有關船舶海水管道腐蝕探究

趙紀鋒　張曉海　張雷（常石（上海）船舶設計有限公司秀山分公司，浙江舟山　316261）

有關船舶海水管道腐蝕探究

趙紀鋒張曉海張雷
（常石（上海）船舶設計有限公司秀山分公司，浙江舟山316261）

隨著經濟的發(fā)展，國家間貿易往來頻繁。由于空運耗資巨大，對一些原材料的運輸往往通過貨船進行水運，但是水運過程中海水腐蝕嚴重，船體海水管道的設計就成了一個技術難題。船體設計者該如何進行科學設計才能避免海水管道被海水腐蝕，這就需要進行深入探究。本文就是圍繞如何對船舶的海水管道的腐蝕機理進行探究，從而為船體設計者提供一些理論啟示。

海水腐蝕電化學反應船體保養(yǎng)

1　引言

隨著我們世界一體化的進程的加快，海運貿易變得越來越重要。可是天然海水中含有大量可溶性鹽，這對船體海水管道腐蝕非常嚴重。

其中，海水中含有的鹽比例如1表：

由表1可知，海水中含有大量的腐蝕性鹽。因此對海水管道形成了嚴重的腐蝕作用。海水管道腐蝕情況在世界范圍內是相當嚴重的，這不僅是對資源的浪費，也是困擾航海家的主要問題。有數據顯示，航海船海水管道每年的腐蝕情況是相當嚴重的，一艘剛定制的航海船的海水管道如果沒有保養(yǎng)措施，在海上航行不超過半年便會徹底報廢。這不僅是對金屬資源的一種嚴重浪費，而且還會危及到人們的人身安全。比如長途的航行中，如果對海水管道的腐蝕問題不加以及時地解決，當這艘船航行在大海上時，一旦海水管道泄漏，那將會造成非常可怕的后果。因此，我們有必要對船體海水管道的海水腐蝕機理進行必要的探究，進而找出發(fā)現原因，然后對此現象加以制止。

2　船舶海水管道腐蝕機理

原電池反應是活潑金屬與混合溶液的反應。把鐵釘放入純水中，由于水中缺乏帶電的離子等，無法形成原電池，也就不會發(fā)生原電池反應。但是在靠近空氣的那一端，卻會明顯腐蝕，這個問題的答案還得從化學反應原理中尋找。水溶液中通常溶有O2，它比H+離子更容易得到電子，在陰極上進行反應。

陰極反應：O2+2H2Os+4e=4OH-

陽極反應：Fe-2e=Fe2+

陰極產生的OH-及陽極產生的Fe2+向溶液中擴散，生成Fe（OH）2，進一步氧化生成Fe（OH）3，并轉化為鐵銹。這種腐蝕稱為吸氧腐蝕。

原來是由于空氣中的氧氣與鐵還有水構成了一個原電池，發(fā)生了原電池反應。通過觀察還會發(fā)現，混合溶液中，鐵釘腐蝕會更快。原因是鐵、混合溶液中的離子、水等構成了原電池，發(fā)生了原電池反應。由于水中有比鐵還原性更強的銅離子參與，所以溶液中的銅離子等一些氧化性較強的離子把鐵氧化成了三價鐵離子，被還原銅離子生成銅吸附在鐵的表面，這樣不活潑的銅當了負極材料，被還原的銅離子充當了正極材料。這樣，一個更加迅速的氧化還原反應便開始了。而且海水管道常年處于陰濕環(huán)境中，這樣海水管道的腐蝕情況就更加嚴重了。除了電化學反應外，自然條件下的化學反應也會對船體海水管道的腐蝕起到加速的作用。也許自然的化學反應沒有電化學反應快，但是因為自然化學反應的開始，才引起了電化學腐蝕。自然條件下的化學腐蝕主要是鐵與空氣中的水蒸氣還有氧氣發(fā)生反應，生成疏松多孔的三價鐵鹽，三價鐵鹽疏松，因此海水管道會腐蝕的越來越嚴重。

表1

3　造成海水管道腐蝕的原因

3.1化學腐蝕

海水管道長期浸泡在海水中，海水是一個含鹽量極高的咸水溶液，里面各種離子均有，這樣就會加速其的腐蝕速率。一般情況下發(fā)生化學腐蝕速度很快。

3.2生物腐蝕

水中的微生物也會對海水管道進行腐蝕。有些微生物附著于海水管道上，在微生物發(fā)育生長過程中，會釋放一些有機酸或者減，這些酸或者堿會對管道進行腐蝕。

3.3物理腐蝕

這種情況是非常特別的，但也在客觀上是存在的。世界上沒有靜止不動的事物，微觀粒子也是這樣。構成船體海水管道的分子或者原子在海水的沖洗下，部分分子會離開船體進入海水中，這個過程沒有發(fā)生化學反應，但是它卻存在，我們把這樣腐蝕式方式叫物理腐蝕。

4　如何避免管道腐蝕

就如何對船體的海水管道設施進行維護保養(yǎng)，可從下列幾個角度進行考慮。

4.1物理保護法

這種方法是從物理學的角度對海水管道的化學反應進行制止，從而達到保護海水管道的目的。例如，可以在海水管道上涂油漆，隔絕管道和海水的接觸，從而減少發(fā)生的化學反應，進而達到保護管道“不被吞噬”的目的。除此外，還可以在管道附上一些不發(fā)生化學反應的物質，進而達到隔絕海水腐蝕的目的。

4.2化學保護法

這類方法是目前世界上最為科學合理的方法，它是從原電池的原理出發(fā)提出的，具體的操作是在管道中通過加入鋅等性質活潑的化學物質，使這些化學物質代替鐵發(fā)生腐蝕。這樣就避免了海水管道被腐蝕。但是這類方法浪費資源，站在能源的角度考慮它不是最合理的，也不是最行之有效的。

4.3控制流速防止空泡腐蝕發(fā)生

無縫鋼管不得大于1.0m/s；紫銅管道不得大于1.2m/s；海軍黃銅管道不得大于1.8m/s；鋁黃銅不得大于2.5m/s；B10銅鎳管不得大于3.6m/s；B30銅鎳管不得大于4.5m/s；雙相不銹鋼和鈦管對流速不敏感。

5　結語

總而言之，船體的海水管道對船體的安全航行具有重要的作用。本文對船舶海水管道的腐蝕情況進行了探究，對造成腐蝕的原因及其原理進行了深入的探究分析。本次通過對海水管道腐蝕情況的探究與分析，探討了海水管道腐蝕問題及其腐蝕原理。

［1］武王增.船舶海水管系管材腐蝕及房屋技術探討［J］.船舶，2005（6）:43-46.

［2］王偉勇.制冷系統冷凝器海水腐蝕研究［J］.船舶工程，2009（3）:70-74.