作為海上重要的交通工具之一,船舶防腐具有重要的意義。有些船舶采用的是金屬外殼,而金屬在海洋環境中,受海水溫度、海水含鹽度、海洋大氣溫度、海洋大氣濕度的影響,腐蝕程度很嚴重,不僅降低了船舶鋼結構的強度,縮短了船舶的使用壽命,還會使航行阻力增加,航速降低,影響使用性能。
更為嚴重的是,一旦出現穿孔或開裂,還會導致海損事故的發生,造成驚人的損失,這引起了國內外防腐專家的極大關注,并積極研究探索解決金屬腐蝕的各種防護技術方法和措施。
船體防護系統是保護船體免受腐蝕侵害的系統,主要有兩大系統組成:防腐蝕涂漆系統和外加電流或犧牲陽極的陰極保護系統。
目前,船舶涂料的品種有:水線涂料、船殼涂料、甲板涂料、油艙涂料、飲水艙涂料、壓載水艙涂料、防污涂料等。
船體的陰極保護技術有犧牲陽極陰極保護和外加電流陰極保護兩種。犧牲陽極陰極保護技術是通過在船體外表面安裝充當陽極的被犧牲掉的金屬塊,以保護作為陰極的船體鋼板不被腐蝕。目前,船體使用的犧牲陽極有鋅–鋁–鎘三元合金、高效鋁合金陽極、鐵合金陽極等。
外加電流陰極保護技術是將犧牲陽極保護中的犧牲陽極塊更換成只起導電作用而不溶解的輔助陽極,在陽極和鋼板之間加一直流電源,并通過海水構成回路。電源向 鋼板輸入保護電流,使鋼板成為陰極而得到保護。該外加電流保護系統由恒電位儀也就是外加電源、參比電極、不溶性輔助陽極構成。整個系統使船體電位始終保持 在保護電位范圍內。
防止不當操作
有些船舶的船體會發生異常快的腐蝕穿孔。發生異常腐蝕的原因有可能是鋼板的質量差,耐腐蝕性不好,更經常的原因是電腐蝕引起的。電腐蝕也叫電解腐蝕,這種腐蝕是人為造成的,主要原因有以下幾種:
單線焊接。海水是電解質,導電性好,當船舶停靠碼頭進行焊接作業時,焊接技術人員錯誤地認為,從碼頭電焊機上拉一根導線到船上,另一根線可以用海水作為回 路代替。由此作業時,從焊機來的電流順焊條進入船體,并從水下船體表面流出,經過海水在進入鋼制碼頭(或水泥碼頭的鋼樁或露頭鋼筋),經過導線回到焊機。 靠近碼頭一側的船體就會發生強烈的腐蝕。
不正確的雙線焊接。如果在焊接時,直接從焊機的正負兩極接兩根導線到待焊接的船上去,這樣一來,焊接的電流直接通過導線回到電焊機上去,就不會有電流通過水下船體了。但是如果導線多處漏電,與碼頭絕緣性差,也可能有部分電流從水下船體通過,造成電腐蝕。
其他不正確的焊接施工。有一些不規范的焊接施工也會在船體表面產生雜散電流,導致船體電腐蝕。如用同一部焊接電源對兩艘船同時焊接時,當其中一艘船的電流回路有故障或電阻較大,這艘船的焊接電流有可能通過海水進入另一艘船,再從另一艘船回到焊機。
涂料更加節能環保
隨著修造船業的迅速發展,技術水平不斷提高,機械化程度日益提高,這對船舶涂料的綜合性能、表面處理工藝、涂裝工藝及設備的要求越來越高。為了滿足船東和 修造船廠的要求,船舶涂料向著高性能、節能、施工方便、高效、符合環保要求的方向發展。具體來說,采用厚漿型、快干或無溶劑涂料來達到高效節能的目的;使用不含鉛、鉻等重金屬顏料,降低涂料中有機溶劑含量;不使用有機錫、焦油等有害物質來達到環保衛生的要求。
表面預處理技術。為實現環保,傳統干噴砂工藝受到限制,船廠逐漸采用水噴砂和高壓水除銹的工藝。水噴砂是將磨料與水混合后,噴射到所要噴砂的物體上。高壓 水除銹利用專用設備產生高壓水(70–170MPa)和超高壓水(170–300MPa)噴射需表面處理的物體上。該技術不產生粉塵、廢渣,噪音低,非常 環保。同時不產生溶解鹽,不污染處理的表面,不影響涂料的防銹效果。
表面溶解鹽的分析和處理。大多數船廠位于海邊,海洋大氣中的鹽霧會沾染到船體的表面,另外噴砂所用磨料中鹽分也會沾染船體的表面。表面的溶解鹽對涂料的防腐性能影響非常大。因此國際上已制定相關的表面溶解鹽的標準。
噴涂設備。為了適應新型涂料的不斷推出,噴涂設備制造商也在不斷提高噴涂設備的性能。噴涂設備制造商已開發出壓縮比高達70∶1的高壓無空氣噴涂機,適用 于高粘度、厚漿型的涂料體系。隨著高性能雙組分環氧、聚氨酯涂料的日益廣泛使用,噴涂設備制造商又開發出雙組分高壓無氣噴涂機,適用于不同配比的雙組分體 系,同時漆料還可預熱,降低物料的粘度,保證噴涂效果。高性能涂裝設備是實現涂料高性能的必備條件,這也是各大公司日益重視對涂裝工藝和涂裝設備開發的原因。
把陰極保護功能和涂膜的屏蔽功能融合為一體的新型防腐蝕技術,得到了廣泛的關注,并在實際中得到了較好的應用。由于鋅具有良好的犧牲陽極而被腐蝕,可以有 效地保護鋼鐵基體的特點,所以以鋅為主體的防腐蝕課題,在科研中不斷涌現,大體上可以分為以下幾種:含鋅或高鋅底漆,如環氧富鋅底漆、無機磷酸鹽富鋅 (鋁)涂料、無機硅酸鹽底漆、富鋅帶銹自干型涂料、水性型無機雙組分富鋅涂料和以納米材料改性的無機富鋅(水性)涂料等等。其他種類的有高富鋅、電鍍鋅、 熱鍍鋅、電弧噴鋅、熱滲鋅(粉末滲鋅)、達克羅含Cr和無鉻(如交美特)涂料等。
開發監測新技術
船體防腐蝕監測包括兩個方面:一是船體腐蝕狀況監測,另一個是船體腐蝕防護效果監測。這類監測技術有船體陰極保護狀態監測(船體電位監測)、船體腐蝕狀況 監測(超聲波測厚技術測量船體鋼板平均厚度, X射線或超聲波腐蝕測試儀,鋼板表面腐蝕坑深度監測)、水下電視監測系統(船體水下腐蝕及污垢狀況監測)、熱波成像檢測系統等。
由于艦船裝備的特點,空間的局限,環境條件的影響等因素限制,艦船裝備在防腐蝕監測方面的技術手段不多。但隨著機械、電子、材料學科、傳感器/換能器技術、信號處理技術、缺陷識別技術的發展與融入,防腐蝕監測技術正在不斷得到新的發展。
結合艦船裝備防腐蝕監測的迫切需求,當前,在艦船裝備防腐蝕監測技術研究和開發領域,主要集中在新型傳感器的開發應用、傳統監測技術手段的改進、多種傳統 監測技術手段的融合、監測設備的便攜和智能化等。這類新技術手段有空氣耦合傳感器方法、電磁聲傳感器方法、激光超聲方法、光全息攝影或干涉技術、磁致伸縮 傳感器方法、熱成像法龜裂探測技術等。
責任編輯:張春穎
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