耙吸式挖泥船防污防腐系统论述

赖坤林

（中交广州航道局有限公司，广东 广州 510290）

1 海上船舶防污防腐技术发展历程

英国WW 公司研制出的海洋冷却管系防污防腐装置至今已经发展了4 代产品，分别是第一代投药法，第二代液氯投放法，第三代电解海水法，第四代电解重金属法。而我国是在1990 年前后才引入第三代产品，我国在1996 年前后经过多方面的努力研发出比肩国外WW 公司产品效果的第四代产品。可见，经过多年的发展，国内厂商现在的产品完全可以生产出与国外同类产品效果相同的防护产品。

例如，中交广航局早期耙吸式挖泥工程船舶：赤湾轮、黄埔号、虎门轮、湛江轮、汕头轮、海口轮、广州号等自航耙吸式挖泥船在未安装防海生物设备之前，在工地施工过程中，由于海生物(特别是海砺子）等堵塞，严重时，须停工清理海生物，大大地影响了船舶施工效率，影响了工程工期，造成较一定的经济损失。通过多方的了解并学习国内外的相关经验后，选择安装了国产第四代防海生物设备，海生物腐蚀和堵塞得到了有效的处理，使船舶的使用效率和运行时间更高。目前，中交广航局大型耙吸式挖泥工程船舶：浚海5、浚海6 轮（2012年建造完交船）建造时只安装了国外的第三代产品，使用中故障率较高，操作烦琐，影响使用效果，后来，也改装了国产第四代产品，可靠性好，操作简单、快捷，效果良好。浚洋1 在荷兰建造中安装了MME 公司的第四代产品，设备运转良好，可靠性也高。

整船外装电流阴极保护装置最早是由英国研发的，国内远洋船舶最早使用的多为WW、MME 公司产品，特别是20 世纪在国外建造的船舶，从20 世纪80 年代后期都有安装使用。近20 年来，国内厂商引进消化了日本三菱公司技术，特别是在辅助阳极的材料、制造工艺方面，有了较大的进步，形成了以钛基—钌铱氧化物辅助阳极为主的系列产品，该产品在新造工程船舶中使用越来越广泛，对比传统的牺牲阳极法，该产品自动化程度高，腐蚀情况通过参比电极可随时监控，安装了该设备后，因保护电位一般设定稍高于锌块电位，故船体锌块电解受到抑制，船舶可少装或不装锌块，极大地提高了可靠性、便利性。例如，广州号利用坞修时间加装了国产钛基阴极保护设备，浚海5，浚海6，浚洋1（2016年建造完交船）建造时装的是国外设备，均使用良好，保护效果明显。

2 船舶海水管系防污防微生物装置类别

现代船舶海水管路防污防和微生物最常见的置装为外加电流防微生物系统，能有效杀灭浮游微生物如海砺子等的积聚。目前，常用的有两种方法：

2.1 一种方法是电解海水防污装置

据某些厂家资料的介绍，第三代电解海水法电解海水防污防海生物装置，通过化学法杀微生物。电解海水所产生的次氯酸，海水中这种有效氯在0.2ppm～0.5ppm，足够杀灭海水中的浮游微生物。若是大于0.5ppm 或更高便对金属系统造成腐蚀。电解海水时会产生氢气（H2），使用时，需特别重视系统防爆性能和经常释放气体。使用间接式电解海水方法时，阳极易结垢。

2.2 另外一种方法是海上船舶电解铜铝、铜铁电极防污防微生物装置

第四代电解重金属法，利用电解铜、铝（铁）电极方式，当海水中含有的金属离子达到一定数量后，能有效杀灭海水中浮游的微生物，起到抑制海生物的生长。产生微量铜离子(Cu2+)、氢氧化铝Al(OH)3或氢氧化铁Fe(OH)3絮状物，这些絮状物很薄地黏附在管壁内，起到隔离的功效，微量铜离子浓度达2ppm 就能防止浮游微生物积聚，有效抑制海生物的生长。

上面两种方法各有两种安装形式：直接式和间接式。直接式：将阳极装在管路、海底门内，特点是：结构简单、容易安装，但维护不便。间接式安装法，一般可选择电解槽，特点是操作和维修方便，需要机舱位置有足够大的空间，所以，间接式较适合大型船舶使用。

表1

3 整船外装电流阴极防腐保护装置

国际上现在造船多用外加电流阴极保护装置来实现防腐的功能，可随时监测钢板的腐蚀情况，自动化程度较高，可靠、寿命较长。大多数海上船舶的船体都是由高强度钢板（如AH36）建造的，船体金属构件在海水中如果不保护会很快腐蚀，且各种金属材料在海洋环境不同区带的腐蚀特征有所不同。金属材料在海水中的腐蚀一般有：电化学腐蚀（如船体浸水部分），空气氧化腐蚀（如甲板、桅杆等水线上金属构件），空气氧化腐蚀和电化学腐蚀交替（如水线间，压载水舱部分）。如何防止船体金属在海水中的腐蚀，关系到船舶的安全问题，也对船舶的寿命影响较大，是个很重要的课题。主要材料在海水中的腐蚀形态和腐蚀速率如表1 所示。

现在通用的做法是涂料加阴极保护装置。其中，涂料就是防锈漆，一般船舶会定期喷涂。而阴极保护装置则分为两种，一种使被保护区得到电子变成阴极区，受到保护的方法是，焊接一种比阴极区金属电化学性质活泼的金属，在电解液，即海水中失去电子，使电流流向被保护金属的表面，这种方法又叫作牺牲阳极法，如保护船体（钢制）就要选用比钢活泼的锌或铝作为牺牲阳极，使电流流向钢板，使钢板变为阴极区得到保护，但这种保护虽然可靠，却要定期更换且保护状态不可监控。

4 防污防腐技术应用对海上船舶的重要性

耙吸式挖泥工程船舶在海边附近来回航行，海水成分各种元素相对复杂，作为与大海相通的海底门、滤器等，在使用时，海水中的浮游生物也不断引入船内，这些微小生物附着在海水系统中，并不断沉积在管路及附件的内表面上，造成管径变小截流，影响海水流动性、严重时，堵塞滤器、管路等，造成冷却器换热效率低，机械设备得不到有效冷却，使得机械设备温度升高或报警，影响设备及船舶的运行安全。特别是工程类船舶都是近海施工，海水比较浑浊，近海浮游海生物也较多，以前船舶没有此类设备时，在施工过程中经常出现海生物堵塞管系、堵塞热交换器、堵塞滤器等的情况。在温度适宜的情况下，海生物生长特别快，较易堵塞造成冷却水量不够，严重时，会导至发生主机高温报警，对于施工工程船舶施工时间是非常宝贵的，安装了此类设备的船舶，在同一工地施工，明显提高了船舶运转时间。

5 结语

船舶海水冷却管系复合防污装置和整船外装电流阴极保护装置能有效保护船舶不被海水中的海生物腐蚀管路，是保护机械设备、船舶安全、正常运行的重要辅助设备。如果船舶中没有安装复合防污防腐装置和阴极保护装置，极易造成船舶需水冷设备冷却效果差，特别是动力主机、发电机、施工机械设备、各种辅助控制系统等无法正常工作或效果较差，船体钢板整体在被腐蚀，造成修船时间和修理成本的增加，或者使船舶的使用寿命减少。综上所述，海水冷却管系中防污防腐装置和整船外装电流阴极保护装置，使船舶能高效运行，在延长船舶使用寿命方面是至关重要的。