海水管道腐蝕機(jī)理

原電池反應(yīng)是活潑金屬與混合溶液的反應(yīng)。把鐵釘放入純水中，由于水中缺乏帶電的離子等，無法形成原電池，也就不會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)。但是在靠近空氣的那一端，卻會(huì)明顯腐蝕，這個(gè)問題的答案還得從化學(xué)反應(yīng)原理中尋找。水溶液中通常溶有O2，它比H+離子更容易得到電子，在陰極上進(jìn)行反應(yīng)。

陰極反應(yīng)：O2+2H2Os+4e=4OH-

陽極反應(yīng)：Fe-2e=Fe2+

陰極產(chǎn)生的OH-及陽極產(chǎn)生的Fe2+向溶液中擴(kuò)散，生成Fe（OH）2，進(jìn)一步氧化生成Fe（OH）3，并轉(zhuǎn)化為鐵銹。這種腐蝕稱為吸氧腐蝕。

原來是由于空氣中的氧氣與鐵還有水構(gòu)成了一個(gè)原電池，發(fā)生了原電池反應(yīng)。通過觀察還會(huì)發(fā)現(xiàn)，混合溶液中，鐵釘腐蝕會(huì)更快。原因是鐵、混合溶液中的離子、水等構(gòu)成了原電池，發(fā)生了原電池反應(yīng)。由于水中有比鐵還原性更強(qiáng)的銅離子參與，所以溶液中的銅離子等一些氧化性較強(qiáng)的離子把鐵氧化成了三價(jià)鐵離子，被還原銅離子生成銅吸附在鐵的表面，這樣不活潑的銅當(dāng)了負(fù)極材料，被還原的銅離子充當(dāng)了正極材料。這樣，一個(gè)更加迅速的氧化還原反應(yīng)便開始了。而且海水管道常年處于陰濕環(huán)境中，這樣海水管道的腐蝕情況就更加嚴(yán)重了。除了電化學(xué)反應(yīng)外，自然條件下的化學(xué)反應(yīng)也會(huì)對船體海水管道的腐蝕起到加速的作用。也許自然的化學(xué)反應(yīng)沒有電化學(xué)反應(yīng)快，但是因?yàn)樽匀换瘜W(xué)反應(yīng)的開始，才引起了電化學(xué)腐蝕。自然條件下的化學(xué)腐蝕主要是鐵與空氣中的水蒸氣還有氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成疏松多孔的三價(jià)鐵鹽，三價(jià)鐵鹽疏松，因此海水管道會(huì)腐蝕的越來越嚴(yán)重。

表1

3　造成海水管道腐蝕的原因

3.1化學(xué)腐蝕

海水管道長期浸泡在海水中，海水是一個(gè)含鹽量極高的咸水溶液，里面各種離子均有，這樣就會(huì)加速其的腐蝕速率。一般情況下發(fā)生化學(xué)腐蝕速度很快。

3.2生物腐蝕

水中的微生物也會(huì)對海水管道進(jìn)行腐蝕。有些微生物附著于海水管道上，在微生物發(fā)育生長過程中，會(huì)釋放一些有機(jī)酸或者減，這些酸或者堿會(huì)對管道進(jìn)行腐蝕。

3.3物理腐蝕

這種情況是非常特別的，但也在客觀上是存在的。世界上沒有靜止不動(dòng)的事物，微觀粒子也是這樣。構(gòu)成船體海水管道的分子或者原子在海水的沖洗下，部分分子會(huì)離開船體進(jìn)入海水中，這個(gè)過程沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但是它卻存在，我們把這樣腐蝕式方式叫物理腐蝕。

4　如何避免管道腐蝕

就如何對船體的海水管道設(shè)施進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，可從下列幾個(gè)角度進(jìn)行考慮。

4.1物理保護(hù)法

這種方法是從物理學(xué)的角度對海水管道的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行制止，從而達(dá)到保護(hù)海水管道的目的。例如，可以在海水管道上涂油漆，隔絕管道和海水的接觸，從而減少發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)管道“不被吞噬”的目的。除此外，還可以在管道附上一些不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，進(jìn)而達(dá)到隔絕海水腐蝕的目的。

4.2化學(xué)保護(hù)法

這類方法是目前世界上最為科學(xué)合理的方法，它是從原電池的原理出發(fā)提出的，具體的操作是在管道中通過加入鋅等性質(zhì)活潑的化學(xué)物質(zhì)，使這些化學(xué)物質(zhì)代替鐵發(fā)生腐蝕。這樣就避免了海水管道被腐蝕。但是這類方法浪費(fèi)資源，站在能源的角度考慮它不是最合理的，也不是最行之有效的。

4.3控制流速防止空泡腐蝕發(fā)生

無縫鋼管不得大于1.0m/s；紫銅管道不得大于1.2m/s；海軍黃銅管道不得大于1.8m/s；鋁黃銅不得大于2.5m/s；B10銅鎳管不得大于3.6m/s；B30銅鎳管不得大于4.5m/s；雙相不銹鋼和鈦管對流速不敏感。

5　結(jié)語

總而言之，船體的海水管道對船體的安全航行具有重要的作用。本文對船舶海水管道的腐蝕情況進(jìn)行了探究，對造成腐蝕的原因及其原理進(jìn)行了深入的探究分析。本次通過對海水管道腐蝕情況的探究與分析，探討了海水管道腐蝕問題及其腐蝕原理。

［1］武王增.船舶海水管系管材腐蝕及房屋技術(shù)探討［J］.船舶，2005（6）:43-46.

［2］王偉勇.制冷系統(tǒng)冷凝器海水腐蝕研究［J］.船舶工程，2009（3）:70-74.