某型艦船淡化海水管路材質(zhì)設(shè)計為鍍鋅管，服役較短時間后即發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象非常嚴(yán)重，這對船上官兵的日常生活造成了極大的影響。鍍鋅管是我國早期鋪設(shè)城市自來水管的主要管材，后因易發(fā)生比較嚴(yán)重的腐蝕問題而逐漸被淘汰，而由于鍍鋅鋼管價格低廉，在一些領(lǐng)域仍然繼續(xù)使用。本工作通過實船取樣，對某型艦淡化海水管路鍍鋅管的腐蝕問題進行了實驗室分析，通過腐蝕形貌宏觀觀察和腐蝕產(chǎn)物成分分析等方法，研究了鍍鋅管在淡化海水中發(fā)生嚴(yán)重腐蝕的主要原因，并在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的治理方案。

一、試驗

１.１ 宏觀觀察

采用線切割剖開實船的鍍鋅鋼管樣品，使用尼康Ｄ５０相機采集鍍鋅管內(nèi)的腐蝕形貌。用３.５ｇ六次甲基四氨＋５００ｍＬ鹽酸＋５００ｍＬ蒸餾水配成酸洗溶液對腐蝕產(chǎn)物進行清洗，去除腐蝕產(chǎn)物后，觀察分析基體腐蝕形貌和類型。

１.２ 點蝕深度測量

使用點蝕測量儀測量點蝕坑深度，判斷腐蝕嚴(yán)重程度和腐蝕類型。

１.３ 化學(xué)成分分析

使用Ｆｌｕｏｒｏｌｏｇ－３型熒光分光光度計，分析內(nèi)銹層、外銹層中各元素含量，判斷腐蝕產(chǎn)物的來源；使用Ｂｒｕｋｅｒ／Ｄ８ ＡＤＶＡＮＣＥ 型Ｘ 射線衍射儀（ＸＲＤ），分別對內(nèi)外銹層進行測試，分析腐蝕產(chǎn)物的成分，并驗證紅外光譜分析結(jié)果，探究鍍鋅管的腐蝕原因。

二、結(jié)果與討論

２.１ 宏觀形貌觀察

由圖１可見，鍍鋅管內(nèi)部銹蝕非常嚴(yán)重，腐蝕產(chǎn)物層呈不規(guī)則狀，厚薄不均。外表面腐蝕產(chǎn)物呈現(xiàn)黃褐色，手觸感覺有一定硬度，腐蝕產(chǎn)物較易脫落，且在脫落處可看出底層明顯的黑色內(nèi)銹層。由圖２可見，銹層并不是非常均勻地附著在整個管路內(nèi)部表面，而是以山丘隆起狀分布的，銹層形狀為片狀，與碳鋼在海水中的腐蝕形貌有比較明顯的差別。管路內(nèi)部銹層覆蓋的程度不一，大部分區(qū)域銹層很薄，小部分區(qū)域銹層較厚，較厚的部位外銹層脫落后可以看到內(nèi)部呈現(xiàn)黑色，初步判斷可能為Ｆｅ３Ｏ４。由圖３可見，鍍鋅管內(nèi)壁整體出現(xiàn)了非常嚴(yán)重的坑蝕，腐蝕類型為局部腐蝕，而非全面腐蝕，管壁出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕斑的面積已達(dá)到管壁面積的９０％以上。由圖４可見，鍍鋅管內(nèi)部腐蝕坑已發(fā)展較深，部分蝕斑連接成片。采用點蝕深度測量儀對腐蝕坑點的深度進行測量，結(jié)果表明，最大坑蝕深度為１.４２ｍｍ，對于３.５ｍｍ壁厚的鍍鋅管來說，其最大腐蝕深度已達(dá)到壁厚的４０％。綜上所述，鍍鋅管在淡化海水中腐蝕嚴(yán)重，可能是由于淡化海水對鍍鋅管具有較強的腐蝕性。有關(guān)淡化海水水質(zhì)的研究結(jié)果表明，與海水相比，一級反滲透產(chǎn)水（ＲＯ）的ｐＨ 呈弱酸性，雖然一級反滲透產(chǎn)水中的鹽度、Ｃｌ－ 等已有大幅降低，但依然具有較強腐蝕性。根據(jù)調(diào)研，該型船淡化海水依然是一級反滲透產(chǎn)水，故水中含有的少量的Ｃｌ－。而Ｃｌ－ 由于半徑小、活性大，在介質(zhì)中對鍍鋅層的破壞力極大。Ｃｌ－可從保護性鍍層結(jié)構(gòu)的缺陷處滲入，直接與鋼基體發(fā)生反應(yīng)。露出的金屬基體便是活化－鈍化腐蝕電池的陽極，未被穿透的大面積保護性鍍層區(qū)域便是腐蝕電池的陰極。這種大陰極、小陽極的腐蝕電池促成了鋼基體的局部腐蝕。

２.２ 化學(xué)成分分析

由表１可見，外銹層的元素成分比較復(fù)雜，除了常規(guī)鐵銹元素如鐵和氧元素外，其鋅含量也比較高，可以推測外銹層中除了常規(guī)的氧化鐵系列腐蝕產(chǎn)物外，還存在一定比例的鍍鋅層發(fā)生腐蝕后生成的腐蝕產(chǎn)物；此外，外銹層中雖含有一定量的鈣，但含量極少，因此，可以推斷鍍鋅管內(nèi)壁形成的銹層并沒有出現(xiàn)鈣、鎂氧化物等常規(guī)的水垢層。內(nèi)銹層中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為３.２６％，分析原因應(yīng)該是內(nèi)銹層取樣時不小心混入一定的外銹層所致。從鋅的含量也可以推測，鍍鋅管內(nèi)壁銹層的形成是由內(nèi)向外逐漸發(fā)展的。由圖５ 可見，內(nèi)、外銹層都含有Ｆｅ３Ｏ４（５８７ｃｍ－１），并都有少量γ－ＦｅＯＯＨ（１ １６２，１ ０２０，７４５ｃｍ－１）。從圖中峰的強度可以判斷，內(nèi)、外銹層中Ｆｅ３Ｏ４含量均較多，α－ＦｅＯＯＨ 含量均較少。鐵的腐蝕產(chǎn)物Ｆｅ３Ｏ４和γ－ＦｅＯＯＨ都具有一定的反應(yīng)活性，而α－ＦｅＯＯＨ 相對來說是一種熱力學(xué)穩(wěn)定物質(zhì)。從紅外光譜分析結(jié)果可以看出，銹層產(chǎn)物主要為Ｆｅ３Ｏ４和γ－ＦｅＯＯＨ，α－ＦｅＯＯＨ 幾乎檢測不到，可以推測在淡化海水中鍍鋅管的腐蝕產(chǎn)物處于活化狀態(tài)，其腐蝕產(chǎn)物層并不像海水中致密的腐蝕產(chǎn)物層一樣可以阻止底層金屬的發(fā)生腐蝕。另外，從外銹層的紅外光譜圖可以看出，在１ ６２４ｃｍ－１有明顯的單峰，此處的吸收峰是Ｚｎ（ＯＨ）２的特征峰。在７１２ｃｍ－１處是ＣａＣＯ３紅外吸收特征峰，而此處峰并不明顯，所以外銹層中鈣含量較少，未發(fā)現(xiàn)鎂的特征峰。此部分的分析結(jié)果與銹層熒光分析結(jié)果相符。由圖６可見，銹層主要由Ｆｅ３Ｏ４、γ－ＦｅＯＯＨ 和β－ＦｅＯＯＨ等活性成分組成，而α－ＦｅＯＯＨ 幾乎檢測不到。從峰的強度對比可以看出，外銹層的羥基氧化鐵含量比內(nèi)銹層的多，而內(nèi)銹層主要以Ｆｅ３Ｏ４為主，這與紅外光譜的分析結(jié)果相吻合。

從紅外光譜和ＸＲＤ的分析結(jié)果來看，腐蝕產(chǎn)物主要是鐵的氧化物，主要包括Ｆｅ３Ｏ４、γ－ＦｅＯＯＨ和β－ＦｅＯＯＨ等活性成分，而α－ＦｅＯＯＨ幾乎檢測不到，外銹層的羥基氧化鐵含量應(yīng)比內(nèi)銹層的多，而內(nèi)銹層主要以Ｆｅ３Ｏ４為主，主要是因為外層的γ－ＦｅＯＯＨ 不穩(wěn)定，不斷轉(zhuǎn)化為Ｆｅ３Ｏ４，這導(dǎo)致Ｆｅ３Ｏ４不斷在銹層中積累，這也是在宏觀腐蝕形貌中發(fā)現(xiàn)有較厚黑色內(nèi)銹層的原因。

三、結(jié)論和建議

鍍鋅鋼在淡化海水中的腐蝕非常嚴(yán)重，腐蝕類型是局部腐蝕，點蝕是其主要表現(xiàn)形式。造成鍍鋅管腐蝕嚴(yán)重的原因：一方面是淡化海水水質(zhì)的腐蝕性仍較強，呈弱酸性；另一方面是銹層表面形成的γ－ＦｅＯＯＨ不穩(wěn)定，且銹層質(zhì)地疏松，不能對銹層下的基體提供保護。為了避免艦船淡化海水管路繼續(xù)發(fā)生比較嚴(yán)重的腐蝕問題，建議如下：

（１）對已安裝使用的鍍鋅管路，建議結(jié)合維修等級更換耐蝕性更好的管路，如采用３１６Ｌ不銹鋼管替換腐蝕嚴(yán)重的鍍鋅管；

（２）新型艦船設(shè)計建造時，對于淡化海水管路的選材宜直接選用耐蝕性更好的３１６Ｌ不銹鋼管材料；

（３）對淡化海水采取礦化及消毒措施，調(diào)節(jié)水質(zhì)ｐＨ，減輕介質(zhì)對管路材料的腐蝕。

四、夢能服務(wù)與支持

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