船舶的腐蝕防護技術現狀與應用

張玙姣++胡琛

【摘要】：船舶質量水平的高低直接影響著我國經濟水平的高低，影響著我國國際交易能否順利進行，因而，保證船舶的質量非常重要。船舶長期在海洋中作業，長期與海水接觸，容易使船體表面的防腐蝕保護層受到嚴重破壞，進而導致船體漆膜脫落，給船舶的安全埋下隱患。因此，需要通過相應的防護技術降低船舶的受腐蝕程度，提高船舶的運營經濟效益，進而提高我國的經濟水平。

【關鍵詞】：船舶腐蝕；防護技術；技術應用

1船舶腐蝕機理分析

1.1大氣腐蝕

鋼鐵處于潮濕的空氣環境中，表面會慢慢地形成一層裸眼可見或不可見的水薄膜。這層水膜會在鋼鐵表面形成原電池環境并導致電化學腐蝕。鋼鐵最初腐蝕的產物是二價鐵氧化物的溶液，這種溶液會加速鐵的氧化。所以鋼鐵處于潮濕的空氣中，其腐蝕狀況會持續不斷地的加重。一般情況下，鋼鐵表面形成水膜與環境空氣相對濕度之間有密切的關系。經研究表明，當鋼鐵處于空氣相對濕度在80%的環境中或鋼鐵的表面溫度低于露點溫度3℃以下時，表面會開始形成結露。當鋼鐵表面存在容易鹽分或者污染物時，結露臨界值會大幅降低。據研究表明：在暴露于潔凈的空氣中，臨界濕度接近100%；在暴露于超過w（SO2）=0.01%的SO2空氣中，臨界濕度為70%；在處于超過質量分數為30%的可溶性鹽覆蓋中，臨界濕度為55%。也就是說，污染物或鹽分越嚴重的地方，腐蝕形成的條件就越低，鋼鐵越容易被腐蝕。

1.2電化學腐蝕

艦船與接觸物質直接發生氧化還原反應，此類腐蝕不常見，只有在特定條件產生，如，鐵的高溫氧化、鋼的脫碳等；電化學腐蝕：海水中含有大量的Cl-以及氧氣，船體與海水會形成腐蝕微電池，陽極失去電子被氧化發生溶解，陰極發生還原反應，消耗氧氣；微生物腐蝕：海生物與微生物相互依存，附著在船體上破壞防腐蝕涂層，加速金屬材料的腐蝕。

1.3浸泡腐蝕

對于永久浸泡在海水中鋼鐵，由漂礫運動、沙石研磨運動、波浪運動等產生的機械應力腐蝕以及水中微量氧、大量可溶性鹽帶來的電化學腐蝕，一般是局部的且腐蝕種類很難定義。但由于浸泡環境溫度相對恒定，無紫外線影響、氧含量低、電解質溶液相對飽和等因素，對于永久浸漬在海水介質中的鋼鐵而言，在涂層完整的情況下，其損耗甚至要低于其他環境。這就是在日常生活中我們經常會見到的，長期浸泡在水中鋼材比露在水面的部分腐蝕要輕的多。

1.4縫隙腐蝕

縫隙腐蝕是指在兩個連接物之間的縫隙處發生的腐蝕，金屬與金屬之間、金屬與非金屬之間都會出現這種局部腐蝕?？p隙有些是由于結構設計不合理造成的，也可能是因海洋污損生物（如藤壺或軟體動物）棲居在表面所致?？p隙腐蝕的驅動力來自鈍化膜內外的氧濃差，而鋁合金是靠氧來維持鈍態的金屬材料，當維持鈍化膜消耗氧的速度大于外部氧擴散進去的速度時，鈍化膜內外就形成氧濃差電池。在南海海洋大氣環境下，空氣濕度大、鹽度高，當有鹽沉積且濕度較大時，在鋁合金表面會生成一層導電的鹽水膜。這層鹽水膜對于氧濃差電池的形成起著重要作用，且這種電池一旦形成便很難加以抑制，促使縫隙腐蝕的發生。

2船舶腐蝕防護技術

2.1做好船舶涂裝

舶的涂料指的是用在船舶和海洋工程的結構物的各個部位，可以有效的防止海洋的大氣腐蝕、海水以及海洋的生物附著在上面，滿足以上要求和其它特殊的要求的涂料的總稱。它包含了在涂裝之前配套的對涂料進行選擇，對待圖的表面進行預處理，選用涂裝的設備，檢測涂裝的工藝及過程，在涂裝時對污染進行處理，保養及維修個人的防護及設備等一系列的工作。對船舶進行涂裝的主要目的就是以防海洋這個大環境電化學的腐蝕鋼鐵的船體，以防海洋的生物污損并腐蝕鋼鐵的船體，對船體的外表進行裝飾以及其它的特定效果。對船舶進行涂裝的特點有以下幾點：（1）在造船的整個過程中都貫穿著除銹的涂裝作業；（2）船體不同的部位需要涂不同材質的涂料，整個船的涂裝工作需要很多種涂料予以配套的完成；（3）涂裝的管理工作是非常復雜的。因為造船的周期非常長，涂裝的工作又貫穿整個過程，涂料的品種又非常的多，所以需要細化管理工作，可分為：倉庫的貯存，進貨并發料，涂層的保護，對涂裝的作業進行計劃并安排，對涂層的質量進行檢驗并驗收等工作；（4）確保涂裝的安全是非常重要的。在船舶的涂料里面通常都含有毒且易燃的有機類溶劑，涂裝的作業環境必須是密閉的或者是通風不能太好的環境里開展，而其他的作業也必須正常的進行，這就增加了燃燒、爆炸以及作業的人員會中毒的發生機率。因此，在船舶涂裝的作業過程中，一定要特別注意安全問題。

2.2陰極保護

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。

結語

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]韓恩厚，陳建敏，宿彥京，等.海洋工程結構與船舶的腐蝕防護———現狀與趨勢[J].中國材料進展，2014，33（2）：65-76.endprint