船舶管路防腐處理可行性研究

羅航

摘要：隨著船載使用條件下對輕量化設計、外觀改進需求的不斷提升，鋁合金構件由于其高強度低密度的優(yōu)異特性，在船舶使用環(huán)境中應用越來越廣泛，然而，其相對于鋼構件較弱的防腐蝕特性也隨著應用的增多，不斷暴露出來。文章對船舶管路防腐處理進行了研究分析，以供參考。

關鍵詞：船舶；管路防腐；處理

1前言

船舶是海上運輸?shù)闹饕d體，而海水屬于腐蝕性較強的介質(zhì)，近幾年，隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，導致海洋的污染情況逐漸的加重，海水環(huán)境變得更加復雜，其對船體的腐蝕性更加嚴重。因此，對船舶的防腐方法與性能進行研究是非常有必要的?，F(xiàn)今，大部分船舶的船體采用的是鋼結(jié)構，鋼結(jié)構在惡劣的環(huán)境下，與海水中的水分、鹽分等發(fā)生化學、電化學腐蝕反應，這些腐蝕情況會使船體產(chǎn)生銹蝕的情況，最終導致船體的承載能力減少，使船舶的安全受到威脅。除了海水的腐蝕，高溫、高濕、酸雨、寒冷等天氣環(huán)境也會對船舶管路產(chǎn)生腐蝕破壞。因此，船舶管路的防腐對船舶的安全、穩(wěn)定航行有著至關重要的作用。傳統(tǒng)的船舶管路防腐方法存在著防腐性能差的缺陷，無法適應現(xiàn)今社會的需求，為此提出船舶管路防腐方法及性能研究。

2原因及機理分析

通過腐蝕、開裂問題發(fā)生的原因及機理研究分析。

2.1電化學腐蝕

金屬和介質(zhì)發(fā)生電化學反應而引起的腐蝕，在腐蝕過程中，有陽極和陰極區(qū)，電流可以通過金屬在一定的距離中流動，如金屬在海水、潮濕大氣等中的腐蝕。主要有微電池腐蝕和濃差電池腐蝕。

2.1.1電偶腐蝕

由于腐蝕電位不同，造成同一介質(zhì)中異種金屬接觸處的局部腐蝕，就是電偶腐蝕。該兩種金屬構成宏電池，產(chǎn)生電偶電流，使電位較低的金屬（陽極）溶解速度增加，電位較高的金屬（陰極）溶解速度減小。電偶腐蝕形成的條件是電位差、電子通道、電解質(zhì)等因素。通過觀察鋁合金構件底面，發(fā)現(xiàn)其與船面安裝基座直接接觸部位有明顯腐蝕現(xiàn)象，而未接觸部位未見腐蝕。鋁合金構件為ZL205A材料（屬于鋁銅合金），船面安裝基座為普通碳鋼材料，參照GJB1720-1993《異種金屬的腐蝕與防護》中的表1金屬及合金在3.5%（m/m）NaCl溶液中的電偶序表，鋁合金電極電位低于碳鋼電極電位；兩者直接接觸，未進行物理絕緣處理，在海水、海洋大氣和工業(yè)大氣中相連接金屬及合金的使用指南與防護方法，鋁銅合金與碳鋼連接之間存在有嚴重的電偶腐蝕；在腐蝕介質(zhì)（尤其海水條件下）中，形成電偶電流，發(fā)生了明顯的電偶腐蝕。因此，在鋁合金構件存在較大電位差的異種金屬直接接觸處，都發(fā)生了一定程度的電偶腐蝕。

2.1.2縫隙腐蝕

由于金屬與金屬，或金屬與非金屬直接形成縫隙，其寬度可以使腐蝕介質(zhì)浸入并使介質(zhì)處于一種停滯狀態(tài)，使得縫隙內(nèi)部腐蝕加劇的現(xiàn)象縫隙腐蝕。鋁合金構件多處采用螺釘、螺栓、鉚釘?shù)冗B接件；鋁合金構件與艦面安裝基座大面積接觸，鋁合金構件與標牌鉚緊連接，邊角未封嚴，存在縫隙；當海水浸入后，就產(chǎn)生了縫隙腐蝕。由于各部件之間為異種金屬接觸，存在電偶腐蝕，因此，加快了腐蝕速度。

2.1.3晶間腐蝕

晶間腐蝕是沿著金屬晶粒間的分界面向內(nèi)部擴展的腐蝕，主要由于晶粒表面和內(nèi)部間化學成分的差異以及晶間雜質(zhì)或內(nèi)應力的存在，且晶界處的腐蝕性要大于晶粒處。鋁合金構件為ZL205A材料，屬于鋁銅系合金，其晶間腐蝕敏感性高。暴露在腐蝕介質(zhì)中時，其中，晶內(nèi)基體和正電性的相，如CuAl2作為陰極；而負電性的相，如晶界貧Cu區(qū)作為陽極，組成腐蝕微電池，易發(fā)生晶間腐蝕。對鋁合金構件的腐蝕開裂件進行金相及斷口分析，結(jié)果表明：表層有大量的沿晶裂紋，樣品在使用過程中出現(xiàn)晶間腐蝕現(xiàn)象。對材料的化學成分進行檢測，發(fā)現(xiàn)存在銅元素偏析現(xiàn)象，部分區(qū)域銅元素超標；對金相進行檢查，發(fā)現(xiàn)：樣品晶粒粗大，晶界復熔加寬，晶界交接處有過燒三角和復熔球，樣品有過燒現(xiàn)象；局部區(qū)域有條狀灰色夾雜。因此，產(chǎn)品的微觀質(zhì)量問題加速了晶間腐蝕。

2.1.4點腐蝕

點腐蝕是指在金屬材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微，而分散發(fā)生的局部腐蝕。在金屬上產(chǎn)生針尖狀、點狀、孔狀的一種局部腐蝕形態(tài)，是陽極反應的一種獨特形式，是一種自催化過程，如有腐蝕介質(zhì)（Cl-）、促進反應的物質(zhì)（Cu2+），既促進又足以維持腐蝕的繼續(xù)進行。鋁合金構件的ZL205A材料Cu含量較高，且處于高濕、高鹽極端惡劣腐蝕環(huán)境，會加速點腐蝕。

2.2應力腐蝕

由殘余或外加應力導致的應變和腐蝕聯(lián)合作用產(chǎn)生的材料破壞過程。材料受到局部應力或應力作用不平均時，受到高應力作用的區(qū)域會形成陽極，而受到低應力作用的區(qū)域會形成陰極，從而加速腐蝕。對鋁合金構件、電氣箱體等零件的生產(chǎn)工藝過程及資料進行查閱，零件進行了熱處理、多次人工時效等工序，消除了零件內(nèi)部存在的鑄造內(nèi)應力、機加內(nèi)應力。對使用中的鋁合金構件檢查發(fā)現(xiàn)，鋁合金構件底面有大量的白色腐蝕產(chǎn)物，且局部開裂區(qū)域有上翹變形。腐蝕產(chǎn)物增多，體積膨脹，腐蝕物堆積，造成局部應力增大，產(chǎn)生應力腐蝕，從而加速腐蝕。

3船舶管路防腐方法設計

3.1船舶管路表面預處理

要想對船舶管路進行防腐，首先要對其表面進行預處理。傳統(tǒng)防腐方法由于認定船舶管路表面屬于處理級別，因此導致最終涂裝失敗?，F(xiàn)今使用較為廣泛的預處理方法為噴干砂，但是這種方法有著很大的弊端，不僅達不到表面處理的標準，還會對環(huán)境、船體產(chǎn)生污染。

3.2船舶管路屏蔽

以預處理后的船舶管路為基礎，對其進行屏蔽處理。船舶管路的腐蝕主要分為2種方式，分別為干蝕和濕蝕，也叫做化學腐蝕和電化學腐蝕。鋼結(jié)構腐蝕主要發(fā)生的是電化學腐蝕。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，船舶管路的腐蝕情況與形成原電池電流的大小有著直接的關系，電流大，則船舶管路腐蝕的速率快。反之，則船舶管路腐蝕的速率慢。而船舶管路表面原電池電流的大小主要是由其與海水、氧氣、電解質(zhì)等影響因素的屏蔽程度。因此，對船舶管路進行防腐首先要對船舶管路進行屏蔽。船舶管路的屏蔽主要是采用涂料對船舶管路進行刷涂，其可以在船舶管路表面形成一層保護膜，將船舶管路與海水、氧氣、電解質(zhì)等影響因素進行隔離。

3.3船舶管路電化學保護

以上述屏蔽后的船舶管路為基礎，再對其進行船舶管路電化學保護，從而實現(xiàn)對船舶管路的防腐。船舶管路電化學保護主要分為陽極保護與陰極保護。其中，陽極保護指的是將船舶管路與電源正極進行連接。在船舶的航行過程中，海水就是電解質(zhì)溶液，此中保護可以使船舶管路形成的原電池陽極極化到一定電位時，形成穩(wěn)定的狀態(tài)，抑制陽極的溶解反應，使腐蝕的速率變慢，達到保護船舶管路的目的。對于船舶管路來說，其采用陽極保護不但可以對鋼結(jié)構全面腐蝕進行抑制，還可以對船舶管路的局部腐蝕進行抑制，例如應力腐蝕、點蝕、晶間腐蝕等。本文采用碳鋼儲槽對船舶管路進行陽極保護，同時與覆蓋層保護進行結(jié)合使用，陽極保護只需要針對覆蓋不嚴的地方進行。由于采用的是陽極保護與覆蓋層保護結(jié)合方法，導致陽極面積急劇的減少，其保護程度就更加明顯，腐蝕速率大大的降低。而陰極保護指的是將船舶管路與電源負極進行連接，使船舶管路電位變?yōu)樨摰模瑥亩垢g速率降低。采用陰極保護與覆蓋層保護進行結(jié)合，由于船舶管路大部分被覆蓋層保護所覆蓋，導致電流消耗急劇的減小，從而使防腐性能更加強大。

4結(jié)束語

腐蝕是艦載設備不可避免的自然現(xiàn)象，因此，我們只能通過多種手段與措施，并認真做好設計、生產(chǎn)、使用、維護保養(yǎng)等全生命周期中的每一個環(huán)節(jié)及細節(jié)，控制、延緩腐蝕速率，從而延長設備使用壽命。

參考文獻；

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