船舶合理防腐蚀设计

船舶合理防腐蚀设计
尹建平
（湛江市吉达科技发展有限公司，广东湛江524009）
[摘要] 船舶合理的防腐蚀设计是船舶腐蚀控制的关键措施，它主要包括合理选材、结构设计、布置设计和保护方法四个方面；针对船舶电偶腐蚀与缝隙腐蚀进行了合理防腐蚀设计，实现了对该两种典型腐蚀预防和有效控制。

[关键词] 船舶；防腐蚀设计；电偶腐蚀；缝隙腐蚀
前言
在海洋环境中使用的船舶，腐蚀非常严重，直接影响安全和营运，甚至缩短船舶寿命，因而受到造船和腐蚀界的高度重视。

船舶腐蚀控制是一项复杂的系统工程，不仅涉及合理选材、结构设计、布置设计和保护方法选择，而且贯穿设计建造、使用维修，直至退役全过程，对船体、装置系统、舾装等均有密切关系。

合理防腐蚀设计是腐蚀控制的关键措施，它关系船舶“优生优育”，是一项从源头抓起，投入少、效费比高、“终身受益”积极主动的措施，越来越受到世界各造船国家的高度重视。

国内目前尚无国外船舶合理防腐蚀设计方面的专著翻译，国内无此方面的专著问世。

笔者在上世纪九十年代初，结合船舶维修进行了该方面的尝试，从十五年的效果看，结果令人满意。

凡进行合理防腐蚀设计与保护新技术结合治理的船体易腐蚀部位，15年无腐蚀，而非治理部位，已经修换过两次。

据测算，在维修中实施该项措施，效费比为3：1，若在造船中实施，效费比更高，可达6：1。

1 船舶合理防腐蚀设计的几个主要方面
1.1合理选材
造船材料品种繁多，即使在同一艘船上使用的材料也多种多样。

设计选材时除了考虑强度、刚性、韧性等力学性能外，还必须考虑材料的耐蚀性和匹配问题，特别全浸积水和潮湿环境部位，由于选材不当，往往出现某种材料的加速腐蚀。

在船舶修理中出现这种情况的可能性更大，由于材料供应和现场材料限制，在局部更换或挖补时，使用了相对原船体材料电位较负的其它材料，由于直接接触和大阴极小阳极，换上去的材料腐蚀会更快。

值得一提的是焊接材料也有类似问题，焊接接头部位，焊缝金属电位负于母材时，会出现焊缝腐蚀。

1.2 结构设计
腐蚀余量
船舶设计中，通常在船体易腐蚀部位，局部增加钢板厚度，即腐蚀余量，以保证船舶使用强度和寿命。

其实，腐蚀余量并非上策，因为增加钢材消耗和船舶的排水量。

由于船舶结构所处的具体环境多样性，还必须考虑腐蚀余量的特殊性，在有如尾轴填料函、海水设备
泄漏部位，局部应增大腐蚀余量。

腐蚀余量对均匀腐蚀有效，但对于电偶腐蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀形态却不管用。

②改善腐蚀环境
在结构设计中要重视改善结构腐蚀环境，预防结构滞留水分，使结构免遭长期积水和潮湿环境的腐蚀。

除了利用结构工艺孔外，还专门开设流水孔。

不过流水孔的位置和大小很重要。

流水孔的位置不仅保证船舶正浮状态不滞留水分，而且在倾斜状态也有此作用。

在有可能积水的情况下，水平纵桁和船体底部的基座应精心设计流水孔。

③合理节点设计
舷部肋骨和舱壁扶强材节点形式关系到具体腐蚀环境的改善。

就预防腐蚀而言，图
1.2-1所示三种情况，a 情况在锐角处易积累垃圾和水分，且不易于涂装中的表面处理，b 情况稍好,c 情况较理想。

1.3 布置设计
①舱室布置
船舶是由平台及船载装备组成的，由于平台各处的局部和具体环境差异很大，重要仪器设备应根据各自的特殊要求，科学合理地布置在不同舱室，例如电子设备不宜布置在有窗或门与舷外大气相通的舱室，即使非布置不可，也要避免迎风方向，以防电子设备受潮锈蚀和霉变。

值得指出的是，备品备件的布置，往往被安排在通风条件极差的“死角”舱。

一旦备品备件生锈或霉变，就失去了备品的作用。

②绝缘装饰
舱壁绝缘和地板敷层对船体结构腐蚀影响很大。

例如在住舱住室周边是最容易积水的部位，平时很难保养，腐蚀烂穿多在这类部位，绝缘材料敷到底，地板敷层铺到边，对防腐蚀极为不利（图1.2-2）
住舱和住室为了美观和舒适，不论木作装修或不锈钢等金属装修，存在缝隙和异种金属接触，在潮湿积水情况下，很容易发生缝隙腐蚀和电偶腐蚀。

a
b c 图1.2-1 结构结点设计
a 不合理 图1.2-2 绝缘布置
b 合理
管路布置
舱室内有风管、下水管和电缆函等，而且往往布置在舱室周边，有的因间隙过小而形成保养死角。

除了设计时保持适当间隙外，亦可采用将死角部位外移（图1.2-3）
舱室周边的水平管路有管路码脚固定，码脚不宜布置在地板，而应布在舷部肋骨上（图
1.2-4）
双层底上的管路不宜过于贴近内底板，否则易滞留垃圾和水分，导致内底板腐蚀。

1.4 保护方法
船舶最基本的保护方法有涂料保护和涂料与阴极保护联合保护。

水下船体采用船底漆与牺牲阳极联合保护或与外加电流联合保护，效果很好，有效抑制了水下船体严重腐蚀。

相对而言，水下船体不是腐蚀控制的主要矛盾，而内舱腐蚀则上升为主要矛盾，当然水线区腐蚀也很重要。

在内舱腐蚀中，舱底水部位和内舱潮湿部位最为严重。

水线区可设计“金属涂层+无机富锌涂层+有机面涂层”体系保护；内舱潮湿部位可设计“金属涂层+有机面涂层”体系，并与合理防腐蚀设计有机结合。

舱底水部位可设计“金属涂层+有机涂层”体系与牺牲阳极联合保护。

实践证明，上述涂层体系和联合保护效果已达15年以上。

图1.2-4 管路码脚
a 不合理
b 合理 b 合理
舱壁
a 不合理
舱 壁 图1.2-3 电缆函合理设计
2 船舶电偶腐蚀的危害与预防
2.1船舶电偶腐蚀的危害
无论民船与军舰，在船体平台、在管路系统中和管路与船体之间，由于异种金属材料和不同品种的钢材相接触，在海水和海洋大气的作用下均可发生电偶腐蚀。

电位较负的金属成为偶对阳极而加速腐蚀，电位相对较正的金属成为阴极受到保护，且腐蚀随阴/阳面积比增大而愈严重。

两种金属直接接触部位或距离越近的部位电偶腐蚀愈明显。

如水下船体铜合金螺旋桨对底部船体电偶腐蚀，在未进行可靠联合保护以前，底部船体腐蚀很严重。

在舱底水部位，铜质吸干头对污水井及内底板，经常造成电偶腐蚀穿孔，危及抗沉性和油柜安全；海水过滤器钢质壳体与铜质滤芯接触，导致壳体腐蚀穿孔；舱底水较深时，若不及时排出，将舱底异金属管浸没在舱底水中，将加速底舱结构腐蚀；铭焊、肋骨标牌和舾装件与船体接触在潮湿积水部位局部电偶腐蚀亦很明显。

2.2电偶腐蚀的预防
电偶腐蚀的预防必须遵循两条原则。

一是尽量避免异金属接触，二是不可避免时，应采取有效可靠的保护措施。

例如，为防止铜吸干头对船底的腐蚀破坏，在设计选材时，设计非金属吸干头，或将浸水段铜质部分与后面的管路绝缘，管路异金属接头绝缘或包覆；铭牌与船体间设计阳极性涂层，都是解决电偶腐蚀行之有效的措施。

3 缝隙腐蚀的危害与预防
3.1缝隙腐蚀的危害
缝隙腐蚀是在结构之间或金属材料表面有灰尘垃圾以及海生物附着等形成的不大不小的缝隙。

即存在合适的缝隙就可发生缝隙腐蚀。

缝隙腐蚀在船舶中非常普遍。

舱壁绝缘和地板覆层及甲板敷料下面，在潮湿积水情况下，易发生缝隙腐蚀；在潮湿易腐蚀环境，焊缝形式设计不当，如间断焊、梳妆焊，最容易发生缝隙腐蚀；舱底水部位地板支架焊接质量差；露天甲板、各类舾装件组合部分以及与船体连接部位、管路法兰部位等最容易发生缝隙腐蚀，导致结构局部腐蚀破坏，给维修带来极大困难。

3.2缝隙腐蚀的预防
预防船舶缝隙腐蚀的关键有两点，一是合理设计焊接方式，二是加强舾装件的合理设计或采取捻缝、封堵缝隙，在潮湿积水部位骨架与板连接，如水平纵桁与扶强材，扶强材与壁板局部潮湿积水部位，采用双面连续焊，实践证明，这样设计的焊接形式，即可避免了船体因焊接引起的变形，可有效避免了缝隙腐蚀，十五年来未见缝隙腐蚀破坏，结构完好无损，无须维修。

4 结语
综上所述，船舶合理防腐蚀设计对于预防和控制电偶腐蚀、缝隙腐蚀是非常有效的，是船舶腐蚀控制的重要措施，贯穿船舶建造维修的整个过程；船舶合理防腐蚀设计内容丰富，外延广泛，涉及诸多专业，需要腐蚀专业与造船专业有机结合，随着合理防腐蚀设计的深化、细化和全面化，逐步实现船舶无维修是完全可能的。