機(jī)艙海水管路防腐蝕探討及設(shè)計(jì)

劉聳善 白一喆

摘 要：本文根據(jù)不同船舶的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，提出了船舶設(shè)計(jì)過(guò)程中機(jī)艙海水管路防腐蝕的設(shè)計(jì)方案及防護(hù)措施，對(duì)船舶的初期設(shè)計(jì)以及提高船舶運(yùn)營(yíng)過(guò)程中維護(hù)和保養(yǎng)的經(jīng)濟(jì)性具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：防腐蝕；性能參數(shù)；設(shè)計(jì)；經(jīng)濟(jì)性

引 言

船舶機(jī)艙區(qū)劃有蒸汽、淡水、海水、貨油、滑油等多種類型的管路，由于海水特性、系統(tǒng)使用工況復(fù)雜，管內(nèi)流體特性、及防腐工藝技術(shù)條件的約束，海水管路上時(shí)常有腐蝕問(wèn)題導(dǎo)致的故障發(fā)生，與船廠售后部門處理起來(lái)十分棘手。因此，對(duì)海水管路腐蝕特點(diǎn)進(jìn)行分析總結(jié)，開(kāi)拓使用新型的耐腐蝕材料，探討合理設(shè)計(jì)對(duì)策，對(duì)新造船初期談判時(shí)切實(shí)解決海水管選材問(wèn)題具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

1 機(jī)艙海水管路腐蝕典型實(shí)例

現(xiàn)對(duì)我司運(yùn)營(yíng)油輪的海水管系相關(guān)AS項(xiàng)目進(jìn)行梳理調(diào)查，發(fā)現(xiàn)一些設(shè)備如空冷器發(fā)生腐蝕故障相對(duì)頻次較高，在內(nèi)部防腐措施相同的前提下，有一定共性，近年發(fā)生的海水管系故障列表如下：

1.1 海水管穿孔腐蝕

XE036船AirCLR冷卻主機(jī)空冷器海水側(cè)出口管腐蝕穿孔，孔徑達(dá)17mm，已無(wú)法再繼續(xù)使用。XE038船壓載泵出口海水管路也同樣發(fā)生孔蝕，從外觀看，管路側(cè)面有明顯穿孔，內(nèi)彎處有大面積腐蝕產(chǎn)物。

1.2 海水管法蘭面處間隙腐蝕

根據(jù)腐蝕相態(tài)基本理論判斷此類腐蝕應(yīng)屬于間隙腐蝕，推測(cè)其形成原因是管路上螺栓未完全上緊，導(dǎo)致法蘭密封面海水泄漏，與在法蘭外邊緣未涂塑處的金屬直接接觸而發(fā)生腐蝕。

1.3 冷卻器海水出口支管全面腐蝕

10000TEU船運(yùn)營(yíng)期間，船員反饋中央淡水冷卻器海水出口支管化學(xué)反沖洗座嚴(yán)重腐蝕，從外觀看，整段支管已被全面腐蝕；后提供可更換管材，至現(xiàn)在沒(méi)有再出現(xiàn)二次反饋。此處海水管路同樣設(shè)計(jì)為涂塑管，后經(jīng)確認(rèn)，船員反饋該故障管路內(nèi)部涂層已遭破壞，。其腐蝕原因應(yīng)是管路支管涂層遭到破壞后，海水與金屬管壁直接接觸而發(fā)生進(jìn)一步腐蝕，涂層被破壞的支管實(shí)際充當(dāng)犧牲陽(yáng)極的角色，更加劇腐蝕。

2 機(jī)艙海水管路腐蝕機(jī)理

海水管主要組成部分主要是金屬材料。按金屬腐蝕機(jī)理不同，腐蝕可分為化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕。金屬腐蝕的機(jī)理相同，但在不同的實(shí)際環(huán)境下，其腐蝕形態(tài)不同。

2.1 船舶海水管系腐蝕因素及分析

海水一般含鹽量為3.2～3.7%，通常取3.5%（相應(yīng)氯度為19%）作為大洋性海水的平均鹽度。海水是典型的電解質(zhì)，是一種復(fù)雜的多種鹽類的平衡溶液，經(jīng)常遇到的海水腐蝕形態(tài)有電偶腐蝕、點(diǎn)蝕、潰瘍腐蝕、縫隙腐蝕、沖刷腐蝕、應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞。在海水環(huán)境下的腐蝕比較苛刻，是造成惡性事故和縮短使用壽命的主要原因，它是典型的電化學(xué)腐蝕類型。

2.2 鹽 度

鹽度是指100克海水中溶解的固體鹽類物質(zhì)的總克數(shù)。一般在相通的海洋中總鹽度和各種鹽的相對(duì)比例并無(wú)明顯改變，但海水的鹽度波動(dòng)卻直接影響到海水的比電導(dǎo)率，比電導(dǎo)率又是影響金屬腐蝕速度的一個(gè)重要因素，同時(shí)因海水中含有大量的氯離子，破壞金屬的鈍化，所以很多金屬在海水中遭到嚴(yán)重腐蝕。

2.3 含氧量

海水腐蝕是以陰極氧去極化控制為主的腐蝕過(guò)程。海水中的含氧量是影響海水腐蝕性的重要因素。氧在海水中的溶解度主要取決于海水的鹽度和溫度，隨海水鹽度增加或溫度升高，氧的溶解度降低。如果完全除去海水中的氧，金屬是不會(huì)腐蝕的。

3 機(jī)艙海水管路防腐蝕設(shè)計(jì)

海水管系管材防腐的防護(hù)是非常復(fù)雜的問(wèn)題，從影響船舶海水管路腐蝕的原因中可以看出，船舶海水管路的腐蝕是諸多因素疊加的結(jié)果，消除一個(gè)腐蝕原因，只能部分地改善管道的腐蝕狀況，不能完全解決問(wèn)題。我司出現(xiàn)AS狀況后，一般也以提供備品作為解決問(wèn)題的手段，欠缺對(duì)問(wèn)題發(fā)生原因進(jìn)行深入分析的步驟。而船舶海水管系防腐蝕問(wèn)題是個(gè)綜合性問(wèn)題，需結(jié)合理論及實(shí)踐總結(jié)綜合考慮影響的管路腐蝕的主要因素，諸如設(shè)計(jì)、工藝、環(huán)境和使用維護(hù)等。現(xiàn)將影響管路腐蝕的設(shè)計(jì)因素論述如下：

3.1 合理選材

通常情況下，船舶海水管系選擇的材料本身要具有良好的抗腐蝕性能。目前國(guó)內(nèi)船舶上的海水系統(tǒng)管路主要還是用金屬材料。在選材時(shí)，要依據(jù)以下幾個(gè)原則：

（1）材料的力學(xué)性能要滿足使用要求（船級(jí)規(guī)范有明確要求）；

（2）材料的化學(xué)穩(wěn)定性滿足使用要求（船級(jí)規(guī)范

有明確要求）；

（3）材料的熱穩(wěn)定性要滿足使用要求（使用溫度的要求）；

（4）材料使用持久性、可靠性；

（5）材料的可加工性；

（6）材料的經(jīng)濟(jì)性。

3.2 合理設(shè)計(jì)

海水（尤其是含鹽量和含砂量高的海水）在管系中流動(dòng)，將加速管系的腐蝕和磨蝕，主要原因?yàn)椋?/p>

①海水對(duì)金屬表面的直接沖撞或摩擦；

②加強(qiáng)了氧的去極化效應(yīng)，增加了電偶腐蝕；

③海水中夾帶泥砂等雜質(zhì)，造成對(duì)管系表面的沖撞或摩擦，或破壞了管系表面所形成的保護(hù)膜，加速了海水管系的腐蝕。

鑒于以上影響因素，設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮相應(yīng)管材、管徑所適用的許用流速標(biāo)準(zhǔn)值。在條件允許的情況下，可以采用擴(kuò)大管徑，減小流速，將海水流速按已有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)降低，以及改進(jìn)彎曲半徑等措施，以改善管系腐蝕狀況。

4 不足與展望

影響船舶管路海水管系防腐蝕問(wèn)題相當(dāng)復(fù)雜，要解決須充分了解腐蝕情況及根本原因，因此，海水管路防腐過(guò)程涉及到設(shè)計(jì)過(guò)程、施工安裝過(guò)程、及使用維護(hù)環(huán)節(jié)等多方面考慮，須進(jìn)行綜合預(yù)防。

我司對(duì)諸如管路上外加電流防腐蝕的方式（業(yè)界已有使用實(shí)績(jī)），還沒(méi)有使用經(jīng)驗(yàn)，我們將對(duì)海水管路防腐蝕領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)向需持續(xù)關(guān)注，充分利用船廠實(shí)時(shí)建造船舶的優(yōu)勢(shì)，將最新研究成果擇機(jī)運(yùn)用至實(shí)船設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)中去，提高船舶機(jī)艙管路系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，優(yōu)化系統(tǒng)維護(hù)和保養(yǎng)的經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)

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