海水；腐蚀；电绝缘；管系文章主要探讨了船舶海水管系腐蚀的机理和原因，并对一些常用管材的抗腐蚀性能及应用场合作了介绍，对船舶海水管系设计中使用的防腐蚀措施作了较系统的介绍。
 

船 舶
 

     金属腐蚀的分类和机理船上金属腐蚀的现象与机理比较复杂，存在的分类方法较多，人们普遍认可的常规分类方法有：（a）按金属腐蚀环境分为：化学介质腐蚀、海水腐蚀、大气腐蚀；（b）按金属腐蚀机理分为：化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀；（c）其他：一般耗蚀、点蚀、局部腐蚀（即脱锌作用）、应力腐蚀和氢脆、腐蚀疲劳等。

    分析金属所处的不同环境，产生金属腐蚀的机理和种类亦各有特点，象上面所说的化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀，金属接触的介质就不相同。化学腐蚀接触的为非电解质，腐蚀的形成是由纯化学反应造成的；电化学腐蚀接触的是电解质，金属内的电子流同介质中离子流联系在一起，金属失去电子，同时介质中的离子（或原子）即氧化剂组分得到电子，这两个历程是相对独立的，在产生腐蚀时同时进行。

    电化学腐蚀是最普遍、最常见的腐蚀种类，可在电解1前言船舶的海水管系担负着冷却设备、消防、压载、冲洗等的重要任务；在船舶管系中有极其重要的地位，其使用的管材多为金属管。因其输送的介质为海水，海水是强腐蚀性的介质，金属管就必然面临着腐蚀问题。据有关报道，全球每年因腐蚀而报废的钢铁设备相当于年产量的30%,这一直接的经济损失是相当惊人的。由此而引起的由于设备的腐蚀而带来的间接经济损失更加无法估量。在船舶上，管系的腐蚀和由腐蚀而带来的设备损坏轻者造成生活不便，重者影响舰船的在航率，甚至影响到舰船的人员和整舰的安全。一项由英国海洋工程营运公司BRITOIL所作的失效分析表明：在所有设施失效的例子中，33%是由腐蚀造成的。一直以来船舶的设计和建造各方不懈地研究并采用各种方式方法减轻或避免腐蚀，取得了一定的成果。

    质溶液、土壤、大气中发生。物理腐蚀是因金属单纯的物理溶解，而对金属引起的破坏。

    船舶海水管系形成腐蚀的因素及腐众所周知，海水是盐度相当高的电解质，其中的成分见表1:常用金属各种速度下空泡腐蚀程度如表2所示。当流速达到或超过一定范围时，冲击和空泡腐蚀将加剧。

     各种金属在不同流速下最大可能腐蚀速度年）海水中主要盐的含量成分总盐度中的含量（%）氯化物88.7硫酸盐10.8碳酸0.3溴化物等0.2合计100 750奥氏体铸铁75250750+铝青铜低耐蚀黄铜脱锌125+锰青铜脱锌耐蚀铜75125+铝黄铜50125+500娃青铜低锡锌青铜低2501000+B102525125 +304,316l不锈钢点蚀252525蒙乃尔合金可能点蚀252525HDR0000钛000注：空白处表示缺乏分析资料。

    海水中氯离子约占55%,海水的腐蚀性同它的含盐量密切相关；也同氧的含量、温度密切相关；另外与海水管径大小、流速高低及海水中含砂量的多少有着联系。根据金属腐蚀的分类及机理分析可知，船舶海水管系的腐蚀是同金属所处的环境密切相关的，不仅腐蚀的种类很多，而且导致腐蚀的环境因素十分复杂，必须分析具体的环境中可能形成腐蚀的各种因素，清晰腐蚀的机理，从腐蚀的根源入手，采取各种手段减轻腐蚀，或者切断根源，避免腐蚀。从理论上讲，如化学腐蚀，去除导致腐蚀的化学介质，使化学反应不能形成，就解决了腐蚀问题；或者切断腐蚀机理中的某个环节，如电化学腐蚀中，形成腐蚀的主要原因是异种金属之间有电位差，若采取隔离技术使异种金属不同处于一种电解质内，则形不成原电池的原理，腐蚀就不会形成。

    HDR双相不锈钢、紫铜（TUP）和铜镍合金（B10）等5种金属材料在天然海水中浸泡和流动海水中腐蚀对比试验结果见表3.表3五种金属在天然海水中浸泡和流动海水中腐蚀对比试验海水流速（m/s）腐蚀失重率X10-3g/h*m2试验条件HDRB10TUPQT全涂封涂塑钢MT四边不涂封涂塑钢00.06720.2968.844.0375124.41青岛天然海水30±2t周期10天，表4不锈钢板浸入静止海水中的点蚀型号耐久试验天数（d）点蚀深度（mm）备注在污垢下在缝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：双相不锈钢等；不锈钢中18~8型是最低级的不锈钢，304即是，该类材料易产生焊缝晶间腐蚀和点蚀，主要原因是由焊缝附近Cr以化合物析出产生的，要在焊接工艺中注意如：固熔退火，限制碳含量，采用合适焊条等；更好的办法是添加微量和碳亲和力大于铬的亲和力的元素如：钛和铌，就是上面列出的蚀和点蚀的形成机理上的区别是：当形成氧化膜保护时形成的腐蚀是缝隙腐蚀；当氧含量降低氧化膜不易形成或氧化膜剥落时形成点蚀；温度升高点蚀加重，点蚀的数量和强烈程度主要由附生物的附着程度决定，流动海水中的不锈钢点蚀大大降低；试验证明：316型不锈钢在流速为1.3m/s的海水中三年半无任何点蚀产生；说明：点蚀主要发生在缝隙中，点蚀的数量和腐蚀的强烈程度主要由附生物的附着程度决定。在不锈钢成分中起很大作用的一个元素是钼（Mo）。

    它的作用是减少腐蚀，但是一旦点蚀发展，它的作用明显降低。

    在海水中，304型和316型不锈钢仅在温度较高时有应力腐蚀的倾向，温度极限通常为66*C.1Cr18Ni9Ti等属低磁钢，具有更优良的耐腐蚀性能。

    不锈钢，是由约50%奥氏体和约50%铁素体双相组成，具有奥氏体不锈钢的韧性以及与铁素体不锈钢相当的耐氯化物应力腐蚀开裂性能，既有很高的力学性能又有良好的可焊性和耐海水腐蚀、磨蚀性能（管子流速达7m/s以上），适合在海水浸渍、含泥沙海水冲刷的环境及富含氯离子、某些酸介质中使用的新型不锈钢。
 

   由于HDR的成分原因，其表面形成一层富含铬、镍、钼、氮元素的致密氧化保护膜，有效阻止了海水中的氯离子对HDR内部基体的腐蚀。随着时间的长，表面的保护膜更趋完善、致密，有效阻止了腐蚀的扩大，是优良的抗腐蚀材料。另外，有试验表明，HDR抗点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、晶界腐蚀的性能在不锈钢系列中也是最突出的。

    B10、B30材料均为铜镍合金，含镍分别为10%和30%,近年来选用较多，具有良好的抗腐蚀性能，原因主要有两点：一、材料表面可形成保护层，保护材料内层免受腐蚀；二、材料中的铜离子可杀死微生物，使管子内径保持相对光滑免于微生物生长；但是，铜镍合金受限制的地方是含硫化氢或流速极高或极低的场合，因此B10管用于海水系统中时，其设计流速：最大流速：管不得大于2. 50以上管径的管子不得大于对于短期使用的管子，如消防总管、潜艇冷却系统，可达正常最大流速的2倍。但是对含砂量较大的海域，管内流速要适当降低。

    B30管材流速要求稍有降低，但范围不大。

    两种金属之间电绝缘；金，都是很好的耐腐蚀材料，只是成本很高。

    海水管系腐蚀的防治海水管系管材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：管材本身要具有良好的抗腐蚀性能，如选用B10/B30、HDR双相不锈钢、304或316不锈钢等；阴极保护：利用金属电化学腐蚀原理，将被保护金属进行外加阴极极化来降低或防止金属腐蚀；阳极保护：利用外加阳极电流的办法，使被保护易钝化金属阳极钝化，表面形成一层氧化膜，对金属产生保护作用；金属表面覆盖层：金属表面喷、涂、衬、渗、镀上一层耐蚀性好的金属或非金属，以及将金属磷化、氧化处理，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；而且产品在加工过程中一定要严保质量，防止局部裸露形成腐蚀。此法己在几型船上使用过，也发现了一些问题，主要是因为有的管道过于复杂，涂塑过程中未加以剔除，导致涂塑质量不过关；有的是涂塑前焊缝未处理好，局部有焊渣、飞溅物等，使涂塑产品出现缺陷；还有的是涂塑产品装船后，又动火但又没补塑；电绝缘隔离：主要使用在异种金属发生连接的场合，该状况下易发生电腐蚀。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，但很危险。下面介绍几条避免电腐蚀的一般规则：整个构件或管路选用相同的金属或合金制造，尤其是管系附件（如螺纹座、支管接头、各种定型管接头、法兰等）与B10、HDR管子等焊接相连时，必须用与管子相同的材料制作，并用规定的专用焊条施焊；如果a）行不通（通常如此），则采用较贵的金属做比较重要的或比较小的零件（如紧固件），或在正确调配面积比，使易腐蚀的金属面积扩大，以便分散侵蚀；另外确保贱金属具有足够的抗腐蚀厚度。

    （6）控制流速：（当流速达到或超过一定范围时，冲击和空泡腐蚀加剧）海军黄铜管道不得大于1.双相不锈钢和钛管对流速不敏感。

      总结船舶海水管系中，腐蚀问题一直是一个不可能完全解决的问题！这里有客观和主观各方面的原因，一方面船舶的造价和经济性决定了我们不可能整船（包括设备和管系）都采用钛之类的耐腐蚀金属或合金；另一方面是设计和建造中的全系统统筹考虑问题。比如你可能考虑了电池腐蚀，忽略了电解腐蚀；设计中考虑到了但施工过程中也可能存在施工不到位，使设计师的设计思想不能完全体现；还有使用过程中的维护保养问题，比如，一段不锈钢的钢管在维护保养时错换成了普通钢管，这一段钢管就很可能出现严重腐蚀。因此防腐蚀要从原理着手，要从设计开始，要从施工保证，要在使用中重视。只要做到了这些，船舶的腐蚀就会大大降低，才能保证船舶的正常使用甚至延长寿命。近年来随着高性能抗腐蚀材料的广泛应用，以及对腐蚀问题研究的深入，船舶海水管系的腐蚀问题得到了较好地解决。相信随着技术的进步，设计和建造水平的提高，腐蚀问题一定会得到更好地解决。本文是作者在总结了多年的设计经验，调研了多条船的腐蚀问题，并和总结了国内外船舶防腐蚀设计和腐蚀问题的基础上得出的些许总结，供广大同行，不到之处欢迎指正。

    D.C.詹金逊。船舶防腐用镍合金。国际海事技术学术会议和展览会学术论文选集。1981吴敏等译。船舶中的金属腐蚀。国防工业出版社。

责任编辑：班英飞

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