基于油液分析的舱底腐蚀监测技术可行性研究

袁慧五,余 超,刘 信

(92571部队,海南 三亚 572021)

基于油液分析的舱底腐蚀监测技术可行性研究

袁慧五,余 超,刘 信

(92571部队,海南 三亚 572021)

针对目前舰船腐蚀监测采用单一的船体电位检测方法的局限性，文章提出拟采用油液分析技术对舰船重要舱室的舱底水进行系统监测，通过采用油液分析技术中的发射光谱分析技术和铁谱分析技术，发现其能够很好地监测舱底的腐蚀情况，这种监测方法不仅可以对重要舱室底部的腐蚀防护工作进行有效指导，结合舰船装备精细化管理还可以早期发现舱室管系腐蚀渗漏情况，同时还对利用油液分析监测舰船腐蚀的技术下一步发展进行了展望。

油液分析； 腐蚀监测； 舱底水； 发射光谱；铁谱技术

由于舰船终年航行在大海上，受到海水和海洋大气的侵蚀，其会发生各种各样的腐蚀问题。腐蚀不仅给舰船带来巨大的经济损失，还严重影响舰船战斗力的发挥。例如我国曾有一艘十分先进的船舶，因船体的严重腐蚀而不得不提前退役[1]。

在目前高技术条件下，利用各种先进技术和仪器设备加强对舰船腐蚀及防护状况进行监测，是提高舰船防腐蚀水平的重要一环。但通过目前舰船腐蚀监测发现，仅利用船体电位对舰船腐蚀进行监测，经常会出现船体电位正常而那些有舱底污水的舱室腐蚀较严重的情况，这些舱室因为舱底管路密布，在舰船非修理维护期间内无法直接观察到其腐蚀情况，为了解决这个关键性的问题，本文提出利用油液分析技术对重要舱室的舱底水进行系统监测，从而探索直观而准确的舰船重要舱室腐蚀监测方法。

油液分析技术是指通过分析被监测机器所用润滑剂(或工作介质)的性质变化和携带的磨损微粒的情况，获得润滑或磨损状态的信息，从而评价机器的工况和预测故障的发展趋势，并确定故障原因及类型等[2]。由于一般发生严重腐蚀情况的舱室底部会有舱底污水，而且这些地方是舰员平时难以到达查看腐蚀情况的地方，本文提出利用油液分析技术对舱底污水中的一些易腐蚀金属元素质量分数及其形状进行分析，希望能从中找到一些可行性的分析方法。这项技术如果能够研究成功并推广应用，不仅提高针对舰船的腐蚀监测能力，为及时进行舰船腐蚀防护工作提供有效的建议，还可以拓展油液分析技术的应用领域。

1 利用油液分析技术对模拟舱底水进行 监测

通过分析，舱底水的主要成分为淡水、海水、润滑油、液压油和燃油。本文分别采用淡水(自来水)、海水、油水混合物(润滑油与海水比例为1∶1)和润滑油4种不同的液体来模拟不同的舱底水，将4根长为15 cm的螺纹钢分别放在这4种液体中浸泡20 d，发现淡水、海水和油水混合物中均出现了黄色固体且液体颜色也变黄，初步判断铁元素在淡水、海水和油水混合物中均有腐蚀发生。利用发射光谱仪分析这4种液体中的金属元素质量分数变化，具体见表1。

表1 浸泡螺纹钢20 d前后4种液体中金属元素质量分数表 mg/kg

由光谱仪分析数据可知，淡水、海水和油水混合物中易于发生腐蚀的铁元素质量分数明显增加，说明光谱仪能够通过监测舱底水中铁元素质量分数来监测发生腐蚀的钢铁，从而对舰船舱底腐蚀情况进行直接监测。

2 不同舱室舱底水的光、铁谱分析研究

2.1 不同舱室舱底水的光谱分析研究

先在不同型号舰船上的不同舱室内进行舱底水取样，为防止燃油对分析仪器的影响，先用闪点测试仪对其进行测试，选出6瓶不含燃油的样品，用超谱M型发射光谱仪对其进行金属元素质量分数分析，具体参数见表2。

表2 6个不同样品金属元素质量分数表 mg/kg

由数据分析可知，样品1、样品4、样品5和样品6所在舱室腐蚀发生较少，样品3所在舱室腐蚀较多，样品3所在舱室腐蚀最严重。通过与舰船上的船员交流，在以往舰船修理时也发现样品2和样品3所在舱室腐蚀均较严重，说明与测试结果相符。

另外，从所监测数据也可以看出，舰船舱室可能存在如下几种情况。

1)样品3所在舱室舱底水中锌和铝元素质量分数较高，初步推断可能该船所采用的牺牲阳极保护的锌块腐蚀较严重，或者含有锌和铝元素的其他部件发生了严重腐蚀。

2)样品2、样品3和样品5中钠镁两种元素质量分数较高，初步推断其所在舱室可能存在较严重的海水渗漏情况，样品1和样品6所在舱室渗漏海水较少。

2.2 不同舱室舱底水的铁谱分析

利用FX-Ⅱ型分析式铁谱仪制作样品3、样品4和样品6的铁谱片，通过BX-41型铁谱显微镜对其进行分析，发现由样品3所制得的谱片上均匀分布着较多且极细的微粒，且没有沿着磁力线分布，其出口端微粒具体见图1；由样品4所制得的谱片上出现了类似样品3中的微粒，其出口端微粒具体见图2；而由样品6制得的谱片中没有出现类似微粒。由于利用铁谱技术分析润滑油中的腐蚀微粒的形态特点是：呈现出极细和极均匀特征的亚微米级褐色细粒，由于具有极弱的铁磁性，它们成片沉积在铁谱片出口处，如果腐蚀磨损极其普遍，则可能覆盖在整个铁谱片上[3]。从其微粒的排列方式和形状来分析，图1和图2的微粒是腐蚀微粒，可能由于样品3和样品4所在舱室腐蚀较为普遍，因此它们都覆盖在整个谱片上，因此可以判断样品3和样品4所在舱室发生了腐蚀，从在出口端的铁谱图1和图2的微粒数量的差别，说明了舱底腐蚀的严重性与腐蚀颗粒的多少相关，从而说明铁谱技术可以应用在舱底腐蚀情况的分析。

图1 样品3铁谱片出口处图片

图2 样品4铁谱片出口处图片

3 结束语

1)通过以上实验，可以得出如下结论：①利用油液分析技术中的发射光谱分析技术和铁谱分析技术对舱底腐蚀情况进行重点监测，这项技术具有

很强的操作性和实用性，克服了船体电位监测的局限性和某些舱室发生严重腐蚀因管路密布或其他原因无法直接观察到的困难，而且利用现有的油液分析技术和相关仪器，无需大的投入就可以产生较好的监测效果；②如果能将监测结论和舰船装备精细化管理相结合，通过分析舱底水的成分，初步判断出是舱室里何种管路发生渗漏，从而及时发现管路故障。

2)为了更好地完善这项技术，从而能够将这项技术直接应用到舰船监测中，我们还需要在如下几个方面加强研究：①加强利用发射光谱技术分析易腐蚀元素的阀门值研究，找到需要进行腐蚀防护工作的临界点；②完善利用油液分析技术分析舱底水的监测项目，形成一套完整的舱底水监测流程；③针对某一种分析技术，仔细区分其与润滑油分析的区别，找到适合于舱底水监测的方法，防止因监测对象的改变而对监测结果造成误差和对仪器造成损坏。

[1] 张永祥, 刘东风. 舰艇装备检测与监用[M]. 北京：国防工业出版社, 2009.

[2] 刘敬军. 振动与油液监测诊断方法的互补性[J]. 中国修船, 2002(5): 21-22.

[3] 杨其明. 磨粒分析—磨粒图谱与铁谱技术[M]. 北京: 中国铁道出版社, 2002.

Aimed at the limitations of ship corrosion monitoring by single hull potential detection method,the method of oil monitoring was proposed to ship bilge water in important cabins for system monitoring.It was found that oil monitoring technology could monitor the tank bottom corrosion.Oil monitoring technology was mainly the emission spectrum analysis technology and the iron spectrum analysis technology,which could not only carry out the guidance to the corrosion protection of the important cabin bottom effectively,but also could find the leakage of the tube system as soon as possible when it was used with fine management.What's more,it was prospected that the future development of the technology of ship corrosion monitoring will be successful by using oil monitoring technology.

oil monitoring;corrosion monitoring;ship bilge water;emission spectrum;iron spectrum analysis technology

袁慧五(1982-)，男，湖北武汉人，工程师，博士，主要从事舰船装备监测与故障诊断工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2016.02.004

2015-09-22