船舶機艙海水管路防腐蝕設計研究

郭偉

海裝沈陽局 遼寧沈陽 110000

對船舶機艙進行分析，發(fā)現(xiàn)其配置了蒸汽、淡水、海水等諸多類型的管路，其狀態(tài)關系著機艙運行效率與安全性，故而確保各類管路在較長時間內維持高性能具有很大現(xiàn)實意義。但生產(chǎn)實踐中，在海水屬性、系統(tǒng)應用工況條件復雜多變、管中液體屬性及防腐工藝水平等諸多因素的影響下，海水管路投用時被腐蝕的情況時有發(fā)生，很可能干擾機艙業(yè)務正常推進過程，增加船舶后期運維成本。故而，應積極探查引起海水管路腐蝕的原因，在管路設計層面上加強完善措施的應用，實現(xiàn)對腐蝕問題的有效預防與控制。

1 海水管路腐蝕的因素

1.1 管路材質

管路自身的化學組分、表層理化性質即工藝程序等均影響其在海水內的耐腐蝕性。當下，鍍鋅鋼、紫銅、鈦合金等是制造海水管路的原料，其中以紫銅應用率更高。紫銅材料在強度、韌性、耐沖擊性與腐蝕性方面不占優(yōu)勢，且對海水流速較為敏感，因焊料內鋅成分占比較高，故而在焊接時容易出現(xiàn)脫鋅腐蝕情況，增加管路內彎接頭等處爛穿等情況發(fā)生的風險。

1.2 海水流速

在規(guī)劃設計傳播動力系統(tǒng)管路時，一定要顧及海水流速形成的影響，這主要是由于海水會通過沖蝕、氣蝕作用于管路。海水中可能夾雜著泥沙，對管路形成更大的沖蝕效應，促進管路表面氧化膜機械應力改變過程，一旦氧化膜脫落，就會使管路直接暴露在腐蝕性環(huán)境內。與此同時，大量氧分子聚集于管路表層，會誘導極化效應，加速管路腐蝕過程[1]。

1.3 結構設計

在設計管路結構時，要重點分析焊接工藝對其耐腐蝕性形成的影響。依照部位的不同焊縫有母材區(qū)、焊縫區(qū)及熱影響區(qū)。焊接階段會形成較大的機械應力，提高管路應力腐蝕的概率，若焊縫區(qū)表面凹凸不平，則容易形成紊流，造成管路局部CI-濃度明顯上升，出現(xiàn)縫隙腐蝕；而對于熱影響區(qū)而言，其可能還會造成管路化學組分、組織等不均勻分布，成因通常是焊接處理時管路短時間內吸取大量熱能導致的，該區(qū)域通常會形成晶間腐蝕。

1.4 環(huán)境條件

溫度、海水酸堿度等指標影響管路的腐蝕程度，其中CI-與溶解氧發(fā)揮主要作用，溶解氧誘導管路表層氧化膜形成過程，CI-則起到分解氧化膜的作用。伴隨海水溫度上升過程，其內的溶解氧含量有降低趨勢，但導電率上升，此時金屬穩(wěn)定電勢逐漸擺脫正方向，腐蝕電流增加，使管路腐蝕過程加速、加劇。

2 機艙海水管路防腐蝕設計方法

2.1 科學選材

大部分情況下，需選用抗腐蝕性能優(yōu)良的材料生產(chǎn)制造海水管路，金屬材料是我國

船舶海水管路的主要材料。在選材過程中，需秉持如下幾點原則[2]：（1）材料持有的力學性能要符合機艙使用要求；（2）材料的化學穩(wěn)定性達標；（3）具體應用材料時，其要具備一定持久性、可靠性；（4）材料具備可加工、改造、升級的屬性；（5）低成本性。

在具體選材實踐中，應重視不同管材限制流速的最大值。一些管材對海水流動的敏感度偏差，面對以上情況，可以酌情增加海水流速，比如可以把90-10銅鎳合金以及鍍鋅鋼管材提升到4m/s。

2.2 確保結構設計的合理性

在規(guī)劃設計管路時，應盡量規(guī)避因設計與安裝部位欠缺合理性而引起腐蝕的問題，推薦選用直管與標準構件，少用套管連接方式。整體分析，需給予如下幾方面一定重視[3]：

一是設計管路時最好采用最小路徑，最好不使用彎管。若存在必須采用彎管的情況，那么盡量維持彎管外周徑的統(tǒng)一性。不同彎管端間采用直管段延展，要求其延展長度大于管徑的1.5～2倍，借此方式減輕海水對彎頭位置形成的沖擊力。

二是加強管路接頭個數(shù)的控制，特別是可反復拆卸組裝的接頭，將對海水流動過程形成的擾動程度，降低管路被腐蝕的風險。

三是盡量減少聯(lián)結材質不同的管路構件，若遇到特別狀況時，則建議增設配套工藝，比如增添電纜絕緣隔離層，以延遲接觸性腐蝕。

2.3 表面涂層保護

過濾離子是涂層的主要作用之一，其利用自身較高的阻抗屬性，延遲陰、陽極之間電子轉移過程。涂層還有減緩氧分子侵襲過程的作用，進而延遲金屬被腐蝕的進度。當下，表面涂層與改性技術已經(jīng)被用于海水管路設計領域中，其應用原理是將耐腐蝕性較強的金屬涂擦在管材表面，并在管材做磷化、氧化處理，借此方式使管材表面和海水介質之間實現(xiàn)物理隔離，以減緩金屬的腐蝕程度。當下，國內多采用鍍鋅、滲鋅作為鋼質管材表面主要的防腐措施。

從安裝的視角出發(fā)，船舶機艙中部分位置調換備用型管材的過程較為繁瑣，針對以上情況可以應用內壁涂塑的無縫鋼管，但不推薦應用不銹鋼管，主要是因不銹鋼管發(fā)生點蝕的概率偏高。涂塑，就是依照預設的工藝程序，在特殊器械的協(xié)助下，把某種防腐有機材料以粉末形式勻稱的熔接到管路內壁，經(jīng)配套工藝處置后，使管路內壁形成單層順滑的保護層。該種涂層的作用是隔離金屬和海水介質，較為全面的保護管路，延長其使用壽命。

3 結語

本文以船舶機艙海水管路設計中的防腐蝕問題設為論點，從多個方面分析對管路腐蝕問題形成影響的主要因素，總結歸納幾種較常用的方法。希望在實踐中相關設計人員綜合成本、使用環(huán)境條件等諸多因素，采用適宜的防腐蝕技術方法，循序漸進提升海水管路的設計水平，為我國船舶制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供更為強大的支撐，創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟效益。