SEBF涂層技術在船舶通海系統設備上的應用

劉洪生 李曉東 曹海嬌

（1. 海裝沈陽局駐鞍山地區軍事代表室，遼寧 鞍山 114003；2. 中國科學院金屬研究所，遼寧 沈陽 110016）

0 引言

現代船舶是一個龐大和復雜的系統， 集中了先進尖端科技成果，是一個匯聚現代化工業水平的縮影。艦船上大量海洋新材料的廣泛使用，成百上千復雜功能系統的運行，且長期處于惡劣的海洋腐蝕環境，那些形式多樣、復雜多變的如電偶腐蝕、點腐蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕、晶間腐蝕、雜散電流腐蝕等典型形式在內的船舶腐蝕現象隨處可見。

船舶上各種設備、裝置、系統長期處于高溫、高濕、高鹽霧的惡劣海洋環境，腐蝕相當嚴重，而且材料體系匹配性引起的電偶腐蝕現象仍然不容忽視，經常引發船體、管路、設備故障及事故的發生，直接影響船舶的使用和安全，導致維修工程量和經費的大量增加，使用壽命縮短等問題，給船舶使用帶來隱患和風險。

綜合起來看，腐蝕的影響主要表現在：一是腐蝕造成的船舶使用、安全等方面的問題，經常引發船舶裝備故障和事故的發生，防不勝防；二是腐蝕導致的船體結構、管路系統、裝設備等性能下降，影響船舶綜合操控性能的提高；三是腐蝕引起的船舶維修工程范圍擴大、修理周期延長、全壽期費用增加等，已經成為制約船舶建設和發展的重要因素之一。

目前，采用常規涂料難以解決船舶通海設備長期腐蝕防護問題，選擇各種相對耐蝕金屬材料在船舶通海系統中關鍵設備上使用，用來解決海水嚴重腐蝕問題[1]。同時，由于通海系統中采用不同的金屬材料，又導致產生嚴重的電偶腐蝕現象。

總的來看，船舶上的腐蝕情況與設計、材料、使用、管理等方面有相關性。針對船舶通海系統設備腐蝕與防護現狀、特點、需求、差距等，首先研究并提出艦船通海系統設備腐蝕預防與控制的總體思路、構想及對策，努力提高船舶防腐蝕整體水平。為此，選擇在船舶通海系統海水泵、海水濾器設備上采用了SEBF高性能熔結環氧涂層技術，解決這些基材為硅黃銅的通海系統設備嚴重的海水腐蝕及電偶腐蝕問題。通過近3年多的試用及監察表明，已完全解決了通海系統中海水泵、海水濾器設備長期存在嚴重的海水腐蝕問題。由于SEBF涂層具有優異的抗海水滲透性能和絕緣性能，同時也使通海系統中那些包括電偶腐蝕、縫隙腐蝕、雜散電流腐蝕等典型形式在內的船舶腐蝕問題得到有效阻止或減緩。

1 SEBF熔結環氧涂裝技術

1.1 SEBF高性能熔融結合環氧粉末涂料

上世紀90年代前期，我國主要使用有溶劑體系涂料涂層，這類涂層技術耐久性很低。上世紀90年代后期，國外的熔結環氧防護技術進入我國，防腐涂層耐久性有了明顯提高。但是, 原有技術在初期存在一定問題，無論是性能還是耐久性有一定局限性，主要是沒有掌握控制這類無溶劑涂層失效規律，不能充分發揮這類涂層的防腐效果。

近30年來，通過大量的研究和開發工作，從中發現了無溶劑環氧涂層防腐失效的的基本規律，研究開發出耐久性較好的高性能屏蔽型環氧涂層，以適應我國高速發展經濟建設的需求[3]。

隨著人們對自然開發的深度和廣度不斷加強，特別是海洋資源利用和開發，一般防腐涂料已很難滿足耐久性的需要。而要求在嚴酷的海洋腐蝕環境或介質中，能在相當長的時期對基材進行有效防護的涂料，這就是SEBF高性能熔結環氧涂料的目標，由此可知該SEBF熔結環氧粉末涂料應較一般防腐涂料具備更高的防腐性能，較一般防腐涂裝技術具有更強的防護效果。

SEBF熔結環氧粉末涂料能達到海洋環境重腐蝕防護耐久性的效果，除了它本身必須具有較好的化學穩定性外，還具備如下主要三個方面的性能要求：

（1）涂層與基體有很強的結合力。避免涂層材料在應用過程中因環境因素的侵入而剝落，使得基體暴露而腐蝕；

（2）涂層本身具有一定的機械強度，不會受外力的作用而破裂，保持防護效果；

（3）涂層具有較強的抗滲透能力，一些活性介質（如O2、Cl-、H2O、SO42-等）不容易擴散到基材與涂層的界面處，使得基材得到有效的防護。

SEBF熔結環氧粉末涂料主要由環氧樹脂、填料、流平劑、固化劑、偶聯劑等組成。環氧樹脂是粉末涂料的基料，為高分子的固體樹脂，其分子量大小、分布和雜質等直接影響了涂層的質量；填料是關系到涂層的耐化學腐蝕性能和抗滲透性能，是調整涂層的硬度、強度、耐磨性等而加入的無機物，它也是涂料的主要的原料；流平劑是增加樹脂在熔融過程中的流動性，增加涂層的平面度和減少針孔、桔皮等缺陷；固化劑是使樹脂在熔融狀態下交聯成網狀的物質，固化反應的程度直接決定了涂層的性能，因此選擇固化劑相當重要；偶聯劑是起促進原料中界面的活性，增加各種原料之間，尤其是填充料與樹脂之間的結合力，雖數量少，但對涂層的性能作用顯著。

1.2 SEBF涂裝工藝

用于海洋腐蝕環境下的SBEF粉末涂料為單組份熱固性的熔融結合改性環氧粉末涂料，采用其特殊涂裝工藝可在金屬構件表面熔融涂敷固化成膜，形成一層厚度均勻、表面光潔耐腐蝕涂層。

SBEF涂裝技術應用于腐蝕環境中各種金屬構件，特別是對異型復雜工件涂裝更有其獨特之處，需按圖1的工藝流程嚴格執行。方式；

（5）熔融涂裝指將SEBF粉末涂料涂敷在預熱后金屬構件表面，經熔融成膜并控制一定厚度的工藝過程。根據工件的大小、尺寸、形態等條件可采用靜電涂裝、流化床、摩擦靜電涂裝等方法；

（6）涂層固化是指在一定溫度條件下涂層中高分子在固化劑的作用下形成空間的網絡結構，使涂層具有良好的物化性能，SEBF粉末涂料固化溫度一般在180～220℃之間；

（7）涂層檢測為最后對涂層厚度、針孔進行檢測，對外觀進行目測，涂層表面應光滑、平整、無裂紋、無流掛、無漏涂等，達到涂層防腐要求，關鍵是用電火花檢漏儀進行檢測，要求被涂件無一漏點存在。

2 通海系統設備腐蝕現狀

（1）表面修整指在涂裝前對被涂金屬表面進行的外觀檢測、局部補焊、打磨等。要求焊道平滑，無缺肉、氣孔、縫隙、焊渣等。對飛濺、尖點、凸凹不平處打磨清除，將棱角打磨成圓角過渡；

（2）表面處理為涂裝前重要的一道工序，表面處理質量直接影響到涂裝后涂層的質量和使用壽命。去污去油并噴砂除銹達到SEBF涂裝要求的Sa 2.5級表面清理標準；

（3）轉化膜制作是為了提高涂層與有色金屬材料基體表面的附著力，采用的一種表面化學處理特殊方法；

（4）工件預熱為把工件加熱到要求的溫度。預熱溫度取決于粉末涂料融熔溫度、環境溫度及工件熱容量大小，一般控制在230～260℃范圍內。根據不同條件可采用電爐、燃氣爐、感應加熱的

艦船腐蝕典型形式有電偶腐蝕、點腐蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕、晶間腐蝕、雜散電流腐蝕等，這些腐蝕也可以交互作用，對機體造成損傷同時也表現出不同的表面腐蝕形態[2]。電偶腐蝕多發生在海水管路系統及設備法蘭緊固件等異金屬接觸及焊接部位；點腐蝕多發生在暴露于潮濕海洋大氣或海水中的艦船結構、管道、設備等表面；縫隙腐蝕多發生在法蘭面接觸部位、螺栓螺帽等有結構縫隙的部位；應力作用下的腐蝕包括應力腐蝕斷裂、氫脆、腐蝕疲勞、空泡腐蝕、沖擊腐蝕等；晶間腐蝕通常是船舶用鋁合金、不銹鋼、銅合金等金屬特定條件下發生的腐蝕。

通海系統管道設備直接與海水接觸，管路及海水泵及海水濾器等設備海水腐蝕相當嚴重。有個別設備僅使用一年多時間就已腐蝕嚴重影響運行安全而被迫更換，其中海水泵腐蝕情況如圖2所示，泵體、泵蓋、葉輪等過流部位都存在不同程度的腐蝕情況，局部腐蝕和點蝕較為嚴重，點蝕導致出現很深的腐蝕凹坑。

圖3為海水濾器腐蝕情況，呈現腐蝕狀態是均勻腐蝕和局部點蝕，有些僅使用了一個船檢周期，由于局部腐蝕嚴重，出于安全考慮只能跟換新的濾器。通海系統管路中彎管腐蝕如圖4所示，多部位局部蝕較為嚴重，接近法蘭邊緣表面的許多點蝕已出現凹坑，彎管內表面過流部位點蝕也很嚴重，可見點蝕部位返出綠色銅氧化物。

目前，常規涂料防護方法已難以滿足自然環境腐蝕分類為最高級別的高熱、高濕、高鹽的海洋大氣環境下使用的需要，因此船舶裝備上的金屬材料要采用有效的腐蝕防護技術，以應對海洋氣候下惡劣的腐蝕環境，這就為SEBF重腐蝕防護技術應用在船舶裝備上解決海洋環境下的腐蝕問題提供了契機。

3 SEBF涂層性能試驗

為滿足和保證SEBF涂層技術在通海系統設備上使用的耐久性，采用與通海系統設備相同的硅黃銅材質為基材，對SEBF涂層進行了相關性能試驗。

實驗室對SEBF涂層進行基本性能試驗樣件及應用性能試驗評定，在進行涂層試驗件制作時，SEBF涂裝厚度控制在350～600μm范圍內。

表1為采用硅黃銅基材進行的SEBF涂層基本性能指標實驗室檢測結果。

同時還對SEBF涂層進行了應用性能試驗檢測，包括SEBF涂層的表面粗糙度、平整度、密封適配性、法蘭振動密封性、緊固抗壓性、充壓疲勞性能，試驗檢測結果表明SEBF涂層上述應用性能均滿足相關使用要求。

表1 SEBF涂層基本性能測試結果

4 應用情況

SEBF 涂層技術目前已成功地應用在海洋重腐蝕環境下船舶通海系統的設備上，解決許多用常規防腐方法長年得不到解決的嚴重海水腐蝕問題。如圖5～圖7分別為海水泵、海水濾器、彎管過流部位采用SEBF 涂層技術后實物。

船舶通海系統設備受海水嚴重腐蝕，海水泵、海水濾器、彎管等設備腐蝕嚴重，直接影響通海系統安全運行，為解決海水對設備嚴重腐蝕問題，在2017年6月首先在一條船舶的海水濾器設備上采用SEBF涂裝技術。通過一年時間的試用考核，SEBF涂層對海水濾器的腐蝕防護效果非常明顯，濾器過流部位SEBF涂層完好且無海生物附著現象。隨后在多條船舶的海水濾器、海水泵、彎管設備上應用，很好解決了通海系統中這些設備的海水嚴重腐蝕問題。在使用過程中實施跟蹤檢測，經過三年多的使用，SBEF涂層未發現有剝落、起皮、失效等現象，受涂裝保護部位無腐蝕現象發生。

5 結語

（1）應用結果表明SEBF涂層具有優異的抗海水腐蝕性能，明顯提高船舶通海系統設備的腐蝕防護能力，可有效防止各類型腐蝕現象產生，如在法蘭面上采用可有效防止因使用不同材質在接觸部位產生的電偶腐蝕；

（2）通過對SEBF涂裝工藝研究改進，研發出適合復雜異型結構件的涂裝工藝，以及可保證海水泵葉輪動平衡要求的涂裝工藝技術，具有常規防腐方法達不到的腐蝕防護效果；

（3）SEBF涂裝技術可廣泛應用海洋環境中各類船舶海水腐蝕防護上，對解決腐蝕問題提高設備使用壽命發揮其明顯優勢，對降低運行成本，減少檢修次數具有明顯效果，可節約大量設備更換和維修資金。