海洋污损生物防除技术和发展(Ⅰ)--船底防污及电解海水防污技术

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专题
文章编号:1003-1545(2005)05-0044-03
海洋污损生物防除技术和发展(工)
———船底防污及电解海水防污技术
金晓鸿
(洛阳船舶材料研究所厦门分部,福建厦门361012)
摘要:本讲介绍了不同材质的各种船舶的防污要求及电解海水防污技术的发展和应用。

关键词:污损;船舶;电解防污中图分类号:T@637.2,TG 174.4
文献标识码:A
收稿日期:2005-03-11
1
各种类型的船舶的防污
在海洋中航行的各种材质的船舶都面临一个
防除海洋污损生物附着的问题。

全世界海域已报告的污损生物近2000种,包括植物615种,动物
1361种。

我国沿海有600多种污损生物,
其中主要的污损生物有藤壶类;苔藓虫类;水螅虫类;软体动物类,如淡菜、贻贝、紫壳菜和牡蛎等;蛀船虫类;海藻类,如绿紫菜和丝线藻类植物等。

船舶发生海生物污损的部位主要有船体水下部位、水线区、推进器和海水管系。

船体水下部位和水线区经常与新鲜的海水接触,海生物容易附着、生长和繁殖,主要采用防污涂层来防止海生物污损。

在涂装防污涂料时需要根据船体材质对船体基体表面作相应处理或涂装配套防锈涂料。

对于防污涂层,要求具有:①与中间漆和每道防污漆之间有良好的附着力;②至少一个坞修间隔期内具有能防止海生物附着的效能;③毒料释放型涂层应能连续不断地向海水中渗出毒料;④漆膜具有一定的透水性以保持毒料的连续渗出;⑤良好的耐海水冲击性,在长期浸水条件下不起泡、不脱落;③对于采用阴极保护措施的钢质船舶,要求与阴极保护体系匹配,有较好的耐碱性、耐阴极剥离
性能。

由于各类船舶的使用要求不同,对船底防污
涂料的性能要求也不一样。

如周游世界各国的远洋航行大型钢质货船和邮船,尤其是超级油船,由于航行时间大大多于在港口停泊的时间,而且航行的船速往往都不低于30节,因此防止藤壶之类的污损生物不是大的问题,而要求能一直保持船底的平整和光滑,以节省燃油消耗和保持航速,所以,一般应采用具有长期防污效果和自抛光性能的高性能防污涂料。

对于在港口停泊时间较长、航行时航速较高的军船来讲,要求防污涂料在船只长期停泊港口期间能发挥出很好的防污能力,并在高速航行中能耐水流的冲刷,因此对船底防污涂料的要求更高。

表1列出了各类船舶航速、航停状态的情况。

对于小型非钢质船舶,如铝质或玻璃钢交通快艇和游艇,特别一类专用快艇,如海关、边防和武警使用的高速快艇,对船底表面的平整光滑程度要求相当高,除保证船底防污涂料有一定的防污期效外,还要求能在高速水流的冲刷下具有优良的附着力,并能耐短时间的大气暴露。

对铝质船体快艇,要求防污涂料体系不会造成对铝船体的电化学腐蚀问题。

它们多采用性能优良的自抛光防污涂料。

·44·材料开发与应用
2005年10月
表1各类船舶航速、航停状态比较
船舶类型航速/节
航停比例/%
航行停泊坞修周期/年
商船一般!1875253!5大型油船"2585151)
核动力航母巡航!30
m ax!33
35652)7!12
中小型航船中速巡航!18
高速巡航"2030!4570!552
)5!7
专用快艇"302575!0.5
注1):每次停泊时间可达3个月。

2):平均每次2!5天。

我国的近海运输和海洋渔业目前还在大量使用木质渔船。

木船的主要污损生物是蛀船虫与食木成虫,它们对木船的危害不仅仅是附着在船体表面,增加船体负荷和降低船速,严重的是蛀船虫与食木成虫一旦钻入木质船板中,很快就会将很厚的船板蛀蚀得成蜂窝状空洞,大大降低船体强度,以致危及船舶安全。

木船多为中小型船只,维修周期一般为半年到一年,通常使用成本低防污期效短的低档防污涂料。

木船维修时间短,不少木船利用潮汐间隔在沙滩上偏滩维修和涂装防污漆,涂装后4!5h就浸水,因此要求木船防污漆快干,耐水性好。

2电解海水防污方法
电解海水防污方法是在20世纪60年代开始
的海洋防污技术。

初期以美国、英国和日本等国研究较为广泛。

如1965年英国和加拿大联合研制出“C at helco”电解海水装置在舰船上应用。

1971年日本开始出售可供船舶海水管道系统用
的“防止海洋生物装置”。

我国也在上世纪70年代初开始研究电解海水防污装置,到上世纪80年代中期电解海水防污装置已普遍应用于船舶、滨海电厂等海水管道系统。

船舶海水管系主要用于为主副机提供冷却介质,该系统管路的管径细小,防污涂层无法应用,目前主要采用电解防污防止海生物污损,即使采用防污涂层,也仅仅是涂于海底阀箱和管道入口处。

电解防污主要有3种类型:电解铜铝阳极;电解海水制氯;电解氯-铜阳极联合防污技术。

电解铜铝(铁)阳极。

该技术是同时向铜阳极和铝阳极通以直流电,对铜、铝进行电解,生成C L2O和A l(OH)3。

A l(OH)3具有一定的黏性,呈棉絮状,可以作为载体与C L
2
O一同附着在管壁
上,利用C L
2
O可以杀死海生物幼虫和孢子的作用达到防污目的。

为了达到有效的防污效果,铜阳极的消耗用量至少为2m g/(L·h),铜阳极的寿命应与船舶坞修间隔一致,并在坞修期更换。

装置示意图见图1。

电解海水防污技术。

利用不溶性或微溶性阳极,在阳极电流的作用下海水中的C l-放电产生C l2,C l2与H2O的反应产物HC l O,具有杀死海生物幼虫和孢子的功能,随海水的流动分布于管内的各个部位,从而达到防止污损的目的。

装置示意图见图2。

图1电解铜铝(铁)阳极结构示意图图2直接式电解海水防污装置示意图
氯-铜防污系统。

氯-铜电解防污系统是在管道内同时电解产生HC l O、C l O-和C L
2
O,其防污效果更好,所需要的有效氯浓度较低。

使用经验表明它对环境不会造成污染。

装置示意图见图3。

英国B aker H L g hes公司曾对上述方法的优缺点和经济性作了全面比较,见表2。

目前,英国,日本,美国和意大利等国家都有
·
54
·
第20卷第5期金晓鸿:海洋污损生物防除技术和发展(")
图3氯-铜联合防污装置示意图
专业制造公司批量生产上述防污装置,我国也可以生产各类电解防污装置,如中船重工七二五所青岛双瑞防腐防污工程有限公司就生产有各种海洋石油平台、海滨电厂、炼油厂等冷却水管系上使用的电解防污产品。

表2
电解防污系统的比较
项目
C u /A l 系统
海水电解(氯化)系统
BFCC /BH PS 系统1

微观污损减少减少减少宏观污损增加减少减少防污剂含量/pp b
C u !35,A l :5
典型C l 2:2000C u :5,C l 2:50
腐蚀影响海水管路中高浓度铜离子产生电耦腐蚀管件、泵、阀、热交换器
等有严重腐蚀无腐蚀
不同用水量下需要防污剂量
C u /k g 电极数量/根2)
氯气/t 铜/k g 电极数量/根
氯气/k g 1000m 3/
h 3071017.53313291500m 3/h 6401526.35024932500m 3/h
7672643.88238215000m 3/h 1500
50
87.6
165
6
1645
注1):C u-C l 2系统,
脉冲加入。

2)
:每根电极重30k g 。

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(未完待续)
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《材料开发与应用》(双月刊,I SSN 1003-1545/CN 41-1149/TB )
创刊于1979年,曾用刊名《国外舰船技术:材料类》,1986年改为现刊名,是由中国造船工程学会船舶材料学术委员会和洛阳船舶材料研究所共同主办的材料学科技术性刊物,国内外公开发行。

报道内容以船舶和海洋工程结构材料和功能材料为主,兼收相关行业材料研究、工艺改进和分析检测技术方面的研究论文、综合评述和动态信息等。

主要栏目有:材料研究,材料工艺,腐蚀与防护,分析与测试,经验交流和综述等。

本刊是美国化学文摘(CA )收录期刊、中文材料类核心期刊、中国科技论文统计与分析源期刊、中国金属文摘数据库重点收录期刊。

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64·材料开发与应用
2005年10

海洋污损生物防除技术和发展(Ⅰ)--船底防污及电解海水
防污技术
作者:金晓鸿, JIN Xiao-hong
作者单位:洛阳船舶材料研究所厦门分部,福建,厦门,361012
刊名:
材料开发与应用
英文刊名:DEVELOPMENT AND APPLICATION OF MATERIALS
年,卷(期):2005,20(5)
被引用次数:1次
1.金晓鸿.JIN Xiao-hong海洋污损生物防除技术和发展(Ⅳ)--中国船舶防污漆技术的发展过程[期刊论文]-材料开发与应用2006,21(2)
2.金晓鸿.JIN Xiao-hong海洋污损生物防除技术和发展(Ⅲ)--世界防污技术的历史和发展[期刊论文]-材料开发与应用2006,21(1)
3.化学生态学在海洋污损生物防除中的应用[期刊论文]-应用生态学报2005,16(10)
4.金晓鸿.JIN Xiao-hong海洋污损生物防除技术和发展(Ⅱ)--各种海洋设施的防污[期刊论文]-材料开发与应用2005,20(6)
5.史航.王鲁民无公害海洋防污技术的研究进展[期刊论文]-海洋渔业2003,25(3)
6.陈尚建.张盼利受损吊车梁粘贴碳纤维板、芳纶纤维疲劳试验研究[会议论文]-2003
7.朱昌成.水运龙.文习山.蓝磊.谢辉春.ZHU Chang-cheng.SHUI Yun-long.WEN N Lei.XIE Hui-chun硅橡胶防污增爬裙防污性能试验研究[期刊论文]-高压电器2006,42(4)
8.孙萍.孙咏红.王艳云.SUN Ping.SUN YONG-hong.Wang Yan-yun海洋污损生物防除技术研究[期刊论文]-大连铁道学院学报2000,21(4)
9.曹文浩.严涛.刘永宏.程志强.CAO Wen-hao.YAN Tao.LIU Yong-hong.CHENG Zhi-qiang海洋生物防污作用机制及应用前景[期刊论文]-生态学杂志2009,28(1)
10.王新坤.夏洪花飞机舱盖玻璃边缘连接元件的疲劳性能[会议论文]-2009
1.王威.晏欣.孙卫红新型无毒防污涂料的发展现状[期刊论文]-材料开发与应用 2011(4)
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