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鋁合金艦船防腐措施面面觀

2018-06-28 11:49:28 作者：本網(wǎng)整理來(lái)源：鋁加工分享至：

艦船與海洋設(shè)施鋁構(gòu)件、結(jié)構(gòu)的防腐措施包括：合金及狀態(tài)選擇、設(shè)計(jì)、有機(jī)涂層、緩蝕劑、陰極保護(hù)、增厚表面氧化膜、改善環(huán)境等。

合金及狀態(tài)選擇

在選用合金時(shí)，首先考慮的是材料力學(xué)性能、可焊性能與資源，其次是抗腐蝕性能。在海洋環(huán)境中，5XXX系合金的抗蝕性最高，其次是1XXX系合金，以下的次序是：3XXX系合金，6XXX系合金，2XXX系及7XXX合金，在8XXX系合金中，除AL-Li合金外，其他合金與1XXX系合金的抗蝕性差不多。6XXX系合金的抗蝕性比3XXX系合金的略差一些，在使用中可不進(jìn)行防腐蝕處理，建筑材料的涂漆與陽(yáng)極氧化主要是為了美觀、裝飾與衛(wèi)生。

材料狀態(tài)對(duì)晶間腐蝕與應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂對(duì)海洋材料的重要性已如前述。包鋁的2XXX系合金與7XXX系合金有很好的抗蝕性，包覆層電位至少比被包覆芯層的負(fù)100mV，以便進(jìn)行有效的陰極保護(hù)。有包覆層的3004合金屋面板在海洋大氣中使用30年后，包覆層的腐蝕深層只不過(guò)76μm。

設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)考慮不周會(huì)造成嚴(yán)重的腐蝕，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意三點(diǎn)：正確選擇材料的合金與狀態(tài)；正確地確定與鋁構(gòu)件接蝕的其他金屬或非金屬材料；正確地選定填密材料。以下準(zhǔn)則設(shè)計(jì)時(shí)宜充分考慮。

1.避免異種金屬接觸，避免鋁件與吸水率＞20%木材接觸。如果設(shè)計(jì)需要，則應(yīng)采取嚴(yán)密的防腐蝕措施。據(jù)中國(guó)船舶部門統(tǒng)計(jì)，在艇體中修更換的外板中，屬于結(jié)構(gòu)不合理造成的腐蝕占25%，異種金屬接蝕造成的腐蝕占15%，與木材接觸引起的腐蝕占15%，屬于電化學(xué)腐蝕的45%。顯然，精心設(shè)計(jì)可減少工件腐蝕，延長(zhǎng)艦船修理期限；

2.避免縫隙。對(duì)不可避免的縫隙嚴(yán)密密封，防止海水與潮氣進(jìn)入；

3.盡量采用連續(xù)焊，不用或少用點(diǎn)焊與鉚接，最佳的焊接方法是摩擦攪拌焊（FSW）；

4.采用易排水、清洗方便結(jié)構(gòu)；

5.祼鋁表面不易吸水、吸潮材料接觸，不可避免時(shí)，應(yīng)采取有效防潮措施；

6.管路系統(tǒng)內(nèi)盡量避免急轉(zhuǎn)彎外；

7.避免熱傳遞到熱點(diǎn)；

8.避免流體直接撞擊；

9.避免大的機(jī)械應(yīng)力集中；

10.設(shè)備安于腐蝕最小處；

11.如果設(shè)備或設(shè)施要涂油漆，應(yīng)消除尖銳的邊緣。

為避免接觸腐蝕，在設(shè)計(jì)上應(yīng)做到：

1.異種金屬電位應(yīng)盡可能地與鋁電位相近；

2.緊固不同金屬工件時(shí)，緊固件對(duì)鋁應(yīng)呈陰極。例如可用不銹鋼螺釘固定鋁-鋼件，不得使用鋁螺釘，最好使用鍍鋁的不銹鋼螺釘；

3.兩種金屬間須完全電絕緣時(shí)，采采用不導(dǎo)電的絕緣墊。同時(shí)兩種金屬間不得與外部電路相連；

4.如果須在兩種金屬接合面上刷涂油漆，應(yīng)涂于陰極金屬上，不得涂于鋁上，否則會(huì)引起針孔腐蝕；

5.鋁管與其他金屬連接時(shí)，應(yīng)采用可更換的厚壁鋁接頭或凸緣，不得采用螺拉；

6.盡可能將異種金屬接頭處遠(yuǎn)離腐蝕處；

7.向異種金屬制的液體循環(huán)系統(tǒng)中添加緩蝕劑；

8.采用陰極保護(hù)；

9.在導(dǎo)電性環(huán)境中，陰-陽(yáng)極面積比。例如在海水中，此比值至少應(yīng)為1∶5。

避免沉積腐蝕準(zhǔn)則：

1.不采用重金屬零件；

2.在可引起腐蝕的金屬件上涂油漆；

3.采用包鋁的鋁材；

4.添加緩蝕劑；

5.經(jīng)常清洗鋁構(gòu)件上沉積的重金屬與污物。

縫隙腐蝕的預(yù)防：

首先在設(shè)計(jì)上盡量做到無(wú)縫隙，若不可避免，需用非硬化的彈性材料密封，以防液體與潮氣進(jìn)入，常用的密封材料有丁基橡膠、硅橡膠、環(huán)氧樹(shù)脂。密封材料不得因老化而開(kāi)裂。祼鋁表面不得與吸潮材料（紙、布、木材、石棉等）接觸。

有機(jī)涂層：在鋁設(shè)備與構(gòu)件上涂有機(jī)涂料大都是為了美觀，如建筑門面與汽車車身，但在特殊情況下也有為了防腐的。不管為了哪種目的，在涂漆之前都應(yīng)精心選擇涂料和嚴(yán)格進(jìn)行預(yù)處料。

涂層是鋁表面與環(huán)境之間的物理性阻擋層。有些涂料含有鉻酸鹽之類的緩蝕劑。為了顯露鋁的本色可涂透明漆。在貯存與運(yùn)輸中，為了預(yù)防腐蝕，可涂易于清洗的涂料，對(duì)埋設(shè)于土壤與混凝土中的鋁構(gòu)件可涂煤焦油等。在嚴(yán)重腐蝕環(huán)境中應(yīng)定期維護(hù)有機(jī)防腐涂層。

緩蝕劑：緩蝕劑有兩種，陽(yáng)極緩蝕劑，如鉻酸鹽，它能降低鋁的陽(yáng)極反應(yīng)；陰極緩蝕劑，如聚磷酸鹽，它能減緩陰極反應(yīng)。陽(yáng)極緩蝕劑的量不夠時(shí)，反而會(huì)加速鋁的點(diǎn)腐蝕。因此，陰極緩蝕劑更為安全與可靠，兩種緩蝕劑同時(shí)使用效果會(huì)更好些。

鋁及鋁合金的緩蝕劑有磷酸鹽、硅酸鹽、氟化物、苯甲酸三乙醇胺、乳酸膠等，它們既可以單獨(dú)使用，也可以混合使用。在閉環(huán)系統(tǒng)中，如有銅或銅合金零件存在，以鈉硫醇笨并噻唑作緩蝕劑能預(yù)防銅腐蝕及隨后鋁的沉積腐蝕。向弱堿性溶液添加硅酸鈉能抑制的鋁的腐蝕。

陰極保護(hù)：鋁構(gòu)件的陰極保護(hù)所用的電流可由犧牲陽(yáng)極供給，也可以由外部電源提供。犧牲陽(yáng)極可用Zn、Mg和Zn合金，在海水中也可以用某些鋁合金。Zn及Zn合金犧牲陽(yáng)極很安全，能有效地保護(hù)鋁構(gòu)件。

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責(zé)任編輯：韓鑫