艦船甲板的腐蝕機理與防護

◎ 李念偉

我國海軍艦船腐蝕的防護相關費用每年支出超過15億人民幣，占海軍總維修費用的50%左右，舟山就有一條小艇因為腐蝕而沉沒在碼頭邊。本人近年來一直在舟山為艦船甲板提供腐蝕防護以及功能防滑的技術服務支持工作。研究總結發現，艦船甲板主要是電化學腐蝕，因為一直有人在維護，所以發生比較明顯的全面腐蝕的機會很小，普遍存在的是局部腐蝕。

一、艦船甲板腐蝕的分類及特點以及其危害

艦船甲板的電化學腐蝕存在以下幾種主要形式：點蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、和輕度應力腐蝕。

1.點蝕又稱為坑蝕或孔蝕，特點是向縱深發展，這是艦船甲板腐蝕最常見的腐蝕種類。

由于艦船甲板金屬材料中存在缺陷和雜質，尤其在海洋環境下無處不在的活性陰離子Cl-離子，吸附于甲板金屬表面的一些點上將金屬表面的鈍化膜破壞而露出活化基體金屬，與未被破壞的鈍化區一起構成活性—鈍性腐蝕電池，這種腐蝕很普遍很容易而且很快速的發生，如果忽略并任其發展，有時候會使得甲板出現穿孔現象。本人在舟山有過多次艦船甲板點蝕穿孔的處理案例。而且點蝕會讓其他類型的腐蝕更容易發生。如下圖所示：

2.電偶腐蝕又稱為接觸腐蝕或者雙金屬腐蝕，是指兩種腐蝕電位不同的金屬互相接觸時，接觸部位會出現加速腐蝕的現象。

艦船甲板上難免會有銅管穿過，一些功能接口也是銅質的，很多位置還要安裝不銹鋼銘牌。這些附件都和艦船甲板鋼材有電位差，接觸的兩種金屬構成宏電池，產生電偶電流，使電勢較低的金屬溶解腐蝕速度增加，電勢較高的金屬溶解腐蝕速度減小。在兩種金屬的接觸位置極易出現銹蝕的現象，而且接觸部位艦船甲板的鋼材會加速腐蝕，嚴重時會使這些附件脫落。如下圖所示：

3.縫隙腐蝕，大多出現在艦船甲板上的設備底座連接處或其他死角處，因為不易做防腐處理和清理而且積水不易排出，縫隙內外介質間物質移動困難所引起的。縫隙內金屬溶解產生過剩的金屬陽離子，又使縫隙外的氯離子遷入縫隙內以保持電平衡。隨之而發生的金屬離子水解，使縫隙內酸度增高，又加速了金屬的陽極溶解。

縫隙腐蝕出現后，會使設備底座松動，帶來安全隱患；而且會有銹水經常從死角處流出，影響美觀。如下圖所示

4.輕度應力腐蝕，艦船甲板有時會經歷頻繁的燒焊，或者經常停靠碼頭時擠壓船體這些都會產生內應力。應力形變部位會損傷油漆涂層以及鋼鐵表面的氧化膜，破壞的表面和未破壞的表面分別形成陽極和陰極，陽極處的金屬成為離子而被溶解，產生電流流向陰極。由于陽極面積比陰極的小得多，陽極的電流密度很大，進一步腐蝕已破壞的表面。加上殘存拉應力的作用會加速腐蝕的產生進行，這也是焊縫和艦船邊緣部位油漆很容易破損甲板鋼鐵容易返銹的原因。

二、艦船甲板的防銹措施

綜合來說生銹的反應式為：

可見如果能抑制電化學反應發生的源頭，隔絕空氣和水，清理掉Cl-離子等活性離子，鋼鐵的腐蝕將很難發生。現將艦船甲板的防腐方法及注意事項歸納如下：

1.涂料防腐保護。

防腐涂料依靠致密完整的涂層來隔絕空氣和水，或者在防銹底漆中加入適量活性金屬達到更好的防銹目的，是目前最普遍有效的金屬防腐防護方式。

涂料涂裝的前提是要做好艦船甲板鋼板的打磨和前期處理，表面處理的重點和難點就在于一些隱蔽的結構缺陷部位的發現和處理，這些缺陷部位容易刺破涂層并且死角縫隙里殘存鹽、堿、氧化皮、油污、銹斑等雜質，這些雜質會跟基材鋼板形成腐蝕電池，進而引發電化學腐蝕。

處理方法總結如下圖：

?

防銹涂料的選擇對艦船甲板腐蝕防護效果影響巨大。因為艦船甲板是處在開放的海洋環境中，會有海水打在甲板上，而且海上陽光充足，高溫和紫外線老化的問題就要特別注意。

底漆成膜要致密堅韌，與底材的結合力要好這樣能最大限度的隔絕空氣和水；中間漆可以輔助底漆一起隔絕空氣和水并且提供一定的功能性作用，比如具有彈性，給使用者舒適的行走反饋；面漆要有優良的耐候性，也可以有一定的功能性作用比如防滑防污以及迷彩偽裝。

如果船體出現變形造成涂層損壞要及時修補復原。這樣能將應力腐蝕降低到最小的危害程度。

2.犧牲陽極保護。

利用低電位金屬材料如鎂、鎂合金、純鋅、鋅合金、鋁合金等安裝在船體外作為被犧牲掉的陽極，以保護作為陰極的船體和甲板等鋼板基材。通過防止生銹第一步Fe-2e=Fe2+反應的出現來抑制鋼板生銹。這也是很成熟的技術，現有艦船都在普遍應用，需要注意的是安裝區域的選擇和及時更換陽極模塊。

3.外接電流保護。

就是給艦船鋼鐵基材不斷的加上一個與電化學腐蝕發生時方向相反的直流電，船體在整體還是陰極阻止生銹的第一步發生，抑制鋼板生銹。這和犧牲陽極是相通的。

三、結束語

綜上所述，艦船甲板鋼材的防腐的關鍵就是減緩或者阻斷電化學反應。

首先要減少艦船鋼材的自身缺陷，現代艦船用的鋼材已經有了很大的改善，有害雜質更少，不易腐蝕。

其次是要隔離或者減少外在環境中的水、氧以及以氯離子為代表的活性離子。

總之要因地制宜的選擇防腐手段，向著綠色環保、高效安全、容易施工、物美價廉的方向努力。