海水；腐蝕；電絕緣；管系文章主要探討了船舶海水管系腐蝕的機理和原因，并對一些常用管材的抗腐蝕性能及應用場合作了介紹，對船舶海水管系設計中使用的防腐蝕措施作了較系統的介紹。
 

船 舶
 

     金屬腐蝕的分類和機理船上金屬腐蝕的現象與機理比較復雜，存在的分類方法較多，人們普遍認可的常規分類方法有：（a）按金屬腐蝕環境分為：化學介質腐蝕、海水腐蝕、大氣腐蝕；（b）按金屬腐蝕機理分為：化學腐蝕、電化學腐蝕、物理腐蝕；（c）其他：一般耗蝕、點蝕、局部腐蝕（即脫鋅作用）、應力腐蝕和氫脆、腐蝕疲勞等。

    分析金屬所處的不同環境，產生金屬腐蝕的機理和種類亦各有特點，象上面所說的化學腐蝕、電化學腐蝕、物理腐蝕，金屬接觸的介質就不相同?；瘜W腐蝕接觸的為非電解質，腐蝕的形成是由純化學反應造成的；電化學腐蝕接觸的是電解質，金屬內的電子流同介質中離子流聯系在一起，金屬失去電子，同時介質中的離子（或原子）即氧化劑組分得到電子，這兩個歷程是相對獨立的，在產生腐蝕時同時進行。

    電化學腐蝕是最普遍、最常見的腐蝕種類，可在電解1前言船舶的海水管系擔負著冷卻設備、消防、壓載、沖洗等的重要任務；在船舶管系中有極其重要的地位，其使用的管材多為金屬管。因其輸送的介質為海水，海水是強腐蝕性的介質，金屬管就必然面臨著腐蝕問題。據有關報道，全球每年因腐蝕而報廢的鋼鐵設備相當于年產量的30%,這一直接的經濟損失是相當驚人的。由此而引起的由于設備的腐蝕而帶來的間接經濟損失更加無法估量。在船舶上，管系的腐蝕和由腐蝕而帶來的設備損壞輕者造成生活不便，重者影響艦船的在航率，甚至影響到艦船的人員和整艦的安全。一項由英國海洋工程營運公司BRITOIL所作的失效分析表明：在所有設施失效的例子中，33%是由腐蝕造成的。一直以來船舶的設計和建造各方不懈地研究并采用各種方式方法減輕或避免腐蝕，取得了一定的成果。

    質溶液、土壤、大氣中發生。物理腐蝕是因金屬單純的物理溶解，而對金屬引起的破壞。

    船舶海水管系形成腐蝕的因素及腐眾所周知，海水是鹽度相當高的電解質，其中的成分見表1:常用金屬各種速度下空泡腐蝕程度如表2所示。當流速達到或超過一定范圍時，沖擊和空泡腐蝕將加劇。

     各種金屬在不同流速下最大可能腐蝕速度年）海水中主要鹽的含量成分總鹽度中的含量（%）氯化物88.7硫酸鹽10.8碳酸0.3溴化物等0.2合計100 750奧氏體鑄鐵75250750+鋁青銅低耐蝕黃銅脫鋅125+錳青銅脫鋅耐蝕銅75125+鋁黃銅50125+500娃青銅低錫鋅青銅低2501000+B102525125 +304,316l不銹鋼點蝕252525蒙乃爾合金可能點蝕252525HDR0000鈦000注：空白處表示缺乏分析資料。

    海水中氯離子約占55%,海水的腐蝕性同它的含鹽量密切相關；也同氧的含量、溫度密切相關；另外與海水管徑大小、流速高低及海水中含砂量的多少有著聯系。根據金屬腐蝕的分類及機理分析可知，船舶海水管系的腐蝕是同金屬所處的環境密切相關的，不僅腐蝕的種類很多，而且導致腐蝕的環境因素十分復雜，必須分析具體的環境中可能形成腐蝕的各種因素，清晰腐蝕的機理，從腐蝕的根源入手，采取各種手段減輕腐蝕，或者切斷根源，避免腐蝕。從理論上講，如化學腐蝕，去除導致腐蝕的化學介質，使化學反應不能形成，就解決了腐蝕問題；或者切斷腐蝕機理中的某個環節，如電化學腐蝕中，形成腐蝕的主要原因是異種金屬之間有電位差，若采取隔離技術使異種金屬不同處于一種電解質內，則形不成原電池的原理，腐蝕就不會形成。

    HDR雙相不銹鋼、紫銅（TUP）和銅鎳合金（B10）等5種金屬材料在天然海水中浸泡和流動海水中腐蝕對比試驗結果見表3.表3五種金屬在天然海水中浸泡和流動海水中腐蝕對比試驗海水流速（m/s）腐蝕失重率X10-3g/h*m2試驗條件HDRB10TUPQT全涂封涂塑鋼MT四邊不涂封涂塑鋼00.06720.2968.844.0375124.41青島天然海水30±2t周期10天，表4不銹鋼板浸入靜止海水中的點蝕型號耐久試驗天數（d）點蝕深度（mm）備注在污垢下在縫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：雙相不銹鋼等；不銹鋼中18~8型是最低級的不銹鋼，304即是，該類材料易產生焊縫晶間腐蝕和點蝕，主要原因是由焊縫附近Cr以化合物析出產生的，要在焊接工藝中注意如：固熔退火，限制碳含量，采用合適焊條等；更好的辦法是添加微量和碳親和力大于鉻的親和力的元素如：鈦和鈮，就是上面列出的蝕和點蝕的形成機理上的區別是：當形成氧化膜保護時形成的腐蝕是縫隙腐蝕；當氧含量降低氧化膜不易形成或氧化膜剝落時形成點蝕；溫度升高點蝕加重，點蝕的數量和強烈程度主要由附生物的附著程度決定，流動海水中的不銹鋼點蝕大大降低；試驗證明：316型不銹鋼在流速為1.3m/s的海水中三年半無任何點蝕產生；說明：點蝕主要發生在縫隙中，點蝕的數量和腐蝕的強烈程度主要由附生物的附著程度決定。在不銹鋼成分中起很大作用的一個元素是鉬（Mo）。

    它的作用是減少腐蝕，但是一旦點蝕發展，它的作用明顯降低。

    在海水中，304型和316型不銹鋼僅在溫度較高時有應力腐蝕的傾向，溫度極限通常為66*C.1Cr18Ni9Ti等屬低磁鋼，具有更優良的耐腐蝕性能。

    不銹鋼，是由約50%奧氏體和約50%鐵素體雙相組成，具有奧氏體不銹鋼的韌性以及與鐵素體不銹鋼相當的耐氯化物應力腐蝕開裂性能，既有很高的力學性能又有良好的可焊性和耐海水腐蝕、磨蝕性能（管子流速達7m/s以上），適合在海水浸漬、含泥沙海水沖刷的環境及富含氯離子、某些酸介質中使用的新型不銹鋼。
 

   由于HDR的成分原因，其表面形成一層富含鉻、鎳、鉬、氮元素的致密氧化保護膜，有效阻止了海水中的氯離子對HDR內部基體的腐蝕。隨著時間的長，表面的保護膜更趨完善、致密，有效阻止了腐蝕的擴大，是優良的抗腐蝕材料。另外，有試驗表明，HDR抗點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕、晶界腐蝕的性能在不銹鋼系列中也是最突出的。

    B10、B30材料均為銅鎳合金，含鎳分別為10%和30%,近年來選用較多，具有良好的抗腐蝕性能，原因主要有兩點：一、材料表面可形成保護層，保護材料內層免受腐蝕；二、材料中的銅離子可殺死微生物，使管子內徑保持相對光滑免于微生物生長；但是，銅鎳合金受限制的地方是含硫化氫或流速極高或極低的場合，因此B10管用于海水系統中時，其設計流速：最大流速：管不得大于2. 50以上管徑的管子不得大于對于短期使用的管子，如消防總管、潛艇冷卻系統，可達正常最大流速的2倍。但是對含砂量較大的海域，管內流速要適當降低。

    B30管材流速要求稍有降低，但范圍不大。

    兩種金屬之間電絕緣；金，都是很好的耐腐蝕材料，只是成本很高。

    海水管系腐蝕的防治海水管系管材腐蝕的防治是個非常復雜的問題，一般來說可從以下幾個方向入手采取措施：管材本身要具有良好的抗腐蝕性能，如選用B10/B30、HDR雙相不銹鋼、304或316不銹鋼等；陰極保護：利用金屬電化學腐蝕原理，將被保護金屬進行外加陰極極化來降低或防止金屬腐蝕；陽極保護：利用外加陽極電流的辦法，使被保護易鈍化金屬陽極鈍化，表面形成一層氧化膜，對金屬產生保護作用；金屬表面覆蓋層：金屬表面噴、涂、襯、滲、鍍上一層耐蝕性好的金屬或非金屬，以及將金屬磷化、氧化處理，使被保護金屬表面與介質機械隔離降低金屬腐蝕。傳統的辦法有熱浸鋅等，現在也有的用涂塑方法的，效果還好，只是涂塑后的無縫鋼管使用中要注意防止涂層損壞，涂層一旦局部損壞將導致管路大面積腐蝕；而且產品在加工過程中一定要嚴保質量，防止局部裸露形成腐蝕。此法己在幾型船上使用過，也發現了一些問題，主要是因為有的管道過于復雜，涂塑過程中未加以剔除，導致涂塑質量不過關；有的是涂塑前焊縫未處理好，局部有焊渣、飛濺物等，使涂塑產品出現缺陷；還有的是涂塑產品裝船后，又動火但又沒補塑；電絕緣隔離：主要使用在異種金屬發生連接的場合，該狀況下易發生電腐蝕。船上海水管路的管材最好統一，但實際中很難做到，如管路和設備之間，緊固件和管路之間往往存在異種金屬連接的現象，電絕緣隔離主要使用在這種場合。通常的措施是在兩構件之間或構件與緊固件之間裝上不透性塑料制作的填料墊圈和襯套，有時也使用油漆，但很危險。下面介紹幾條避免電腐蝕的一般規則：整個構件或管路選用相同的金屬或合金制造，尤其是管系附件（如螺紋座、支管接頭、各種定型管接頭、法蘭等）與B10、HDR管子等焊接相連時，必須用與管子相同的材料制作，并用規定的專用焊條施焊；如果a）行不通（通常如此），則采用較貴的金屬做比較重要的或比較小的零件（如緊固件），或在正確調配面積比，使易腐蝕的金屬面積擴大，以便分散侵蝕；另外確保賤金屬具有足夠的抗腐蝕厚度。

    （6）控制流速：（當流速達到或超過一定范圍時，沖擊和空泡腐蝕加?。┖＼婞S銅管道不得大于1.雙相不銹鋼和鈦管對流速不敏感。

      總結船舶海水管系中，腐蝕問題一直是一個不可能完全解決的問題！這里有客觀和主觀各方面的原因，一方面船舶的造價和經濟性決定了我們不可能整船（包括設備和管系）都采用鈦之類的耐腐蝕金屬或合金；另一方面是設計和建造中的全系統統籌考慮問題。比如你可能考慮了電池腐蝕，忽略了電解腐蝕；設計中考慮到了但施工過程中也可能存在施工不到位，使設計師的設計思想不能完全體現；還有使用過程中的維護保養問題，比如，一段不銹鋼的鋼管在維護保養時錯換成了普通鋼管，這一段鋼管就很可能出現嚴重腐蝕。因此防腐蝕要從原理著手，要從設計開始，要從施工保證，要在使用中重視。只要做到了這些，船舶的腐蝕就會大大降低，才能保證船舶的正常使用甚至延長壽命。近年來隨著高性能抗腐蝕材料的廣泛應用，以及對腐蝕問題研究的深入，船舶海水管系的腐蝕問題得到了較好地解決。相信隨著技術的進步，設計和建造水平的提高，腐蝕問題一定會得到更好地解決。本文是作者在總結了多年的設計經驗，調研了多條船的腐蝕問題，并和總結了國內外船舶防腐蝕設計和腐蝕問題的基礎上得出的些許總結，供廣大同行，不到之處歡迎指正。

    D.C.詹金遜。船舶防腐用鎳合金。國際海事技術學術會議和展覽會學術論文選集。1981吳敏等譯。船舶中的金屬腐蝕。國防工業出版社。

責任編輯：班英飛

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