鋁合金艦船防腐措施面面觀
2018-06-28 11:49:28
作者：本網(wǎng)整理 來源：鋁加工
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艦船與海洋設(shè)施鋁構(gòu)件、結(jié)構(gòu)的防腐措施包括：合金及狀態(tài)選擇、設(shè)計、有機涂層、緩蝕劑、陰極保護、增厚表面氧化膜、改善環(huán)境等。
合金及狀態(tài)選擇
在選用合金時，首先考慮的是材料力學性能、可焊性能與資源，其次是抗腐蝕性能。在海洋環(huán)境中，5XXX系合金的抗蝕性最高，其次是1XXX系合金，以下的次序是：3XXX系合金，6XXX系合金，2XXX系及7XXX合金，在8XXX系合金中，除AL-Li合金外，其他合金與1XXX系合金的抗蝕性差不多。6XXX系合金的抗蝕性比3XXX系合金的略差一些，在使用中可不進行防腐蝕處理，建筑材料的涂漆與陽極氧化主要是為了美觀、裝飾與衛(wèi)生。
材料狀態(tài)對晶間腐蝕與應力腐蝕開裂對海洋材料的重要性已如前述。包鋁的2XXX系合金與7XXX系合金有很好的抗蝕性，包覆層電位至少比被包覆芯層的負100mV，以便進行有效的陰極保護。有包覆層的3004合金屋面板在海洋大氣中使用30年后，包覆層的腐蝕深層只不過76μm。
設(shè)計
設(shè)計考慮不周會造成嚴重的腐蝕，設(shè)計時應特別注意三點：正確選擇材料的合金與狀態(tài)；正確地確定與鋁構(gòu)件接蝕的其他金屬或非金屬材料；正確地選定填密材料。以下準則設(shè)計時宜充分考慮。
1.避免異種金屬接觸，避免鋁件與吸水率＞20%木材接觸。如果設(shè)計需要，則應采取嚴密的防腐蝕措施。據(jù)中國船舶部門統(tǒng)計，在艇體中修更換的外板中，屬于結(jié)構(gòu)不合理造成的腐蝕占25%，異種金屬接蝕造成的腐蝕占15%，與木材接觸引起的腐蝕占15%，屬于電化學腐蝕的45%。顯然，精心設(shè)計可減少工件腐蝕，延長艦船修理期限；
2.避免縫隙。對不可避免的縫隙嚴密密封，防止海水與潮氣進入；
3.盡量采用連續(xù)焊，不用或少用點焊與鉚接，最佳的焊接方法是摩擦攪拌焊（FSW）；
4.采用易排水、清洗方便結(jié)構(gòu)；
5.祼鋁表面不易吸水、吸潮材料接觸，不可避免時，應采取有效防潮措施；
6.管路系統(tǒng)內(nèi)盡量避免急轉(zhuǎn)彎外；
7.避免熱傳遞到熱點；
8.避免流體直接撞擊；
9.避免大的機械應力集中；
10.設(shè)備安于腐蝕最小處；
11.如果設(shè)備或設(shè)施要涂油漆，應消除尖銳的邊緣。
為避免接觸腐蝕，在設(shè)計上應做到：
1.異種金屬電位應盡可能地與鋁電位相近；
2.緊固不同金屬工件時，緊固件對鋁應呈陰極。例如可用不銹鋼螺釘固定鋁-鋼件，不得使用鋁螺釘，最好使用鍍鋁的不銹鋼螺釘；
3.兩種金屬間須完全電絕緣時，采采用不導電的絕緣墊。同時兩種金屬間不得與外部電路相連；
4.如果須在兩種金屬接合面上刷涂油漆，應涂于陰極金屬上，不得涂于鋁上，否則會引起針孔腐蝕；
5.鋁管與其他金屬連接時，應采用可更換的厚壁鋁接頭或凸緣，不得采用螺拉；
6.盡可能將異種金屬接頭處遠離腐蝕處；
7.向異種金屬制的液體循環(huán)系統(tǒng)中添加緩蝕劑；
8.采用陰極保護；
9.在導電性環(huán)境中，陰-陽極面積比。例如在海水中，此比值至少應為1∶5。
避免沉積腐蝕準則：
1.不采用重金屬零件；
2.在可引起腐蝕的金屬件上涂油漆；
3.采用包鋁的鋁材；
4.添加緩蝕劑；
5.經(jīng)常清洗鋁構(gòu)件上沉積的重金屬與污物。
縫隙腐蝕的預防：
首先在設(shè)計上盡量做到無縫隙，若不可避免，需用非硬化的彈性材料密封，以防液體與潮氣進入，常用的密封材料有丁基橡膠、硅橡膠、環(huán)氧樹脂。密封材料不得因老化而開裂。祼鋁表面不得與吸潮材料（紙、布、木材、石棉等）接觸。
有機涂層：在鋁設(shè)備與構(gòu)件上涂有機涂料大都是為了美觀，如建筑門面與汽車車身，但在特殊情況下也有為了防腐的。不管為了哪種目的，在涂漆之前都應精心選擇涂料和嚴格進行預處料。
涂層是鋁表面與環(huán)境之間的物理性阻擋層。有些涂料含有鉻酸鹽之類的緩蝕劑。為了顯露鋁的本色可涂透明漆。在貯存與運輸中，為了預防腐蝕，可涂易于清洗的涂料，對埋設(shè)于土壤與混凝土中的鋁構(gòu)件可涂煤焦油等。在嚴重腐蝕環(huán)境中應定期維護有機防腐涂層。
緩蝕劑：緩蝕劑有兩種，陽極緩蝕劑，如鉻酸鹽，它能降低鋁的陽極反應；陰極緩蝕劑，如聚磷酸鹽，它能減緩陰極反應。陽極緩蝕劑的量不夠時，反而會加速鋁的點腐蝕。因此，陰極緩蝕劑更為安全與可靠，兩種緩蝕劑同時使用效果會更好些。
鋁及鋁合金的緩蝕劑有磷酸鹽、硅酸鹽、氟化物、苯甲酸三乙醇胺、乳酸膠等，它們既可以單獨使用，也可以混合使用。在閉環(huán)系統(tǒng)中，如有銅或銅合金零件存在，以鈉硫醇笨并噻唑作緩蝕劑能預防銅腐蝕及隨后鋁的沉積腐蝕。向弱堿性溶液添加硅酸鈉能抑制的鋁的腐蝕。
陰極保護：鋁構(gòu)件的陰極保護所用的電流可由犧牲陽極供給，也可以由外部電源提供。犧牲陽極可用Zn、Mg和Zn合金，在海水中也可以用某些鋁合金。Zn及Zn合金犧牲陽極很安全，能有效地保護鋁構(gòu)件。
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