海水會(huì)腐蝕金屬管道,船舶是如何解決這個(gè)問題的?
眾所周知,海水對(duì)于鋼鐵有很強(qiáng)的腐蝕性,然而現(xiàn)代船舶的建造離不開鋼鐵。因此,防腐是現(xiàn)代船舶的一項(xiàng)核心任務(wù)。船舶腐蝕最嚴(yán)重的位置,莫過于直接接觸海水的船體以及海水管路。其中海水管路由于系統(tǒng)復(fù)雜、管道壓力大、溫度高(海水冷卻管)、流速大,腐蝕問題則更加突出。如果海水管路腐蝕嚴(yán)重,甚至銹穿會(huì)嚴(yán)重影響船舶的安全和可靠性。因此,船舶都有相應(yīng)的防護(hù)措施和技術(shù)。今天筆者就來簡(jiǎn)要講解船舶海水管路的防護(hù)技術(shù)。
一、選用抗腐蝕管材
選用耐腐蝕的金屬材料制作海水管路,是應(yīng)對(duì)管路海水腐蝕最簡(jiǎn)單有效的辦法。其中銅及銅合金由于具有良好的力學(xué)性能、焊接性能、耐腐蝕性能、換熱系數(shù)及抑制海洋生物附著等性能,被廣泛用于船舶海水管路系統(tǒng)。此外,鈦及其合金表面自然形成一層致密氧化膜,可起到隔絕腐蝕介質(zhì)的作用,耐海水腐蝕性好,因此最近幾年隨著基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展,鈦合金管路也開始被應(yīng)用于船舶海水管路系統(tǒng),并獲得了良好的使用效果。
不過需要注意的是,銅及銅合金材料雖然在海水中具有較為優(yōu)異的耐蝕性能,但在流動(dòng)海水苛刻腐蝕環(huán)境中,仍會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕、電偶腐蝕、脫成分腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、縫隙腐蝕、沖刷腐蝕等問題,仍嚴(yán)重威脅管路正常使用。此外,銅及銅合金材料、雙相不銹鋼、鈦及其合金材料價(jià)格昂貴,對(duì)于建造成本敏感的民用船舶來說,很難大規(guī)模應(yīng)用,因此,在民用船舶上,更加注重金屬管道的防腐技術(shù),以及以價(jià)格更低的塑料管來代替等措施。
二 、電化學(xué)保護(hù)技術(shù)
電化學(xué)保護(hù)是廣泛應(yīng)用于海洋環(huán)境中各種金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)技術(shù),主要分為外加電流陰極保護(hù)技術(shù)和犧牲陽極陰極保護(hù)技術(shù)。外加電流陰極保護(hù)技術(shù)是通過外部電源強(qiáng)制將被保護(hù)的材料變成陰極,使被保護(hù)的材料不會(huì)失去電子發(fā)生腐蝕;犧牲陽極陰極保護(hù)技術(shù)是基于電偶腐蝕原理,將電負(fù)性的犧牲陽極材料與被保護(hù)材料進(jìn)行電連接,通過犧牲電負(fù)性材料保護(hù)管路免受腐蝕的一種保護(hù)技術(shù)。
不過在實(shí)際中,外加電流陰極保護(hù)技術(shù)在海水管路腐蝕防護(hù)應(yīng)用較少,其主要原因是海水管路內(nèi)部空間比較狹小,電流屏蔽效應(yīng)嚴(yán)重,保護(hù)距離有限,且輔助陽極安裝困難。目前,管路和冷卻設(shè)備陰極保護(hù)主要采用犧牲陽極保護(hù)技術(shù),犧牲陽極材料主要有鋅合金犧牲陽極和鐵合金犧牲陽極。其中,鐵合金犧牲陽極,因壽命較鋅合金長(zhǎng),以國內(nèi)外逐步采用來取代鋅合金犧牲陽極用于銅質(zhì)海水管路腐蝕防護(hù)。
三 、表面處理技術(shù)
表面處理技術(shù)也是海水管路防腐的常用措施。適用于海水管道內(nèi)表面腐蝕防護(hù)的表面處理技術(shù)主要有化學(xué)鍍和涂塑等表面處理技術(shù)?;瘜W(xué)鍍是不依靠外部加電流,依靠溶液中的還原劑來提供電子給金屬離子,實(shí)現(xiàn)耐蝕性金屬在管路內(nèi)表面沉積的一種工藝,最常見的有鍍銅、鍍鎳、鍍鋅等。涂塑表面處理技術(shù)是將高分子防腐粉末均勻地涂塑在管路內(nèi)表面的一種防腐技術(shù),通過在管路內(nèi)表面形成一層均勻、致密和光滑的塑料涂層,提高管路耐海水腐蝕性能。
四、最后,理想與現(xiàn)實(shí)
船舶的海水管路采用了這么多防腐措施,按理說,管路應(yīng)該能和船體做到同壽期了吧?然而事實(shí)并非如此,在修船或塢期時(shí)仍發(fā)現(xiàn)有不少腐蝕嚴(yán)重,甚至銹穿。究其原因:一是管道壓力大、溫度高(海水冷卻管)、流速大,腐蝕問題更加嚴(yán)重;二是,船廠防腐措施不到位;三是,船舶管路系統(tǒng)過于復(fù)雜,在施工中很難面面俱到。例如,采用套管連接的海水管路,在船上安裝時(shí),焊接套管很容易破壞了里面的鋅層。或許正因如此,對(duì)于可靠性要求高的軍艦才會(huì)不計(jì)成本的在關(guān)鍵系統(tǒng)上采用銅管和鈦合金管吧。
五、夢(mèng)能科技
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