船舶的腐蝕防護技術研究

殷士杰

摘要：由于船舶特殊的工作環(huán)境，不論是在淡水還是海水中運行的船舶，都會受到船體腐蝕問題的困擾。大部分船舶的船身都是利用鋼材或者其他金屬制造而成的，一旦受到嚴重的腐蝕，不僅會導致船體結構被破壞，影響船舶運行安全，還會因為船體腐蝕，增大航行阻力，降低運行效率。因此，船舶制造業(yè)需要對船舶防腐蝕技術展開深入的研究，提高船舶運行的安全性以獲得更大的經(jīng)濟效益。

關鍵詞：船舶；腐蝕防護；技術研究

引言

為了增強船舶的運輸能力和強度，通常會選擇鋼材來制造船舶的外殼，而船舶在水中行駛時，由于工作環(huán)境的影響，船體會出現(xiàn)不同程度的腐蝕情況，嚴重威脅到了船舶的運行安全。隨著我國工業(yè)化的發(fā)展，許多內(nèi)陸河流的水質(zhì)受到了嚴重的污染，所以不論船舶處于何種運行環(huán)境，都會受到不同程度的腐蝕。因此慮到造船成本和船舶的性能，大多數(shù)船舶都采用高強度的鋼鐵材料做外殼。鋼鐵在海洋環(huán)境中腐蝕較為嚴重，腐蝕破壞船體結構造成嚴重損失，有時甚至會對船員的生命造成威脅。因此，相關工作人員需要對船舶的腐蝕情況進行監(jiān)測，對船體開展腐蝕防護工作，有效解決船舶腐蝕問題，提高我國的造船水平。

1船舶腐蝕的成因分析

1.1生物腐蝕作用影響

船舶長期在海洋中運行，其船底容易被海洋生物附著，而海洋生物附著在船底會發(fā)生電化學腐蝕和化學腐蝕作用，造成漆膜受損和鋼板局部腐蝕。此外，海洋中的微生物在新陳代謝時，會將H2S、NH4OH其他無機酸與有機酸等具有侵蝕性的產(chǎn)物排出，導致鋼板受到破壞和腐蝕。

1.2電化學腐蝕作用影響

船舶的防腐蝕涂層下的金屬表面會因為與水體等介質(zhì)的直接接觸而出現(xiàn)被腐蝕的情況，電化學腐蝕主要表現(xiàn)為以下兩種情況：第一，水中的電解質(zhì)會通過涂層中的細小空隙進入到涂層內(nèi)部，直接與金屬船體接觸，當涂層內(nèi)部的金屬被電解質(zhì)腐蝕之后，涂層就會被破壞，然后發(fā)生脫落，進而加劇腐蝕情況；第二，一些船體防腐涂料由于長時間浸泡在水中，可能會出現(xiàn)吸收水分，體積膨脹的情況，導致涂層與金屬船體分離，或者出現(xiàn)隆起的情況，最終使金屬船體直接暴露在水中，出現(xiàn)嚴重的腐蝕。

1.3機械腐蝕作用影響

船舶受到的機械腐蝕作用影響主要體現(xiàn)在機械磨損和腐蝕作用兩大方面，并且二者相互作用，加快了船舶的腐蝕速度。機械腐蝕通常包括應力腐蝕開裂、空泡腐蝕等。應力腐蝕開裂是指金屬受到拉應力，并在腐蝕介質(zhì)的作用下發(fā)生的腐蝕破壞，會導致船舶內(nèi)部出現(xiàn)穿晶或沿晶的裂紋；空泡腐蝕是由高速且不規(guī)則的液體流動產(chǎn)生的空泡通過“水錘作用”破壞金屬表面保護膜的腐蝕破壞，具有加速腐蝕的特點，容易發(fā)生在泵軸、螺旋槳等部位。

2船舶防腐技術

2.1采用新型的防腐造船材料

提高船體防腐蝕效果的關鍵措施就是對船體進行合理的防腐蝕設計，從船體材料的選擇、整體結構的設計以及施工建造技術的選擇等多方面綜合考慮，最終改善船舶腐蝕情況。建造船舶的材料不僅要滿足強度的要求，更重要的是要有良好的抗腐蝕能力，諸如鈦合金、低密度鋁合金以及其他的合金材料，都具有一定的抗腐蝕效果，因此可以考慮用來建造船舶的外殼以及其他容易被腐蝕的部位。此外，具有重量輕、抗沖擊韌性以及高強度的玻璃鋼材料在近幾年廣受造船行業(yè)青睞，其不僅具有良好的抗腐蝕性，還可以有效減少海洋生物的附著，減輕了行船阻力。玻璃鋼材質(zhì)的船舶建造技術在國外已經(jīng)取得了一定的研究成果，但是國內(nèi)造船業(yè)對于玻璃鋼的應用還非常少。因此，我國的造船企業(yè)需要加強對于新型防腐材料的研究，早日將各種防腐材料用于船舶制造當中，提升我國的造船水平。

2.2陰極保護技術

船體的陰極保護技術主要有犧牲陽極陰極保護和外加電流陰極保護兩種。犧牲陽極技術是通過在船體外表面安裝電位較負的金屬作為陽極，以保護作為陰極的船體鋼板不被腐蝕。目前對犧牲陽極的研究多集中在開發(fā)新型陽極材料和優(yōu)化陽極布置方向，相關人員根據(jù)船舶與海洋結構物結構特點、營運環(huán)境和材料的電化學特性，依據(jù)設計參數(shù)確定犧牲陽極的類型和數(shù)量，最終得出滿足腐蝕防護目標要求的陰極保護方案。

外加電流陰極保護系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：輔助陽極、直流電流以及參比電極。同時，為了使外加電流保護的效果更加明顯，使陽極的電流輸出更加穩(wěn)定，還可以在輔助陽極上涂刷陽極屏蔽層。外加電流保護法的主要原理是把要保護的鋼鐵設備作為陰極，另外在設立一個不溶于介質(zhì)的電極作為陽極，在陰極與陽極之間接通直流電流，并利用海水作為通路的一部分。接通電源之后，大量的電子（電荷）在電流的作用下，被輸送到陰極一段，進而平衡因電化學腐蝕而在船體上產(chǎn)生的通路中電流，進而實現(xiàn)船體防腐蝕的效果。但同時，外加電源保護法也存在一定的缺點，比如，維護費用較高，需要經(jīng)常性的檢測、需要外部電源，會消耗大量的電能、會受到雜亂電流的干擾，導致過保護的情況出現(xiàn)，影響防腐效果。所以，在船舶腐蝕防護工作中，需要合理采取外加電流保護法與犧牲陽極保護法，進而實現(xiàn)防腐工作的效益最大化，提高防腐效果。

2.3防腐蝕涂裝新技術

選擇防腐性能良好的涂料、防腐施工過程節(jié)能環(huán)保以及防腐施工經(jīng)濟便捷是船舶防腐工作今后的發(fā)展趨勢。防腐蝕涂裝技術創(chuàng)新的主要表現(xiàn)形式為：通過學習國外先進造船企業(yè)的涂裝施工方法、質(zhì)量檢驗標準，并選擇具有高性能的新型防腐涂料；采取新的施工工藝，提高除銹技術的水平；嚴格控制涂裝施工環(huán)境的溫度與濕度；加強對于環(huán)保、經(jīng)濟型防腐涂料的研究與開發(fā)。

2.4防腐蝕監(jiān)測新技術

船體防腐蝕監(jiān)測技術主要內(nèi)容包括船體腐蝕狀況監(jiān)測和腐蝕防護效果監(jiān)測，例如對鋼板表面的腐蝕坑深度、船體水下腐蝕及污垢狀況、船體電位等的監(jiān)測。受環(huán)境和空間的限制，很多監(jiān)測技術難以開展。而新型技術的發(fā)展和融入使防腐蝕監(jiān)測技術得到了創(chuàng)新與發(fā)展，例如傳感器/換能器技術、缺陷識別技術、信號處理技術等，同時，新的防腐蝕監(jiān)測技術正不斷趨于智能化。

結語

綜上所述，船舶在日常行駛過程中主要會受到生物腐蝕、電化學腐蝕以及機械腐蝕的影響，這些腐蝕現(xiàn)象會嚴重影響到船舶的工作壽命和運行安全。目前世界各國對船體腐蝕防護技術都開展了深入的研究，通過應用新型的船體制造材料、優(yōu)化船體的防腐設計以及采取各種防腐措施，有效的改善了船舶的防腐情況。在今后的船舶防腐工作中，相關人員還要對現(xiàn)有的防腐技術進行更加深入的研究，找到更加科學、有效、經(jīng)濟、實用的船舶腐蝕防護措施，為我國的海上交通運輸業(yè)以及船舶制造業(yè)提供技術支持。

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