噴水推進裝置尾板法蘭和進流管道腐蝕原因及防腐對策

錢衛(wèi)忠

（海軍駐上海地區(qū)艦艇設計研究軍事代表室 上海 200011）

噴水推進裝置尾板法蘭和進流管道腐蝕原因及防腐對策

錢衛(wèi)忠

（海軍駐上海地區(qū)艦艇設計研究軍事代表室 上海 200011）

噴水推進裝置；尾板法蘭；腐蝕；措施

針對某型艇噴水推進裝置尾板法蘭和進流管道腐蝕的現(xiàn)象，對在役艇尾板法蘭和進水流道存在的腐蝕現(xiàn)象進行分析，并提出了相應的治理對策和改進設計措施。

0 引言

噴水推進裝置作為一種新型推進器，以其高速航行時的高效率和良好的操縱性，在高速軍、民用船舶中得到廣泛的應用。

為減輕自身的重量，達到高速航行的目的，某型艇主船體采用了耐海水腐蝕的高強度鋁鎂合金，推進裝置為噴水推進，其進流管道和尾板法蘭也采用了該種鋁鎂合金。在交付兩年多后的塢修過程中，發(fā)現(xiàn)多艘艇的尾板法蘭和進水流道存在腐蝕現(xiàn)象，尤其以尾板法蘭最為嚴重。

1 常規(guī)防腐措施

噴水推進裝置設計中目前一般采取如下防腐措施：永久防腐措施（見圖1），包括懸掛在尾板法蘭壓蓋上犧牲陽極保護塊共3組6塊、固定在軸保護管下方的螺栓連接陽極保護塊共2塊、尾封板陽極保護塊（船廠根據(jù)總體設計所要求安裝）、尾軸密封裝置內(nèi)的陽極保護塊；臨時防腐措施（見圖2），包括懸掛在吊環(huán)螺釘上的臨時犧牲陽極（鋁-鋅-銦系合金，下同）4塊，懸掛在進水流道檢查口上的臨時犧牲陽極2塊［1］。

2 尾板法蘭腐蝕現(xiàn)狀

尾板法蘭位于噴水推進裝置進流管道與導葉體之間。尾板法蘭作為進流管道的一部分，可使來流順暢。同時，大端法蘭將噴水推進裝置的軸向力和力矩傳遞到船體尾封板上，其結構圖見圖3。

在檢查中發(fā)現(xiàn)，尾軸密封裝置內(nèi)的犧牲陽極基本沒有腐蝕。進流管道有腐蝕，但基本呈點狀腐蝕，屬正常范圍內(nèi)。尾板法蘭腐蝕最嚴重，有的尾板法蘭幾乎爛穿。尾板法蘭的腐蝕區(qū)域在其下部，包括直管段和靠近噴泵葉輪殼體的直角處，尤以靠近噴泵葉輪殼體的直角處最為嚴重。

圖1 永久防腐措施圖

圖2 臨時防腐措施圖

圖3 尾板法蘭結構圖

圖4 腐蝕后的尾板法蘭

在對北部、東部、南部海域三個方向的多艘艇的檢查中也發(fā)現(xiàn)，腐蝕程度由北往南呈現(xiàn)加劇趨勢。如：被檢的北部海域船艇中，僅發(fā)現(xiàn)尾板法蘭玻璃鱗片局部脫落，但其基體尚未發(fā)生腐蝕；東部海域船艇中，艇的尾板法蘭玻璃鱗片剝落近一半，基體鑄鋁腐蝕嚴重，出現(xiàn)大面積腐蝕坑，最深處達到12 mm左右；南部海域船艇中，艇尾板法蘭玻璃鱗片則剝落近半，基體鑄鋁腐蝕嚴重，出現(xiàn)大面積的腐蝕坑，幾乎腐蝕穿孔。

3 腐蝕原因

由于噴水推進泵體的材料是固有電位較高的雙相不銹鋼（電位為-0.117 V），尾板法蘭所采用的鋁鎂合金的固有電位較低（-0.74mV），兩者之間電位差較大，且兩種金屬之間間距又很?。▋H為1mm左右），而通常海水中不同金屬材料在距離150 mm以內(nèi)均易發(fā)生電化腐蝕，這也是尾板法蘭靠近葉輪殼體處腐蝕嚴重的原因。

具體的腐蝕程度與流道處電位有關。經(jīng)過對三個海域的多艘艇進行電位測量后發(fā)現(xiàn)：

（1）北部海域的艇測得的流道電位在-1.03～-1.125 V之間，若懸掛臨時犧牲陽極后，電位負移約30～50mV，電位可達-1.08～-1.175 V之間，而通常船體電位在-1.15 V左右，可以達到保護要求；

（2）東部海域的艇測得的流道電位在-0.93～-1.05 V之間，若懸掛臨時犧牲陽極后，電位負移約50～100 mV，電位可達-1.0～-1.1 V之間，基本可以達到保護要求；

（3）南部海域的艇測得的流道電位在-0.6～-0.9 V之間，若懸掛臨時犧牲陽極后，電位負移約150～200mV，電位可達-0.9～-1.0 V之間，沒有達到保護要求，處于欠保護狀態(tài)。這也與艇的腐蝕程度基本一致。

北海、東海、南海海域的保護電位和腐蝕程度存在差異是因為各地海域海水溫度和氣溫不同造成的。隨著海水溫度上升，海水中氧的溶解度降低，導電率增加，金屬的穩(wěn)定電位向負方向移動，導致金屬的腐蝕電流增加，腐蝕速度加快［2］。

此外，同一海域不同船艇之間還存在差異，其原因是犧牲陽極安裝質(zhì)量以及各艇之間日常維護工作的差異。檢查中發(fā)現(xiàn)，由于對防腐的重要性和鋅塊安裝方法缺乏了解，有的犧牲陽極安裝處的電線外皮沒有刮除，導致保護電流不通，起不到保護作用；有的艇則在艇較長時間靠泊碼頭時未按規(guī)定懸掛臨時犧牲陽極。

4 治理措施

對已經(jīng)發(fā)生腐蝕的尾板法蘭和進水流道可采取以下措施：

（1）對涂層破損的尾板法蘭和進流管道，將其表面徹底清除干凈，干燥后將破損區(qū)域用砂紙手工打磨處理至金屬本體，表面Sa2.5左右。用壓縮空氣吹凈表面塵屑，在確保表面干燥的情況下進行涂漆，干膜厚度1 000μmm，度數(shù)為1~2度，待油漆干燥固化即可；

（2）對腐蝕后產(chǎn)生局部凹坑的尾板法蘭和進流管道，將零部件表面徹底清除干凈后，將腐蝕區(qū)域用鏟刀鏟挖至露出金屬本體，用壓縮空氣吹除表面塵屑。采用亞弧焊堆焊焊補，焊絲為鋁硅焊絲，堆焊后高出周邊表面2mm以上。將焊補區(qū)域打磨光順，清洗干凈。對焊補進行滲透探傷合格后，按1）中的方法補涂油漆；

（3）進流管道腐蝕情況相對較好，采用前兩種方法已可以滿足要求。對發(fā)生大面積腐蝕的尾板法蘭，則換用新的尾板法蘭，同時采用熱噴涂塑工藝以提高其抗腐蝕性能。實際施工中采用了FH-1復合塑料，它是一種經(jīng)過特殊改性處理的烯烴共聚物，具有：優(yōu)異的粘結性能，保證涂層附著可靠；優(yōu)異的柔韌性，保證法蘭內(nèi)腔表面具備抗高速海水沖擊、抗空泡腐蝕能力；優(yōu)良的耐磨性，能抗含泥沙海水的沖刷；優(yōu)良的抗老化性能，耐紫外線輻照，化學結構穩(wěn)定，使用壽命可達25年。同時，該復合塑料具有很好的可修復性，交聯(lián)度低，在一定溫度下可實現(xiàn)重融與熱補修復。

5 設計改進措施

由于進水流道布置與水動力性能緊密相關，故尾板法蘭、葉輪、進流管道的相對位置是不能改變的。在此條件下，為進一步提高噴水推進裝置的耐腐蝕性能，除部隊要嚴格按照規(guī)定使用、檢查、更換犧牲陽極外，從設計方面也可作如下改進：

（1）改進尾板法蘭壓蓋上懸掛犧牲陽極的安裝工藝。將懸掛口蓋和吊索聯(lián)結改在蓋板下方，避免原懸掛口蓋和吊索聯(lián)結螺栓穿過口蓋時因涂密封膠導致陽極塊和船體電路斷路。兩種方式的比較見圖5；

圖5 懸掛犧牲陽極的安裝工藝對比圖

圖6 改進后的犧牲陽極布置圖

（2）調(diào)整懸掛犧牲陽極的安裝位置。將其前移，可以加強對腐蝕最嚴重部位的防護（見圖6）；

（3）增大懸掛犧牲陽極的長度。原設計中三組犧牲陽極，一組在水線以上空氣中，一組在水線附近，只有一組完全在水線以下?，F(xiàn)改為四塊在水線以下，兩塊在水線附近（見圖6），可以增強防腐效果；

（4）增大軸管下螺栓聯(lián)結犧牲陽極。原犧牲陽極塊經(jīng)校核，壽命只有1.3年，不滿足塢修周期。因此，必須增大犧牲陽極以滿足一個塢修周期的防腐需要。

6 結語

通過改進犧牲陽極的布置位置和聯(lián)結方式、增大犧牲陽極的體積以及對尾板法蘭和進水渠道采用涂層防護，可以顯著改善尾板法蘭和進水渠道的防腐蝕性能，并已在某型艇的治理實踐中得到使用和驗證。

［1］噴水推進裝置使用指導手冊［S］.Rolls-Royce.2003.

［2］噴水推進技術譯文集［C］.七○八研究所.2005.

Cause and preventions of corrosion in water-jet transom flange and inlet duct

QIANWei-zhong
（Naval Representative Office of Warship Design and Research in Shanghai，Shanghai200011，China）

water-jet；transom flange；corrosion；measures

Aiming at the corrosion of a boat water jet transom flange and inlet duct，this paper analyzes the corrosion of transom flange and inlet duct of boat in service and puts forward some solutions and design improvement.

U672.7

A

1001-9855（2011）03-0066-03

2010-12-01

錢衛(wèi)忠（1966-），男，漢族，高級工程師，研究方向：艦船輪機。