船舶腐蝕環境分析及防護

李曉江　李懷景

【摘 要】船舶由于長期處于各類復雜環境，極易發生腐蝕，不僅影響船舶的快速性和操縱性，結構強度同樣下降，嚴重影響航行安全。據報道，每年船舶用于防腐的費用占總維護保養經費的15% ～ 40%。所以，必須對船舶腐蝕問題進行深入研究，通過分析腐蝕產生的原因，提出防護措施。

【關鍵詞】船舶；腐蝕成因；涂料

船舶腐蝕是一個非常復雜的化學現象，表現為腐蝕環境多樣、腐蝕形態各異、腐蝕原因不同。而往往各種腐蝕又會相互交叉。比如船體某一處腐蝕，通常會是幾種腐蝕的共同作用的結果，如果單獨采用一種防腐措施，仍然不能解決腐蝕現象，需要對腐蝕機理進行全面分析。

1 船舶腐蝕機理分析

1.1 機械腐蝕

機械腐蝕通常包括應力腐蝕開裂、空泡腐蝕等。應力腐蝕開裂是指船體部位受到外力或內部應力，導致金屬每部出現穿晶或沿晶的裂紋，比如船舶?？看a頭時需要拖船作業，由于拖船的外力作用，船體機構產生了內應力，使結構產生彈性或小的塑性變形，破壞了金屬表面保護層，降低了抗腐蝕能力；空泡腐蝕是由高速且不規則的液體流動產生的空泡對金屬表面保護膜產生的破會，通常被稱為“水錘現象”，最典型表現比如所有海水系統，必須進行合理的流速設計。

1.2 電化學腐蝕

當船體處于飛濺區及潮差區的干濕交界處，氧氣作用于船體的干區和濕區濃度存在差異，形成了氧濃差電池效應，船體干區氧氣含量充足，形成陰極而受保護，船體濕區因缺氧而形成陽極而受到腐蝕。而實際表現是在海水的空泡腐蝕的共同作用下，漆膜容易脫落，致使保護手段失效，而產生電化學腐蝕作用。電化學腐蝕產生的部位和表現其實有很多，比如壓載艙內壓載水的排空和進水，在陽光作用下，邊柜內會產生高溫水蒸氣，也會產生電化學作用。如果船體續建部位的材質和原材質不同，同樣會發生電化學腐蝕作用。海水管系續建時，如其材料應與原系統材料不同，也要發生電化學腐蝕。

1.3 生物腐蝕作用影響

如果船舶長期處于海水中，會有海生物附著，一是影響航速和經濟性，二是海洋生物會產生化學腐蝕，使船底漆脫落，失去保護作用。而海生物本身也會產生具有腐蝕性的排泄物，和船底材質直接發生化學作用。

2 船舶腐蝕防護技術

2.1 主動防護措施

主動防護是指陰極保護，使船舶整體作為陰極，避免電化學腐蝕。機理是當兩種化學性質不同的金屬在電解質溶液中電性連結時，負極金屬成為陽極而與電解質溶液發生化學反應而腐蝕，正極的金屬變成陰極受到保護而不受電解質溶液的腐蝕。如果采用比鋼鐵電極電位更負的金屬與鋼鐵電性連結，使鋼鐵整體上成為陰極，或給鋼鐵不斷地加上一個與腐蝕時產生的腐蝕電流方向相反的直流電，同樣使鋼鐵在整體上成為陰極，并且得到極化，則可使鋼鐵免遭腐蝕，得到保護。這種電化學的保護方法，稱之為陰極保護法。常用的陰極保護法有兩種，即“犧牲陽極保護”和“外加直流電陰極保護”。目前，船體通常使用的犧牲陽極材料主要有鐵合金陽極、高效鋁合金陽極、三元鋅犧牲陽極等。外加電流保護技術原理和犧牲陽極保護是一樣的。它是將直流電源加入到鋼板與陽極之間，然后利用海水構成回路而起到保護作用。在該技術中，鋼板得到電源輸入的保護電流，使其形成陰極并得到相應的保護。

“犧牲陽極保護”的特點是方法簡單易操作，且價格較便宜； “外加直流電陰極保護”裝置的一次性投資較大，但它具有性能穩定、基本免維護等優點。外加電流保護技術具有電流、電位可調節性強，設計保護壽命長等特點。因此，在今后的發展中，改進輔助陽極的排流量、外加電源的可靠性和參比電極的長期穩定性將是研究的重點方向。

2.2 被動防護

被動防護主要是采用涂料，由于船舶各部位腐蝕環境的差別，所采用的涂料也是千差萬別，即使是同一腐蝕環境中，所采用的涂料也不一定相同。船底部分，一般要涂裝防銹層、中間層和防污層，既要防止船底的氧化作用，又要防生物附著；水線區由于受到海水干濕交替作用，所以水線部位的涂料必須有良好的耐水性、耐候性、耐干濕交替性，還要具有良好的機械強度、耐摩擦和耐沖擊；大氣曝露區由于受到鹽霧、大氣和陽光的作用，要求涂料有優良的防銹性、耐候性、抗沖擊與摩擦性能，還要有保色性和保光性；壓載水艙環境濕熱、鹽分高，所以要求涂料要有優良的耐水、耐鹽霧、耐干濕交替和抗腐蝕性能；飲水艙涂料要求具有耐水性、無毒性，所含元素對人體不能造成損害；機、泵艙的艙頂和艙壁涂料要求不易燃燒和耐水性和耐油性等等。

環氧類防腐涂料、聚氨酯類防腐涂料、橡膠類防腐涂料、氟樹脂防腐涂料、有機硅樹脂涂料、聚脲彈性體防腐涂料以及富鋅涂料等，其中環氧類防腐涂料所占的市場份額最大。所以高性能、環保、節能、便捷是船舶涂料的發展方向，需要注意的是，防腐涂層的效果不僅僅取決于材質，與涂裝之前的表面處理質量、涂膜厚度、涂裝時的氣候條件及涂裝工藝等諸多因素有關。

3 結束語

綜上所述，腐蝕防護的實質是降低材料與環境條件之間的電化學反應速度。因此，改善材料、改變環境、把兩者隔離、或者減少離子、氧、水在材料與環境之間的交換是相應的措施。選擇何種腐蝕防護措施，要視具體的使用條件而定，是采取何種腐蝕控制技術和何時采用腐蝕控制的重要環節，而環保、低成本、安全、易施工、高性能是腐蝕防護技術發展的總趨勢。

【參考文獻】

[1]菅恒康，趙俊，張文喆，等.船舶防腐蝕陰極保護法系統穩定性設計[J].環境研究與監測，2012（03）：46-48.

[2]李杰，黃金.探討船舶腐蝕的成因及其相應的防護技術[J].科技與創新，2014 （18）：27.

[責任編輯：楊玉潔]