海水；腐蝕；電絕緣；管系文章主要探討了船舶海水管系腐蝕的機(jī)理和原因，并對一些常用管材的抗腐蝕性能及應(yīng)用場合作了介紹，對船舶海水管系設(shè)計中使用的防腐蝕措施作了較系統(tǒng)的介紹。
 

船 舶
 

     金屬腐蝕的分類和機(jī)理船上金屬腐蝕的現(xiàn)象與機(jī)理比較復(fù)雜，存在的分類方法較多，人們普遍認(rèn)可的常規(guī)分類方法有：（a）按金屬腐蝕環(huán)境分為：化學(xué)介質(zhì)腐蝕、海水腐蝕、大氣腐蝕；（b）按金屬腐蝕機(jī)理分為：化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、物理腐蝕；（c）其他：一般耗蝕、點(diǎn)蝕、局部腐蝕（即脫鋅作用）、應(yīng)力腐蝕和氫脆、腐蝕疲勞等。

    分析金屬所處的不同環(huán)境，產(chǎn)生金屬腐蝕的機(jī)理和種類亦各有特點(diǎn)，象上面所說的化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、物理腐蝕，金屬接觸的介質(zhì)就不相同?；瘜W(xué)腐蝕接觸的為非電解質(zhì)，腐蝕的形成是由純化學(xué)反應(yīng)造成的；電化學(xué)腐蝕接觸的是電解質(zhì)，金屬內(nèi)的電子流同介質(zhì)中離子流聯(lián)系在一起，金屬失去電子，同時介質(zhì)中的離子（或原子）即氧化劑組分得到電子，這兩個歷程是相對獨(dú)立的，在產(chǎn)生腐蝕時同時進(jìn)行。

    電化學(xué)腐蝕是最普遍、最常見的腐蝕種類，可在電解1前言船舶的海水管系擔(dān)負(fù)著冷卻設(shè)備、消防、壓載、沖洗等的重要任務(wù)；在船舶管系中有極其重要的地位，其使用的管材多為金屬管。因其輸送的介質(zhì)為海水，海水是強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)，金屬管就必然面臨著腐蝕問題。據(jù)有關(guān)報道，全球每年因腐蝕而報廢的鋼鐵設(shè)備相當(dāng)于年產(chǎn)量的30%,這一直接的經(jīng)濟(jì)損失是相當(dāng)驚人的。由此而引起的由于設(shè)備的腐蝕而帶來的間接經(jīng)濟(jì)損失更加無法估量。在船舶上，管系的腐蝕和由腐蝕而帶來的設(shè)備損壞輕者造成生活不便，重者影響艦船的在航率，甚至影響到艦船的人員和整艦的安全。一項由英國海洋工程營運(yùn)公司BRITOIL所作的失效分析表明：在所有設(shè)施失效的例子中，33%是由腐蝕造成的。一直以來船舶的設(shè)計和建造各方不懈地研究并采用各種方式方法減輕或避免腐蝕，取得了一定的成果。

    質(zhì)溶液、土壤、大氣中發(fā)生。物理腐蝕是因金屬單純的物理溶解，而對金屬引起的破壞。

    船舶海水管系形成腐蝕的因素及腐眾所周知，海水是鹽度相當(dāng)高的電解質(zhì)，其中的成分見表1:常用金屬各種速度下空泡腐蝕程度如表2所示。當(dāng)流速達(dá)到或超過一定范圍時，沖擊和空泡腐蝕將加劇。

     各種金屬在不同流速下最大可能腐蝕速度年）海水中主要鹽的含量成分總鹽度中的含量（%）氯化物88.7硫酸鹽10.8碳酸0.3溴化物等0.2合計100 750奧氏體鑄鐵75250750+鋁青銅低耐蝕黃銅脫鋅125+錳青銅脫鋅耐蝕銅75125+鋁黃銅50125+500娃青銅低錫鋅青銅低2501000+B102525125 +304,316l不銹鋼點(diǎn)蝕252525蒙乃爾合金可能點(diǎn)蝕252525HDR0000鈦000注：空白處表示缺乏分析資料。

    海水中氯離子約占55%,海水的腐蝕性同它的含鹽量密切相關(guān)；也同氧的含量、溫度密切相關(guān)；另外與海水管徑大小、流速高低及海水中含砂量的多少有著聯(lián)系。根據(jù)金屬腐蝕的分類及機(jī)理分析可知，船舶海水管系的腐蝕是同金屬所處的環(huán)境密切相關(guān)的，不僅腐蝕的種類很多，而且導(dǎo)致腐蝕的環(huán)境因素十分復(fù)雜，必須分析具體的環(huán)境中可能形成腐蝕的各種因素，清晰腐蝕的機(jī)理，從腐蝕的根源入手，采取各種手段減輕腐蝕，或者切斷根源，避免腐蝕。從理論上講，如化學(xué)腐蝕，去除導(dǎo)致腐蝕的化學(xué)介質(zhì)，使化學(xué)反應(yīng)不能形成，就解決了腐蝕問題；或者切斷腐蝕機(jī)理中的某個環(huán)節(jié)，如電化學(xué)腐蝕中，形成腐蝕的主要原因是異種金屬之間有電位差，若采取隔離技術(shù)使異種金屬不同處于一種電解質(zhì)內(nèi)，則形不成原電池的原理，腐蝕就不會形成。

    HDR雙相不銹鋼、紫銅（TUP）和銅鎳合金（B10）等5種金屬材料在天然海水中浸泡和流動海水中腐蝕對比試驗結(jié)果見表3.表3五種金屬在天然海水中浸泡和流動海水中腐蝕對比試驗海水流速（m/s）腐蝕失重率X10-3g/h*m2試驗條件HDRB10TUPQT全涂封涂塑鋼MT四邊不涂封涂塑鋼00.06720.2968.844.0375124.41青島天然海水30±2t周期10天，表4不銹鋼板浸入靜止海水中的點(diǎn)蝕型號耐久試驗天數(shù)（d）點(diǎn)蝕深度（mm）備注在污垢下在縫隙中最大平均最大平均3043200.990.560.910.618/8304365穿孔穿孔18/8目前常用的海水管系材料有：雙相不銹鋼等；不銹鋼中18~8型是最低級的不銹鋼，304即是，該類材料易產(chǎn)生焊縫晶間腐蝕和點(diǎn)蝕，主要原因是由焊縫附近Cr以化合物析出產(chǎn)生的，要在焊接工藝中注意如：固熔退火，限制碳含量，采用合適焊條等；更好的辦法是添加微量和碳親和力大于鉻的親和力的元素如：鈦和鈮，就是上面列出的蝕和點(diǎn)蝕的形成機(jī)理上的區(qū)別是：當(dāng)形成氧化膜保護(hù)時形成的腐蝕是縫隙腐蝕；當(dāng)氧含量降低氧化膜不易形成或氧化膜剝落時形成點(diǎn)蝕；溫度升高點(diǎn)蝕加重，點(diǎn)蝕的數(shù)量和強(qiáng)烈程度主要由附生物的附著程度決定，流動海水中的不銹鋼點(diǎn)蝕大大降低；試驗證明：316型不銹鋼在流速為1.3m/s的海水中三年半無任何點(diǎn)蝕產(chǎn)生；說明：點(diǎn)蝕主要發(fā)生在縫隙中，點(diǎn)蝕的數(shù)量和腐蝕的強(qiáng)烈程度主要由附生物的附著程度決定。在不銹鋼成分中起很大作用的一個元素是鉬（Mo）。

    它的作用是減少腐蝕，但是一旦點(diǎn)蝕發(fā)展，它的作用明顯降低。

    在海水中，304型和316型不銹鋼僅在溫度較高時有應(yīng)力腐蝕的傾向，溫度極限通常為66*C.1Cr18Ni9Ti等屬低磁鋼，具有更優(yōu)良的耐腐蝕性能。

    不銹鋼，是由約50%奧氏體和約50%鐵素體雙相組成，具有奧氏體不銹鋼的韌性以及與鐵素體不銹鋼相當(dāng)?shù)哪吐然飸?yīng)力腐蝕開裂性能，既有很高的力學(xué)性能又有良好的可焊性和耐海水腐蝕、磨蝕性能（管子流速達(dá)7m/s以上），適合在海水浸漬、含泥沙海水沖刷的環(huán)境及富含氯離子、某些酸介質(zhì)中使用的新型不銹鋼。
 

   由于HDR的成分原因，其表面形成一層富含鉻、鎳、鉬、氮元素的致密氧化保護(hù)膜，有效阻止了海水中的氯離子對HDR內(nèi)部基體的腐蝕。隨著時間的長，表面的保護(hù)膜更趨完善、致密，有效阻止了腐蝕的擴(kuò)大，是優(yōu)良的抗腐蝕材料。另外，有試驗表明，HDR抗點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕、晶界腐蝕的性能在不銹鋼系列中也是最突出的。

    B10、B30材料均為銅鎳合金，含鎳分別為10%和30%,近年來選用較多，具有良好的抗腐蝕性能，原因主要有兩點(diǎn)：一、材料表面可形成保護(hù)層，保護(hù)材料內(nèi)層免受腐蝕；二、材料中的銅離子可殺死微生物，使管子內(nèi)徑保持相對光滑免于微生物生長；但是，銅鎳合金受限制的地方是含硫化氫或流速極高或極低的場合，因此B10管用于海水系統(tǒng)中時，其設(shè)計流速：最大流速：管不得大于2. 50以上管徑的管子不得大于對于短期使用的管子，如消防總管、潛艇冷卻系統(tǒng)，可達(dá)正常最大流速的2倍。但是對含砂量較大的海域，管內(nèi)流速要適當(dāng)降低。

    B30管材流速要求稍有降低，但范圍不大。

    兩種金屬之間電絕緣；金，都是很好的耐腐蝕材料，只是成本很高。

    海水管系腐蝕的防治海水管系管材腐蝕的防治是個非常復(fù)雜的問題，一般來說可從以下幾個方向入手采取措施：管材本身要具有良好的抗腐蝕性能，如選用B10/B30、HDR雙相不銹鋼、304或316不銹鋼等；陰極保護(hù)：利用金屬電化學(xué)腐蝕原理，將被保護(hù)金屬進(jìn)行外加陰極極化來降低或防止金屬腐蝕；陽極保護(hù)：利用外加陽極電流的辦法，使被保護(hù)易鈍化金屬陽極鈍化，表面形成一層氧化膜，對金屬產(chǎn)生保護(hù)作用；金屬表面覆蓋層：金屬表面噴、涂、襯、滲、鍍上一層耐蝕性好的金屬或非金屬，以及將金屬磷化、氧化處理，使被保護(hù)金屬表面與介質(zhì)機(jī)械隔離降低金屬腐蝕。傳統(tǒng)的辦法有熱浸鋅等，現(xiàn)在也有的用涂塑方法的，效果還好，只是涂塑后的無縫鋼管使用中要注意防止涂層損壞，涂層一旦局部損壞將導(dǎo)致管路大面積腐蝕；而且產(chǎn)品在加工過程中一定要嚴(yán)保質(zhì)量，防止局部裸露形成腐蝕。此法己在幾型船上使用過，也發(fā)現(xiàn)了一些問題，主要是因為有的管道過于復(fù)雜，涂塑過程中未加以剔除，導(dǎo)致涂塑質(zhì)量不過關(guān)；有的是涂塑前焊縫未處理好，局部有焊渣、飛濺物等，使涂塑產(chǎn)品出現(xiàn)缺陷；還有的是涂塑產(chǎn)品裝船后，又動火但又沒補(bǔ)塑；電絕緣隔離：主要使用在異種金屬發(fā)生連接的場合，該狀況下易發(fā)生電腐蝕。船上海水管路的管材最好統(tǒng)一，但實(shí)際中很難做到，如管路和設(shè)備之間，緊固件和管路之間往往存在異種金屬連接的現(xiàn)象，電絕緣隔離主要使用在這種場合。通常的措施是在兩構(gòu)件之間或構(gòu)件與緊固件之間裝上不透性塑料制作的填料墊圈和襯套，有時也使用油漆，但很危險。下面介紹幾條避免電腐蝕的一般規(guī)則：整個構(gòu)件或管路選用相同的金屬或合金制造，尤其是管系附件（如螺紋座、支管接頭、各種定型管接頭、法蘭等）與B10、HDR管子等焊接相連時，必須用與管子相同的材料制作，并用規(guī)定的專用焊條施焊；如果a）行不通（通常如此），則采用較貴的金屬做比較重要的或比較小的零件（如緊固件），或在正確調(diào)配面積比，使易腐蝕的金屬面積擴(kuò)大，以便分散侵蝕；另外確保賤金屬具有足夠的抗腐蝕厚度。

    （6）控制流速：（當(dāng)流速達(dá)到或超過一定范圍時，沖擊和空泡腐蝕加?。┖＼婞S銅管道不得大于1.雙相不銹鋼和鈦管對流速不敏感。

      總結(jié)船舶海水管系中，腐蝕問題一直是一個不可能完全解決的問題！這里有客觀和主觀各方面的原因，一方面船舶的造價和經(jīng)濟(jì)性決定了我們不可能整船（包括設(shè)備和管系）都采用鈦之類的耐腐蝕金屬或合金；另一方面是設(shè)計和建造中的全系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮問題。比如你可能考慮了電池腐蝕，忽略了電解腐蝕；設(shè)計中考慮到了但施工過程中也可能存在施工不到位，使設(shè)計師的設(shè)計思想不能完全體現(xiàn)；還有使用過程中的維護(hù)保養(yǎng)問題，比如，一段不銹鋼的鋼管在維護(hù)保養(yǎng)時錯換成了普通鋼管，這一段鋼管就很可能出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕。因此防腐蝕要從原理著手，要從設(shè)計開始，要從施工保證，要在使用中重視。只要做到了這些，船舶的腐蝕就會大大降低，才能保證船舶的正常使用甚至延長壽命。近年來隨著高性能抗腐蝕材料的廣泛應(yīng)用，以及對腐蝕問題研究的深入，船舶海水管系的腐蝕問題得到了較好地解決。相信隨著技術(shù)的進(jìn)步，設(shè)計和建造水平的提高，腐蝕問題一定會得到更好地解決。本文是作者在總結(jié)了多年的設(shè)計經(jīng)驗，調(diào)研了多條船的腐蝕問題，并和總結(jié)了國內(nèi)外船舶防腐蝕設(shè)計和腐蝕問題的基礎(chǔ)上得出的些許總結(jié)，供廣大同行，不到之處歡迎指正。

    D.C.詹金遜。船舶防腐用鎳合金。國際海事技術(shù)學(xué)術(shù)會議和展覽會學(xué)術(shù)論文選集。1981吳敏等譯。船舶中的金屬腐蝕。國防工業(yè)出版社。

責(zé)任編輯：班英飛

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