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1、船舶海水管系的腐蚀与防护曾晓燕陈全权(理化室)摘要论述船舶海水管系腐蚀的主要因素及其防腐防污方法。用实验室模拟试验定量分析了管材及流速对管系腐蚀的影响。还提出了解决船舶管系腐蚀问题需要采取的综合性措施。在设计中除考虑到材质、流速及结构等因素条件外,并建议安装电解防腐蚀防海生物装置,这对船舶管系的保护是最适宜的。关键词防腐防污,海水管系,腐蚀,电解防腐引言船舶终年航行漂泊于海上,不可避免地要受到海水的腐蚀。海水管系是船舶主推进系统、电力系统、辅机系统等机电设备的重要组成部分。它们按各种系统划分分布于舰船的各部位,数量多,间距小,维修保养复杂,且大多数处
2、于潮湿、高温的恶劣环境中。海水管系的腐蚀及海生物的堵塞更为严重,往往在冷却器及其它配管中出现穿孔腐蚀,大量海水漏入机舱,造成很大危害,各国投入了大量的人力及经费,对船舶的海水管系的腐蚀与防护进行研究。本文就管系腐蚀产生的主要原因进行分析,并提出最佳的防护措施。1影响海水管系腐蚀的重要原因1.1材料的影响海水管道材料大都与输送介质直接接触,因此,管道的腐蚀行为在很大程度上取决于材料本身的耐蚀性。常用的海水管道材料耐蚀性能递增顺序为:钢、镀锌钢、铝黄铜、铜镍合金、70～30铜镍合金。不同的材质在静止水中的腐蚀速度为表1所示。1.2气蚀船舶海水管系由于海水
3、的扩散、旋涡、流道过窄及振动,在流体中形成低压区,在金属管壁与海水的界面上,由于无数气泡的不断破裂使管壁本来原有的保护膜产生机械损伤形成气蚀,由于气蚀的存在,使管壁的腐蚀成马蜂窝状的麻孔。199628212收稿.48交通部上海船舶运输科学研究所学报1997年第1期表1在静止水中金属的全面腐蚀速度(单位:微米ƒ年)金属材料海水淡水金属材料海水淡水蒙乃尔合金镍2铝2青铜合金铜2镍合金铅锡青铜镍2铬2钼合金钛镍2铬合金316型不锈钢304型不锈钢00硅青铜锰青铜黄铜铜铝青铜奥氏体铸铁钢铁铝合金锌25-50125-50025-5012.5-12.5012.5
4、-5012.50.525-5025-50125-5000500012500000025-75251.3海水流速的影响海水的流动使空气中的氧扩散到金属表面的速度加快,同时,它还会冲刷掉在金属表面所形成的各种保护膜,随着海水流动速度的增加,腐蚀速度也随之增大。因此,对船舶海水管系来说,海水流速越大,管道腐蚀也就越严重。而且其腐蚀速度与静止状态相比,成倍甚至成几十倍地增加,碳钢的腐蚀速度与海水流速关系如表2所示。表2碳钢腐蚀速度与海水流速的关系海水流速(mƒs)01.03.04.56.07.5腐蚀速度(mmƒy)0.140.510.750.840.890.
5、91据实船试验测试,国产钢管在船舶海水管系中的腐蚀速度竟达1.93mmƒ年,即使铜2镍合金管船舶在流速大的海水管路中,其腐蚀速度也很严重,例上海远洋公司“滨城”轮新换上的铜2镍合金管的腐蚀每年大于1mm。图1,图2,图3分别为试验室模拟试验中管材及流速对管系腐蚀影响的定量分析。图2金属自腐蚀电流密度与流速的关系图1腐蚀重量损失(%)与流速关系(236天后)曾晓燕等:船舶海水管系的腐蚀与防护491.4腐蚀环境特点的影响船舶海水管道在使用期间,遭受流动海水的冲刷作用。在关闭期间遭受海水浸蚀或潮湿海洋大气的作用。经常停泊于淡水港内或河口港内的船舶管道,由于
6、易遭有机物质的沉积和污染海水或河水的作用,不仅遭沉积腐蚀的可能性增加,还可导致硫酸盐还原菌腐蚀,加速管的破损。1.5结构因素的影响图3TUP紫铜阳极溶解电流与流速的关系管道构型是影响海水管道腐蚀行为的重要因素。流体容易紊乱的地方最易发生冲击腐蚀,如分流处、汇流处、弯管处、管径变化处等。在同样海水流速下,直管部分可能仅遭全面均匀腐蚀。而在上述地方可能发生明显的马蹄形蚀坑或管壁明显变薄。船舶海水管道的连接方式严重影响海水管道的腐蚀。管子连接之间的缝隙处易因缝隙腐蚀而破损,管子连接处的下游段易形成湍流而破损。异金属接触也影响海水管道腐蚀。如纯铜管与装有铜镍
7、合金管子的冷凝器连接时,都会加速管道的腐蚀。1.6海生物的影响海生物的存在,一是使水层中含氧量增加,二是海生物活动中放出CO2或残余的海生物分解析出H2S,从而使周围海水酸化,二者都导致海水管系腐蚀速度增加。有些海生物甚至能穿透管壁的氧化层,加速腐蚀。不同的金属和合金在海水中被海生物沾污的速度是不同的,铜及其合金被海生物沾污的速度就比钢被海生物沾污的速度要小得多。2海水管系防腐及防污方法从影响船舶海水管道腐蚀原因中可以看出,船舶海水管道的腐蚀,是诸多原因叠加的结果,消除某一个腐蚀原因,只能够部分地改善管道的腐蚀,不能完全解决管道的腐蚀问题。如国内上海
8、远洋公司“滨城”轮其海水管系,最初采用紫铜管,因腐蚀非常严重,仅数个月管子就被烂穿,其后采用铜2镍合金管,其
