船舶管路防腐处理可行性研究

罗航

摘要：随着船载使用条件下对轻量化设计、外观改进需求的不断提升，铝合金构件由于其高强度低密度的优异特性，在船舶使用环境中应用越来越广泛，然而，其相对于钢构件较弱的防腐蚀特性也随着应用的增多，不断暴露出来。文章对船舶管路防腐处理进行了研究分析，以供参考。

关键词：船舶；管路防腐；处理

1前言

船舶是海上运输的主要载体，而海水属于腐蚀性较强的介质，近几年，随着我国经济的飞速发展，导致海洋的污染情况逐渐的加重，海水环境变得更加复杂，其对船体的腐蚀性更加严重。因此，对船舶的防腐方法与性能进行研究是非常有必要的。现今，大部分船舶的船体采用的是钢结构，钢结构在恶劣的环境下，与海水中的水分、盐分等发生化学、电化学腐蚀反应，这些腐蚀情况会使船体产生锈蚀的情况，最终导致船体的承载能力减少，使船舶的安全受到威胁。除了海水的腐蚀，高温、高湿、酸雨、寒冷等天气环境也会对船舶管路产生腐蚀破坏。因此，船舶管路的防腐对船舶的安全、稳定航行有着至关重要的作用。传统的船舶管路防腐方法存在着防腐性能差的缺陷，无法适应现今社会的需求，为此提出船舶管路防腐方法及性能研究。

2原因及机理分析

通过腐蚀、开裂问题发生的原因及机理研究分析。

2.1电化学腐蚀

金属和介质发生电化学反应而引起的腐蚀，在腐蚀过程中，有阳极和阴极区，电流可以通过金属在一定的距离中流动，如金属在海水、潮湿大气等中的腐蚀。主要有微电池腐蚀和浓差电池腐蚀。

2.1.1电偶腐蚀

由于腐蚀电位不同，造成同一介质中异种金属接触处的局部腐蚀，就是电偶腐蚀。该两种金属构成宏电池，产生电偶电流，使电位较低的金属（阳极）溶解速度增加，电位较高的金属（阴极）溶解速度减小。电偶腐蚀形成的条件是电位差、电子通道、电解质等因素。通过观察铝合金构件底面，发现其与船面安装基座直接接触部位有明显腐蚀现象，而未接触部位未见腐蚀。铝合金构件为ZL205A材料（属于铝铜合金），船面安装基座为普通碳钢材料，参照GJB1720-1993《异种金属的腐蚀与防护》中的表1金属及合金在3.5%（m/m）NaCl溶液中的电偶序表，铝合金电极电位低于碳钢电极电位；两者直接接触，未进行物理绝缘处理，在海水、海洋大气和工业大气中相连接金属及合金的使用指南与防护方法，铝铜合金与碳钢连接之间存在有严重的电偶腐蚀；在腐蚀介质（尤其海水条件下）中，形成电偶电流，发生了明显的电偶腐蚀。因此，在铝合金构件存在较大电位差的异种金属直接接触处，都发生了一定程度的电偶腐蚀。

2.1.2缝隙腐蚀

由于金属与金属，或金属与非金属直接形成缝隙，其宽度可以使腐蚀介质浸入并使介质处于一种停滞状态，使得缝隙内部腐蚀加剧的现象缝隙腐蚀。铝合金构件多处采用螺钉、螺栓、铆钉等连接件；铝合金构件与舰面安装基座大面积接触，铝合金构件与标牌铆紧连接，边角未封严，存在缝隙；当海水浸入后，就产生了缝隙腐蚀。由于各部件之间为异种金属接触，存在电偶腐蚀，因此，加快了腐蚀速度。

2.1.3晶间腐蚀

晶间腐蚀是沿着金属晶粒间的分界面向內部扩展的腐蚀，主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶间杂质或内应力的存在，且晶界处的腐蚀性要大于晶粒处。铝合金构件为ZL205A材料，属于铝铜系合金，其晶间腐蚀敏感性高。暴露在腐蚀介质中时，其中，晶内基体和正电性的相，如CuAl2作为阴极；而负电性的相，如晶界贫Cu区作为阳极，组成腐蚀微电池，易发生晶间腐蚀。对铝合金构件的腐蚀开裂件进行金相及断口分析，结果表明：表层有大量的沿晶裂纹，样品在使用过程中出现晶间腐蚀现象。对材料的化学成分进行检测，发现存在铜元素偏析现象，部分区域铜元素超标；对金相进行检查，发现：样品晶粒粗大，晶界复熔加宽，晶界交接处有过烧三角和复熔球，样品有过烧现象；局部区域有条状灰色夹杂。因此，产品的微观质量问题加速了晶间腐蚀。

2.1.4点腐蚀

点腐蚀是指在金属材料表面大部分不腐蚀或腐蚀轻微，而分散发生的局部腐蚀。在金属上产生针尖状、点状、孔状的一种局部腐蚀形态，是阳极反应的一种独特形式，是一种自催化过程，如有腐蚀介质（Cl-）、促进反应的物质（Cu2+），既促进又足以维持腐蚀的继续进行。铝合金构件的ZL205A材料Cu含量较高，且处于高湿、高盐极端恶劣腐蚀环境，会加速点腐蚀。

2.2应力腐蚀

由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。材料受到局部应力或应力作用不平均时，受到高应力作用的区域会形成阳极，而受到低应力作用的区域会形成阴极，从而加速腐蚀。对铝合金构件、电气箱体等零件的生产工艺过程及资料进行查阅，零件进行了热处理、多次人工时效等工序，消除了零件内部存在的铸造内应力、机加内应力。对使用中的铝合金构件检查发现，铝合金构件底面有大量的白色腐蚀产物，且局部开裂区域有上翘变形。腐蚀产物增多，体积膨胀，腐蚀物堆积，造成局部应力增大，产生应力腐蚀，从而加速腐蚀。

3船舶管路防腐方法设计

3.1船舶管路表面预处理

要想对船舶管路进行防腐，首先要对其表面进行预处理。传统防腐方法由于认定船舶管路表面属于处理级别，因此导致最终涂装失败。现今使用较为广泛的预处理方法为喷干砂，但是这种方法有着很大的弊端，不仅达不到表面处理的标准，还会对环境、船体产生污染。

3.2船舶管路屏蔽

以预处理后的船舶管路为基础，对其进行屏蔽处理。船舶管路的腐蚀主要分为2种方式，分别为干蚀和湿蚀，也叫做化学腐蚀和电化学腐蚀。钢结构腐蚀主要发生的是电化学腐蚀。根据研究发现，船舶管路的腐蚀情况与形成原电池电流的大小有着直接的关系，电流大，则船舶管路腐蚀的速率快。反之，则船舶管路腐蚀的速率慢。而船舶管路表面原电池电流的大小主要是由其与海水、氧气、电解质等影响因素的屏蔽程度。因此，对船舶管路进行防腐首先要对船舶管路进行屏蔽。船舶管路的屏蔽主要是采用涂料对船舶管路进行刷涂，其可以在船舶管路表面形成一层保护膜，将船舶管路与海水、氧气、电解质等影响因素进行隔离。

3.3船舶管路电化学保护

以上述屏蔽后的船舶管路为基础，再对其进行船舶管路电化学保护，从而实现对船舶管路的防腐。船舶管路电化学保护主要分为阳极保护与阴极保护。其中，阳极保护指的是将船舶管路与电源正极进行连接。在船舶的航行过程中，海水就是电解质溶液，此中保护可以使船舶管路形成的原电池阳极极化到一定电位时，形成稳定的状态，抑制阳极的溶解反应，使腐蚀的速率变慢，达到保护船舶管路的目的。对于船舶管路来说，其采用阳极保护不但可以对钢结构全面腐蚀进行抑制，还可以对船舶管路的局部腐蚀进行抑制，例如应力腐蚀、点蚀、晶间腐蚀等。本文采用碳钢储槽对船舶管路进行阳极保护，同时与覆盖层保护进行结合使用，阳极保护只需要针对覆盖不严的地方进行。由于采用的是阳极保护与覆盖层保护结合方法，导致阳极面积急剧的减少，其保护程度就更加明显，腐蚀速率大大的降低。而阴极保护指的是将船舶管路与电源负极进行连接，使船舶管路电位变为负的，从而使腐蚀速率降低。采用阴极保护与覆盖层保护进行结合，由于船舶管路大部分被覆盖层保护所覆盖，导致电流消耗急剧的减小，从而使防腐性能更加强大。

4结束语

腐蚀是舰载设备不可避免的自然现象，因此，我们只能通过多种手段与措施，并认真做好设计、生产、使用、维护保养等全生命周期中的每一个环节及细节，控制、延缓腐蚀速率，从而延长设备使用寿命。

参考文献；

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