基于油液分析的艙底腐蝕監(jiān)測技術(shù)可行性研究

袁慧五,余 超,劉 信

(92571部隊,海南 三亞 572021)

基于油液分析的艙底腐蝕監(jiān)測技術(shù)可行性研究

袁慧五,余 超,劉 信

(92571部隊,海南 三亞 572021)

針對目前艦船腐蝕監(jiān)測采用單一的船體電位檢測方法的局限性，文章提出擬采用油液分析技術(shù)對艦船重要艙室的艙底水進行系統(tǒng)監(jiān)測，通過采用油液分析技術(shù)中的發(fā)射光譜分析技術(shù)和鐵譜分析技術(shù)，發(fā)現(xiàn)其能夠很好地監(jiān)測艙底的腐蝕情況，這種監(jiān)測方法不僅可以對重要艙室底部的腐蝕防護工作進行有效指導，結(jié)合艦船裝備精細化管理還可以早期發(fā)現(xiàn)艙室管系腐蝕滲漏情況，同時還對利用油液分析監(jiān)測艦船腐蝕的技術(shù)下一步發(fā)展進行了展望。

油液分析； 腐蝕監(jiān)測； 艙底水； 發(fā)射光譜；鐵譜技術(shù)

由于艦船終年航行在大海上，受到海水和海洋大氣的侵蝕，其會發(fā)生各種各樣的腐蝕問題。腐蝕不僅給艦船帶來巨大的經(jīng)濟損失，還嚴重影響艦船戰(zhàn)斗力的發(fā)揮。例如我國曾有一艘十分先進的船舶，因船體的嚴重腐蝕而不得不提前退役[1]。

在目前高技術(shù)條件下，利用各種先進技術(shù)和儀器設備加強對艦船腐蝕及防護狀況進行監(jiān)測，是提高艦船防腐蝕水平的重要一環(huán)。但通過目前艦船腐蝕監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，僅利用船體電位對艦船腐蝕進行監(jiān)測，經(jīng)常會出現(xiàn)船體電位正常而那些有艙底污水的艙室腐蝕較嚴重的情況，這些艙室因為艙底管路密布，在艦船非修理維護期間內(nèi)無法直接觀察到其腐蝕情況，為了解決這個關鍵性的問題，本文提出利用油液分析技術(shù)對重要艙室的艙底水進行系統(tǒng)監(jiān)測，從而探索直觀而準確的艦船重要艙室腐蝕監(jiān)測方法。

油液分析技術(shù)是指通過分析被監(jiān)測機器所用潤滑劑(或工作介質(zhì))的性質(zhì)變化和攜帶的磨損微粒的情況，獲得潤滑或磨損狀態(tài)的信息，從而評價機器的工況和預測故障的發(fā)展趨勢，并確定故障原因及類型等[2]。由于一般發(fā)生嚴重腐蝕情況的艙室底部會有艙底污水，而且這些地方是艦員平時難以到達查看腐蝕情況的地方，本文提出利用油液分析技術(shù)對艙底污水中的一些易腐蝕金屬元素質(zhì)量分數(shù)及其形狀進行分析，希望能從中找到一些可行性的分析方法。這項技術(shù)如果能夠研究成功并推廣應用，不僅提高針對艦船的腐蝕監(jiān)測能力，為及時進行艦船腐蝕防護工作提供有效的建議，還可以拓展油液分析技術(shù)的應用領域。

1 利用油液分析技術(shù)對模擬艙底水進行 監(jiān)測

通過分析，艙底水的主要成分為淡水、海水、潤滑油、液壓油和燃油。本文分別采用淡水(自來水)、海水、油水混合物(潤滑油與海水比例為1∶1)和潤滑油4種不同的液體來模擬不同的艙底水，將4根長為15 cm的螺紋鋼分別放在這4種液體中浸泡20 d，發(fā)現(xiàn)淡水、海水和油水混合物中均出現(xiàn)了黃色固體且液體顏色也變黃，初步判斷鐵元素在淡水、海水和油水混合物中均有腐蝕發(fā)生。利用發(fā)射光譜儀分析這4種液體中的金屬元素質(zhì)量分數(shù)變化，具體見表1。

表1 浸泡螺紋鋼20 d前后4種液體中金屬元素質(zhì)量分數(shù)表 mg/kg

由光譜儀分析數(shù)據(jù)可知，淡水、海水和油水混合物中易于發(fā)生腐蝕的鐵元素質(zhì)量分數(shù)明顯增加，說明光譜儀能夠通過監(jiān)測艙底水中鐵元素質(zhì)量分數(shù)來監(jiān)測發(fā)生腐蝕的鋼鐵，從而對艦船艙底腐蝕情況進行直接監(jiān)測。

2 不同艙室艙底水的光、鐵譜分析研究

2.1 不同艙室艙底水的光譜分析研究

先在不同型號艦船上的不同艙室內(nèi)進行艙底水取樣，為防止燃油對分析儀器的影響，先用閃點測試儀對其進行測試，選出6瓶不含燃油的樣品，用超譜M型發(fā)射光譜儀對其進行金屬元素質(zhì)量分數(shù)分析，具體參數(shù)見表2。

表2 6個不同樣品金屬元素質(zhì)量分數(shù)表 mg/kg

由數(shù)據(jù)分析可知，樣品1、樣品4、樣品5和樣品6所在艙室腐蝕發(fā)生較少，樣品3所在艙室腐蝕較多，樣品3所在艙室腐蝕最嚴重。通過與艦船上的船員交流，在以往艦船修理時也發(fā)現(xiàn)樣品2和樣品3所在艙室腐蝕均較嚴重，說明與測試結(jié)果相符。

另外，從所監(jiān)測數(shù)據(jù)也可以看出，艦船艙室可能存在如下幾種情況。

1)樣品3所在艙室艙底水中鋅和鋁元素質(zhì)量分數(shù)較高，初步推斷可能該船所采用的犧牲陽極保護的鋅塊腐蝕較嚴重，或者含有鋅和鋁元素的其他部件發(fā)生了嚴重腐蝕。

2)樣品2、樣品3和樣品5中鈉鎂兩種元素質(zhì)量分數(shù)較高，初步推斷其所在艙室可能存在較嚴重的海水滲漏情況，樣品1和樣品6所在艙室滲漏海水較少。

2.2 不同艙室艙底水的鐵譜分析

利用FX-Ⅱ型分析式鐵譜儀制作樣品3、樣品4和樣品6的鐵譜片，通過BX-41型鐵譜顯微鏡對其進行分析，發(fā)現(xiàn)由樣品3所制得的譜片上均勻分布著較多且極細的微粒，且沒有沿著磁力線分布，其出口端微粒具體見圖1；由樣品4所制得的譜片上出現(xiàn)了類似樣品3中的微粒，其出口端微粒具體見圖2；而由樣品6制得的譜片中沒有出現(xiàn)類似微粒。由于利用鐵譜技術(shù)分析潤滑油中的腐蝕微粒的形態(tài)特點是：呈現(xiàn)出極細和極均勻特征的亞微米級褐色細粒，由于具有極弱的鐵磁性，它們成片沉積在鐵譜片出口處，如果腐蝕磨損極其普遍，則可能覆蓋在整個鐵譜片上[3]。從其微粒的排列方式和形狀來分析，圖1和圖2的微粒是腐蝕微粒，可能由于樣品3和樣品4所在艙室腐蝕較為普遍，因此它們都覆蓋在整個譜片上，因此可以判斷樣品3和樣品4所在艙室發(fā)生了腐蝕，從在出口端的鐵譜圖1和圖2的微粒數(shù)量的差別，說明了艙底腐蝕的嚴重性與腐蝕顆粒的多少相關，從而說明鐵譜技術(shù)可以應用在艙底腐蝕情況的分析。

圖1 樣品3鐵譜片出口處圖片

圖2 樣品4鐵譜片出口處圖片

3 結(jié)束語

1)通過以上實驗，可以得出如下結(jié)論：①利用油液分析技術(shù)中的發(fā)射光譜分析技術(shù)和鐵譜分析技術(shù)對艙底腐蝕情況進行重點監(jiān)測，這項技術(shù)具有

很強的操作性和實用性，克服了船體電位監(jiān)測的局限性和某些艙室發(fā)生嚴重腐蝕因管路密布或其他原因無法直接觀察到的困難，而且利用現(xiàn)有的油液分析技術(shù)和相關儀器，無需大的投入就可以產(chǎn)生較好的監(jiān)測效果；②如果能將監(jiān)測結(jié)論和艦船裝備精細化管理相結(jié)合，通過分析艙底水的成分，初步判斷出是艙室里何種管路發(fā)生滲漏，從而及時發(fā)現(xiàn)管路故障。

2)為了更好地完善這項技術(shù)，從而能夠?qū)⑦@項技術(shù)直接應用到艦船監(jiān)測中，我們還需要在如下幾個方面加強研究：①加強利用發(fā)射光譜技術(shù)分析易腐蝕元素的閥門值研究，找到需要進行腐蝕防護工作的臨界點；②完善利用油液分析技術(shù)分析艙底水的監(jiān)測項目，形成一套完整的艙底水監(jiān)測流程；③針對某一種分析技術(shù)，仔細區(qū)分其與潤滑油分析的區(qū)別，找到適合于艙底水監(jiān)測的方法，防止因監(jiān)測對象的改變而對監(jiān)測結(jié)果造成誤差和對儀器造成損壞。

[1] 張永祥, 劉東風. 艦艇裝備檢測與監(jiān)用[M]. 北京：國防工業(yè)出版社, 2009.

[2] 劉敬軍. 振動與油液監(jiān)測診斷方法的互補性[J]. 中國修船, 2002(5): 21-22.

[3] 楊其明. 磨粒分析—磨粒圖譜與鐵譜技術(shù)[M]. 北京: 中國鐵道出版社, 2002.

Aimed at the limitations of ship corrosion monitoring by single hull potential detection method,the method of oil monitoring was proposed to ship bilge water in important cabins for system monitoring.It was found that oil monitoring technology could monitor the tank bottom corrosion.Oil monitoring technology was mainly the emission spectrum analysis technology and the iron spectrum analysis technology,which could not only carry out the guidance to the corrosion protection of the important cabin bottom effectively,but also could find the leakage of the tube system as soon as possible when it was used with fine management.What's more,it was prospected that the future development of the technology of ship corrosion monitoring will be successful by using oil monitoring technology.

oil monitoring;corrosion monitoring;ship bilge water;emission spectrum;iron spectrum analysis technology

袁慧五(1982-)，男，湖北武漢人，工程師，博士，主要從事艦船裝備監(jiān)測與故障診斷工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2016.02.004

2015-09-22