船舶海水管系的腐蚀与防护

海水管系的腐蚀与防护

湛江市吉达科技发展有限公司尹建平

摘要:

本文总结了船舶海水管系腐蚀的影响因素，分析了海水管系的防腐蚀方法，提出了目前船舶海水管系的防腐蚀对策。

关键词：船舶海水管系防腐蚀

船舶海水管系的腐蚀问题一直存在。尤其在南海海域海水盐分浓度大、温湿度高，海生物多，海水管系的腐蚀更为严重。大型船舶上海水管系多，工况复杂，因更加重视腐蚀问题。

1．船舶海水管系腐蚀的影响因素分析

1)管系选材

管系材质的耐蚀性是影响船舶海水管系腐蚀破坏的主要因素，是管系的固有特性。其耐蚀性取决于该材质的热力学、动力学的性能，如化学活性、电位势、达到钝化状态的可能性和腐蚀成膜的稳定性，并与材质的均匀性、内外表面的质量、热处理工艺、加工等有直接关系。管系选材不当同时会造成严重的电偶腐蚀。目前可供船舶海水管系选择的材质有：紫铜管、无缝钢管(含经热浸锌或涂塑的无缝钢管)、镍铜管(B10、B30)、不锈钢管及钛管等。

2)管系海水流速

海水在管系中的流动，加速了管系的腐蚀，其主要原因为:

(1) 加快空气中的氧扩散到管系的表面速度；

(2) 海水中夹带泥砂等杂质，造成对管系表面的磨蚀；

(3)“空蚀”，流速超过一定极限后，与海水接触的管系表面出现空泡，其冲击压力很大，造成对管系金属表面膜的撕裂。

紫铜(TUP)随海水流速的提高，其腐蚀速度呈现有规律的增大，主要是由于其保护膜和基体的硬度都较低，当流速超过某一临界值及含固体夹杂物时，保护膜破坏，且高流速海水带来充足的溶解氧，使其腐蚀速度急剧升高。

B10镍铜比TUP耐流动海水冲刷腐蚀，但其耐含砂海水腐蚀性能较差，腐蚀

速度是同流速洁净海水的7倍，这可能由于其钝化膜的破坏加速了镍铜合金的腐蚀。

海水管系流速还与管径大小有直接的关系．一般说来，管径越小，允许设计的最大流速值越低。

3)管系结构设计

管系构型是影响海水管系腐蚀情况的重要因素。流体容易紊乱的地方最易发生冲刷腐蚀，如分流处、汇流处、弯管处、管径变化处等。在同样海水流速下，直管部分可能仅遭全面均匀腐蚀，而上述地方可能出现明显的马蹄形蚀坑或发生管壁明显变薄的现象。海水管系的腐蚀还直接受船舶海水管系的连接方式的影响，如管子连接之间的缝隙处易因缝隙腐蚀而破坏，管子连接处的下游段易形成湍流而破损。

2．海水管系的防腐蚀方法

海水管系腐蚀的防治是个非常复杂的问题,一般来说可从以下几个方向入手采取措施：

(1)管材本身要具有良好的抗腐蚀性能，目前船舶海水管系应尽可能选用B10或B30管。

(2)牺牲阳极阴极保护:利用牺牲阳极材料，对管道内表面施加保护极化电流，从而保护管系材料。牺牲阳极通常采用锌合金、铝合金、和铁合金材料。

(3)金属表面覆盖层:金属管内表面喷、涂、衬、渗、镀上一层耐蚀性好的金属或非金属，使被保护金属表面与介质机械隔离降低金属腐蚀。传统的办法有热浸锌等，现在也有的用涂塑方法的，效果还好，只是涂塑后的无缝钢管使用中要注意防止涂层损坏，涂层一旦局部损坏将导致管路大面积腐蚀。

(4)电绝缘隔离:主要使用在异种金属发生连接的场合，防止发生电腐蚀。船上海水管路的管材最好统一，但实际中很难做到，如管路和设备之间，紧固件和管路之间往往存在异种金属连接的现象，电绝缘隔离主要使用在这种场合。通常的措施是在两构件之间或构件与紧固件之间装上不透性塑料制作的填料垫圈和衬套，有时也使用油漆。

(6)控制流速防止空泡腐蚀发生。

无缝钢管不得大于1.0m/s；

紫铜管道不得大于1.2m/s；

海军黄铜管道不得大于1.8m/s；

铝黄铜不得大于2.5m/s；

B10铜镍管不得大于3.6m/s；

B30铜镍管不得大于4.5m/s；

双相不锈钢和钛管对流速不敏感。

(5)防腐蚀设计

①尽可能采用直管和标准化的管子构件，少用套管方式联接，禁止使用卷边的法兰联接。

②尽量采用统一的弯管半径，关于管路中弯头的曲率半径，有着明确的规定，即管子的弯头半径最小为管径的3倍;铜镍合金管的弯曲半径应取管径的4倍;强度较低的普通金属(如紫铜管或普通低碳钢等)弯曲半径应取管径的5倍;如流速愈高，管子的弯曲半径还要加大。在特殊情况下，如当管子在船上的布置条件所限，或它的几何形状复杂，不能按统一半径进行冷弯时，可以采用热弯或用单个扇形件焊接的方法来制造。

③尽量少用90°以内的弯管，弯管间的直段长度应不小于1.5~2倍的管径，以防止出现滞流区。弯曲部位管子的椭圆度(外径最大值和最小值之差与管子公称外径的比值)不应超过8%,弯管内面的皱纹高度应不大于3%的管子外径。

④尽量减少异种金属管子构件的组合，不可避免时应采取金属电绝缘或使用牺牲阳极保护等措施以防止电偶腐蚀。

(6)电解防腐蚀法:采用向海水管系注人Fe

2SO

4

溶液或将铁电极安装在海底门上

直接电解产生Fe+， Fe+对铜合金管系的防腐蚀有明显的效果。

3、船舶海水管系防腐蚀对策

⑴应尽量更换海水管系中的紫铜管

紫铜管材原是比较耐海水腐蚀的管材。然而，由于近海海水污染严重；现代船舶动力增大，紫铜管材应对海水流量的增大造成的冲刷腐蚀的能力已力不从心。目前，舰艇紫铜管出现的腐蚀问题已问题日益严重。因此，大流量的海水管路应尽量更换为更加耐蚀的铜镍合金等材料。

⑵在海水管系的重点部位设计安装牺牲阳极阴极保护

铜镍管材虽然比紫铜管材更耐海水冲刷腐蚀，但其3.6m/s的允许设计流速值仍不能满足现代舰艇高海水流速的要求。尤其在三通、弯管、法兰连接处等紊流严重区，冲刷腐蚀的危险性仍严重存在。另一方面，由于码头的海水污染现象均比较严重，而铜镍合金在静止海水和沉积物、污染海水条件下引起的点蚀等局部腐蚀敏感性较大，腐蚀危险依然严重。

阴极保护技术可以有效地降低冲刷腐蚀、电偶腐蚀、点蚀、及缝隙腐蚀等，因此，阴极保护技术（如安装锌塞）很早就应用于管道的防腐蚀保护，但是，由于锌塞消耗快，如不及时更换，对管道造成的腐蚀穿孔的危害比不安装还大。铁合金牺牲阳极是近年来在铜合金海水管路阴极保护方面应用最成熟的牺牲阳极材料。它相对传统的锌合金牺牲阳极，电容量大、工作电位适宜、溶解性能均匀、保护效果好及寿命长。该牺牲阳极在引俄船舶上大量采用。

湛江市吉达科技发展有限公司研制生产的管道牺牲阳极，通过了相关技术鉴定，目前，已在船舶上应用达数十艘，取得了明显的效果。

该铁合金牺牲阳极可以应用于船舶无法更换为镍铜管材的紫铜管段，容易发生冲刷腐蚀的三通、弯管、法兰连接处等紊流严重区域，以及用于异种金属材料连接部位（如铜材与不锈钢、铜材与穿舱的钢管）保护易遭受电偶腐蚀的管段。

⑶编制防腐蚀维修保养手册，加强防腐蚀管理

腐蚀是不可避免的，但却是可以控制的。腐蚀控制主要包括两个方面，一是腐蚀控制技术，二是腐蚀控制管理，两者相结合缺一不可。它的核心问题是使防腐蚀技术与科学管理相结合。抓好防腐蚀管理工作，不仅可以节省大量维修经费，对保障船舶在航率都具有重要意义。