船舶的腐蝕防護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀與應(yīng)用

張玙姣++胡琛

【摘要】：船舶質(zhì)量水平的高低直接影響著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的高低，影響著我國(guó)國(guó)際交易能否順利進(jìn)行，因而，保證船舶的質(zhì)量非常重要。船舶長(zhǎng)期在海洋中作業(yè)，長(zhǎng)期與海水接觸，容易使船體表面的防腐蝕保護(hù)層受到嚴(yán)重破壞，進(jìn)而導(dǎo)致船體漆膜脫落，給船舶的安全埋下隱患。因此，需要通過(guò)相應(yīng)的防護(hù)技術(shù)降低船舶的受腐蝕程度，提高船舶的運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而提高我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平。

【關(guān)鍵詞】：船舶腐蝕；防護(hù)技術(shù)；技術(shù)應(yīng)用

1船舶腐蝕機(jī)理分析

1.1大氣腐蝕

鋼鐵處于潮濕的空氣環(huán)境中，表面會(huì)慢慢地形成一層裸眼可見(jiàn)或不可見(jiàn)的水薄膜。這層水膜會(huì)在鋼鐵表面形成原電池環(huán)境并導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕。鋼鐵最初腐蝕的產(chǎn)物是二價(jià)鐵氧化物的溶液，這種溶液會(huì)加速鐵的氧化。所以鋼鐵處于潮濕的空氣中，其腐蝕狀況會(huì)持續(xù)不斷地的加重。一般情況下，鋼鐵表面形成水膜與環(huán)境空氣相對(duì)濕度之間有密切的關(guān)系。經(jīng)研究表明，當(dāng)鋼鐵處于空氣相對(duì)濕度在80%的環(huán)境中或鋼鐵的表面溫度低于露點(diǎn)溫度3℃以下時(shí)，表面會(huì)開(kāi)始形成結(jié)露。當(dāng)鋼鐵表面存在容易鹽分或者污染物時(shí)，結(jié)露臨界值會(huì)大幅降低。據(jù)研究表明：在暴露于潔凈的空氣中，臨界濕度接近100%；在暴露于超過(guò)w（SO2）=0.01%的SO2空氣中，臨界濕度為70%；在處于超過(guò)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的可溶性鹽覆蓋中，臨界濕度為55%。也就是說(shuō)，污染物或鹽分越嚴(yán)重的地方，腐蝕形成的條件就越低，鋼鐵越容易被腐蝕。

1.2電化學(xué)腐蝕

艦船與接觸物質(zhì)直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)，此類腐蝕不常見(jiàn)，只有在特定條件產(chǎn)生，如，鐵的高溫氧化、鋼的脫碳等；電化學(xué)腐蝕：海水中含有大量的Cl-以及氧氣，船體與海水會(huì)形成腐蝕微電池，陽(yáng)極失去電子被氧化發(fā)生溶解，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，消耗氧氣；微生物腐蝕：海生物與微生物相互依存，附著在船體上破壞防腐蝕涂層，加速金屬材料的腐蝕。

1.3浸泡腐蝕

對(duì)于永久浸泡在海水中鋼鐵，由漂礫運(yùn)動(dòng)、沙石研磨運(yùn)動(dòng)、波浪運(yùn)動(dòng)等產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力腐蝕以及水中微量氧、大量可溶性鹽帶來(lái)的電化學(xué)腐蝕，一般是局部的且腐蝕種類很難定義。但由于浸泡環(huán)境溫度相對(duì)恒定，無(wú)紫外線影響、氧含量低、電解質(zhì)溶液相對(duì)飽和等因素，對(duì)于永久浸漬在海水介質(zhì)中的鋼鐵而言，在涂層完整的情況下，其損耗甚至要低于其他環(huán)境。這就是在日常生活中我們經(jīng)常會(huì)見(jiàn)到的，長(zhǎng)期浸泡在水中鋼材比露在水面的部分腐蝕要輕的多。

1.4縫隙腐蝕

縫隙腐蝕是指在兩個(gè)連接物之間的縫隙處發(fā)生的腐蝕，金屬與金屬之間、金屬與非金屬之間都會(huì)出現(xiàn)這種局部腐蝕?？p隙有些是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理造成的，也可能是因海洋污損生物（如藤壺或軟體動(dòng)物）棲居在表面所致?？p隙腐蝕的驅(qū)動(dòng)力來(lái)自鈍化膜內(nèi)外的氧濃差，而鋁合金是靠氧來(lái)維持鈍態(tài)的金屬材料，當(dāng)維持鈍化膜消耗氧的速度大于外部氧擴(kuò)散進(jìn)去的速度時(shí)，鈍化膜內(nèi)外就形成氧濃差電池。在南海海洋大氣環(huán)境下，空氣濕度大、鹽度高，當(dāng)有鹽沉積且濕度較大時(shí)，在鋁合金表面會(huì)生成一層導(dǎo)電的鹽水膜。這層鹽水膜對(duì)于氧濃差電池的形成起著重要作用，且這種電池一旦形成便很難加以抑制，促使縫隙腐蝕的發(fā)生。

2船舶腐蝕防護(hù)技術(shù)

2.1做好船舶涂裝

舶的涂料指的是用在船舶和海洋工程的結(jié)構(gòu)物的各個(gè)部位，可以有效的防止海洋的大氣腐蝕、海水以及海洋的生物附著在上面，滿足以上要求和其它特殊的要求的涂料的總稱。它包含了在涂裝之前配套的對(duì)涂料進(jìn)行選擇，對(duì)待圖的表面進(jìn)行預(yù)處理，選用涂裝的設(shè)備，檢測(cè)涂裝的工藝及過(guò)程，在涂裝時(shí)對(duì)污染進(jìn)行處理，保養(yǎng)及維修個(gè)人的防護(hù)及設(shè)備等一系列的工作。對(duì)船舶進(jìn)行涂裝的主要目的就是以防海洋這個(gè)大環(huán)境電化學(xué)的腐蝕鋼鐵的船體，以防海洋的生物污損并腐蝕鋼鐵的船體，對(duì)船體的外表進(jìn)行裝飾以及其它的特定效果。對(duì)船舶進(jìn)行涂裝的特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：（1）在造船的整個(gè)過(guò)程中都貫穿著除銹的涂裝作業(yè)；（2）船體不同的部位需要涂不同材質(zhì)的涂料，整個(gè)船的涂裝工作需要很多種涂料予以配套的完成；（3）涂裝的管理工作是非常復(fù)雜的。因?yàn)樵齑闹芷诜浅ｉL(zhǎng)，涂裝的工作又貫穿整個(gè)過(guò)程，涂料的品種又非常的多，所以需要細(xì)化管理工作，可分為：倉(cāng)庫(kù)的貯存，進(jìn)貨并發(fā)料，涂層的保護(hù)，對(duì)涂裝的作業(yè)進(jìn)行計(jì)劃并安排，對(duì)涂層的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)并驗(yàn)收等工作；（4）確保涂裝的安全是非常重要的。在船舶的涂料里面通常都含有毒且易燃的有機(jī)類溶劑，涂裝的作業(yè)環(huán)境必須是密閉的或者是通風(fēng)不能太好的環(huán)境里開(kāi)展，而其他的作業(yè)也必須正常的進(jìn)行，這就增加了燃燒、爆炸以及作業(yè)的人員會(huì)中毒的發(fā)生機(jī)率。因此，在船舶涂裝的作業(yè)過(guò)程中，一定要特別注意安全問(wèn)題。

2.2陰極保護(hù)

機(jī)理是當(dāng)兩種化學(xué)性質(zhì)不同的金屬在電解質(zhì)溶液中電性連結(jié)時(shí)，負(fù)極金屬成為陽(yáng)極而與電解質(zhì)溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而腐蝕，正極的金屬變成陰極受到保護(hù)而不受電解質(zhì)溶液的腐蝕。如果采用比鋼鐵電極電位更負(fù)的金屬與鋼鐵電性連結(jié)，使鋼鐵整體上成為陰極，或給鋼鐵不斷地加上一個(gè)與腐蝕時(shí)產(chǎn)生的腐蝕電流方向相反的直流電，同樣使鋼鐵在整體上成為陰極，并且得到極化，則可使鋼鐵免遭腐蝕，得到保護(hù)。這種電化學(xué)的保護(hù)方法，稱之為陰極保護(hù)法。常用的陰極保護(hù)法有兩種，即“犧牲陽(yáng)極保護(hù)”和“外加直流電陰極保護(hù)”。目前，船體通常使用的犧牲陽(yáng)極材料主要有鐵合金陽(yáng)極、高效鋁合金陽(yáng)極、三元鋅犧牲陽(yáng)極等。外加電流保護(hù)技術(shù)原理和犧牲陽(yáng)極保護(hù)是一樣的。它是將直流電源加入到鋼板與陽(yáng)極之間，然后利用海水構(gòu)成回路而起到保護(hù)作用。在該技術(shù)中，鋼板得到電源輸入的保護(hù)電流，使其形成陰極并得到相應(yīng)的保護(hù)。

“犧牲陽(yáng)極保護(hù)”的特點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單易操作，且價(jià)格較便宜；“外加直流電陰極保護(hù)”裝置的一次性投資較大，但它具有性能穩(wěn)定、基本免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。外加電流保護(hù)技術(shù)具有電流、電位可調(diào)節(jié)性強(qiáng)，設(shè)計(jì)保護(hù)壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。因此，在今后的發(fā)展中，改進(jìn)輔助陽(yáng)極的排流量、外加電源的可靠性和參比電極的長(zhǎng)期穩(wěn)定性將是研究的重點(diǎn)方向。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，腐蝕防護(hù)的實(shí)質(zhì)是降低材料與環(huán)境條件之間的電化學(xué)反應(yīng)速度。因此，改善材料、改變環(huán)境、把兩者隔離、或者減少離子、氧、水在材料與環(huán)境之間的交換是相應(yīng)的措施。選擇何種腐蝕防護(hù)措施，要視具體的使用條件而定，是采取何種腐蝕控制技術(shù)和何時(shí)采用腐蝕控制的重要環(huán)節(jié)，而環(huán)保、低成本、安全、易施工、高性能是腐蝕防護(hù)技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)。

【參考文獻(xiàn)】：

[1]菅恒康，趙俊，張文喆，等.船舶防腐蝕陰極保護(hù)法系統(tǒng)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)[J].環(huán)境研究與監(jiān)測(cè)，2012（03）：46-48.

[2]韓恩厚，陳建敏，宿彥京，等.海洋工程結(jié)構(gòu)與船舶的腐蝕防護(hù)———現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].中國(guó)材料進(jìn)展，2014，33（2）：65-76.endprint