第9章海洋设备腐蚀与防护实例.ppt

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1、金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护教学课件教学课件石油工程学院海工教研室石油工程学院海工教研室石油工程学院海工教研室石油工程学院海工教研室第九章 海洋设备腐蚀与防腐第一节 水下设备的防腐蚀 1 1船龙骨及龙骨螺栓船龙骨及龙骨螺栓 船船龙龙骨骨是是船船底底下下的的压压舱舱设设备备，其其作作用用是是使使海海船船有有重重而而低的重心，以便在大风大浪中保持稳定低的重心，以便在大风大浪中保持稳定。1)1)钢铁龙骨：航海快艇的船外压舱龙骨通常用铸钢铁龙骨：航海快艇的船外压舱龙骨通常用铸铁制成。铁制成。铸铁龙骨应注意两点：铸铁龙骨应注意两点：防止生锈防止生锈,龙骨的龙骨的防锈主要采用防蚀涂料法。防锈主要采用防

2、蚀涂料法。选择恰当的龙骨螺栓。选择恰当的龙骨螺栓。2)2)铅制龙骨：铅龙骨的成本高于钢铁龙骨，但铅的铅制龙骨：铅龙骨的成本高于钢铁龙骨，但铅的比重高，耐蚀性好。比重高，耐蚀性好。3)3)混凝土龙骨：这种龙骨材料必须有充分的强度，混凝土龙骨：这种龙骨材料必须有充分的强度，并在很重的负荷条件下不开裂。并在很重的负荷条件下不开裂。混凝土中水泥的碱性混凝土中水泥的碱性有助于防止发生缝隙腐蚀有助于防止发生缝隙腐蚀。4)4)龙骨螺栓装配时的注意问题：龙骨螺钉的强度和龙骨螺栓装配时的注意问题：龙骨螺钉的强度和牢固性十分重要。牢固性十分重要。第一节 水下设备的防腐蚀 w负荷值应为实际负荷值的30倍以上。通常小

3、型船只上只要使用5个以上的粗大螺栓固定龙骨，而不使用众多的细小螺栓。龙骨螺栓应在龙骨的对称轴两边参差排列，而不能完全排列在龙骨中心线上，如图91所示。图9-1 龙骨螺栓的装配第一节 水下设备的防腐蚀 2 2船内压舱物船内压舱物 3 3船尾设备船尾设备 设设在在船船尾尾的的尾尾轴轴套套管管，螺螺旋旋桨桨和和旋旋转转轴轴都都可可能能相相互互接接触触，故故在在挑挑选选材材料料时时应应注注意意要要避避免免发发生生电电偶偶腐腐蚀蚀的的问问题。题。1)1)螺旋桨轴：螺旋桨轴：适用的材料有青铜，蒙乃尔合金，不锈适用的材料有青铜，蒙乃尔合金，不锈钢和钛合金等。钢和钛合金等。通常耐蚀性愈好的材料的成本也愈通常耐

4、蚀性愈好的材料的成本也愈 高。不锈钢轴常用在玻璃钢船上，但藤壶的吸附常引高。不锈钢轴常用在玻璃钢船上，但藤壶的吸附常引起其点蚀。在使用橡胶盘根时，在轴静止一段时间后，起其点蚀。在使用橡胶盘根时，在轴静止一段时间后，轴上面对橡胶盘根的矩形凹槽部位因严重缺氧而发生轴上面对橡胶盘根的矩形凹槽部位因严重缺氧而发生点蚀，如图点蚀，如图9-29-2所示。所示。图9-2 船停泊时不锈钢轴面对盘根部分易于发生点蚀图9-3 推进器轴的锥面和螺纹处的密封为防止不锈钢轴的点蚀，应保证轴的锥形部分的紧密，避免在A点形成锥形孔和在B点出现粗糙的切削痕迹。在安装时应充填大量防锈润滑油或密封材料。此外还应避免在C点出现锐角

5、或凹槽。在轴的锥形区及螺纹处，可以用密封材料或防水油脂(防锈润滑油)充填，如图9-3所示。第一节 水下设备的防腐蚀 2)2)螺螺旋旋桨桨：锰锰青青铜铜成成本本低低而而强强度度高高，可可用用作作螺旋桨，防止其脱锌腐蚀的办法类似黄铜轴。螺旋桨，防止其脱锌腐蚀的办法类似黄铜轴。3)3)尾尾轴轴套套管管及及尾尾轴轴支支架架：这这些些设设备备可可以以由由黄黄铜铜或或青青铜铜制制成成。在在在在黄黄黄黄铜铜铜铜设设设设备备备备上上上上可可可可以以以以安安安安装装装装一一一一个个个个锌制的牺牲阳极以避免或减少脱锌腐蚀锌制的牺牲阳极以避免或减少脱锌腐蚀锌制的牺牲阳极以避免或减少脱锌腐蚀锌制的牺牲阳极以避免或减少

6、脱锌腐蚀。4)4)海水旋塞：海水旋塞应完全用炮铜，硅青海水旋塞：海水旋塞应完全用炮铜，硅青铜或镍铝青铜制造。铜或镍铝青铜制造。4 4舵和舵栓舵和舵栓 低碳钢制的板舵比较价廉，但流线型较差。低碳钢制的板舵比较价廉，但流线型较差。其常用的防锈方法是在涂布防蚀涂料后，再其常用的防锈方法是在涂布防蚀涂料后，再用牺牲阳极保护。对于大型的舵，最好先用用牺牲阳极保护。对于大型的舵，最好先用热熔喷射法镀锌，然后再涂油漆热熔喷射法镀锌，然后再涂油漆。第一节 水下设备的防腐蚀5活动防浪板 船只侧面的活动防浪板通常由低碳钢制成，有时也可镀锌。其枢轴螺栓，卷扬机的齿轮及升降滑轮和轴承架部件特别容易发生严重腐蚀。其腐蚀

7、程度取决于金属表面的互相摩擦及其在海水中的浸没时间。在这些部位，镀锌层或保护性防蚀涂料都会因摩擦而剥落，从而暴露出的裸钢，就会很快被海水所腐蚀，使这块活动防浪板上的孔迅速扩大(如图94)。图9-4 钢制活动防浪板在枢纽螺栓处和升降点的腐蚀问题及其防护措施.第一节 水下设备的防腐蚀6 6紧固零件紧固零件 螺螺栓栓，螺螺母母，垫垫片片，铆铆钉钉和和旋旋塞塞等等固固定定用用零零件件，是海洋设备防腐蚀的关键。是海洋设备防腐蚀的关键。紧固零件的腐蚀问题可以分为三类，紧固零件的腐蚀问题可以分为三类，紧固零件的腐蚀问题可以分为三类，紧固零件的腐蚀问题可以分为三类，非金属设非金属设非金属设非金属设备相互固定备

8、相互固定备相互固定备相互固定(如木材和玻璃钢等如木材和玻璃钢等如木材和玻璃钢等如木材和玻璃钢等)；金属和非金属之金属和非金属之金属和非金属之金属和非金属之间的固定；间的固定；间的固定；间的固定；金属和金属之间的固定。金属和金属之间的固定。金属和金属之间的固定。金属和金属之间的固定。可能用作紧固可能用作紧固零件的耐蚀金属有：铜零件的耐蚀金属有：铜(船钉和弯头螺栓船钉和弯头螺栓)、硅青铜、硅青铜、铝青铜铝青铜(略有脱铝腐蚀略有脱铝腐蚀)，镍铝占铜，镍铝占铜(NAB)(NAB)、炮铜、铜炮铜、铜镍合金、蒙乃尔合金镍合金、蒙乃尔合金(略有点蚀的可能性略有点蚀的可能性)、镍铬合金、镍铬合金、因科镍合金和

9、钛合金等。因科镍合金和钛合金等。耐蚀性较差的材料有：镀锌耐蚀性较差的材料有：镀锌(或镀镉或镀镉)的钢铁、不的钢铁、不锈钢、黄铜和锰青铜。其中黄铜和锰青铜易于脱锌，锈钢、黄铜和锰青铜。其中黄铜和锰青铜易于脱锌，发生事故，应尽可能避免把它用作紧固零件发生事故，应尽可能避免把它用作紧固零件(除非是除非是充分加砷的三七海军黄铜充分加砷的三七海军黄铜)。第一节 水下设备的防腐蚀w紧紧固固零零件件和和被被固固定定设设备备若若由由不不同同金金属属所所组组成成，则则应应注注意互相绝缘，以防止电偶腐蚀。意互相绝缘，以防止电偶腐蚀。w紧紧固固零零件件的的面面积积通通常常比比被被固固定定设设备备小小得得多多。为为了

10、了避避免免绝绝缘缘的的麻麻烦烦，通通常常，两两者者由由同同种种材材料料制制成成，或或者者，使使紧紧固固零零件件的的惰惰性性比比被被固固定定设设备备稍稍高高一一些些(四四种种金金属属的的电极电位不能差得太远电极电位不能差得太远)，举例如下表。，举例如下表。第一节 水下设备的防腐蚀7 7铝制舷外动力设备铝制舷外动力设备 铝铝铝铝制制制制船船船船只只只只通通通通常常常常使使使使用用用用铝铝铝铝制制制制船船船船外外外外发发发发动动动动机机机机等等等等动动动动力力力力设设设设备备备备，防防防防止止止止铝铝铝铝的的的的电电电电偶偶偶偶腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀是是是是十十十十分分分分重重重重要要要要的的的的，故故故

11、故应应应应注注注注意意意意下下下下列列列列各各各各点。点。点。点。整个船只不能使用含铜整个船只不能使用含铜(氧化亚铜氧化亚铜)的防污涂料。的防污涂料。宜用不锈钢制造螺栓及其他紧固零件。宜用不锈钢制造螺栓及其他紧固零件。铝船上不得使用铜合金。铝船上不得使用铜合金。木木船船和和玻玻璃璃钢钢船船上上有有时时如如使使用用铝铝制制船船外外动动力力设设备备，则则在在离离铝铝设设备备30306060厘厘米米范范围围内内不不能能有有铜铜合合金金设设备备或或紧紧固固零零件件。如如存存在在铜铜合合金金，必必须须在在铜铜合合金金外外涂涂敷敷环氧类绝缘漆。环氧类绝缘漆。比比铝铝惰惰性性大大的的设设备备(即即在在606

12、0厘厘米米以以外外处处)也也应应保保证证绝绝缘缘(例例如如冷冷却却水水竹竹中中应应使使用用橡橡胶胶接接头头，驱驱动动轴轴也也应应注注意绝缘意绝缘)。谨防电腐蚀，防止各种杂散电流进入设备中。谨防电腐蚀，防止各种杂散电流进入设备中。第一节 水下设备的防腐蚀 使使用用锌锌制制的的牺牺牲牲阳阳极极(只只能能防防止止电电偶偶腐腐蚀蚀，并并不不能能保护铝保护铝)，如发现耗尽，要及时更换。，如发现耗尽，要及时更换。正确使用防蚀油漆正确使用防蚀油漆(如环氧类及聚氨酯类，但不能如环氧类及聚氨酯类，但不能使用红丹之类含铅的防蚀油漆使用红丹之类含铅的防蚀油漆)及防蚀润滑油，同时及防蚀润滑油，同时必须注意铝的阳极氧化

13、表面处理。必须注意铝的阳极氧化表面处理。第二节 甲板上和船舱内的设备1 1甲板上的金属设备甲板上的金属设备 甲甲板板上上的的金金属属设设备备有有系系缆缆柱柱，绞绞车车，导导滑滑车车和和通通风风筒筒等等。这这些些金金属属设设备备对对耐耐蚀蚀性性的的要要求求稍稍低低于于水水下下设设备备，但但是是，装装饰饰性性方方面面的的设设备备要要求求则则稍稍高高于于水水下下设设备备。某某些些设设备备还还有有较严格的耐磨蚀性要求。较严格的耐磨蚀性要求。2 2驾驶台、支柱和救生索驾驶台、支柱和救生索 这些设备的常用材料是不锈钢、镀锌钢这些设备的常用材料是不锈钢、镀锌钢和铝合金等。镀锌钢管可用来制造驾驶台和和铝合金等

14、。镀锌钢管可用来制造驾驶台和支柱，但在焊接区可用热喷法重新镀锌，或支柱，但在焊接区可用热喷法重新镀锌，或者涂以富锌底漆。最后，者涂以富锌底漆。最后，在整个设备上涂布在整个设备上涂布在整个设备上涂布在整个设备上涂布含有适量锌的油漆，就可以保证多年无锈蚀。含有适量锌的油漆，就可以保证多年无锈蚀。含有适量锌的油漆，就可以保证多年无锈蚀。含有适量锌的油漆，就可以保证多年无锈蚀。3地滑车，仪表板和铰链等 地滑车(设在甲板上的滑车)及其和船上联结的铁链通常是镀锌的(但近来也有使用不锈钢链的)。在在出现锈蚀后，可以重新热熔浸镀锌。注意不要使用铜出现锈蚀后，可以重新热熔浸镀锌。注意不要使用铜制钩环。制钩环。4

15、起重桅杆 用用海海洋洋级级铝铝制制成成的的桅桅杆杆必必须须经经过过阳阳极极氧氧化化处处理理，并并必必须须注注意意防防止止电电偶偶腐腐蚀蚀。例如：在铝桅杆上若设置青铜的系缆柱，则必须使用塑料(或橡胶)填板绝缘，并使用不锈钢的螺栓固定，如图9-5所示。图9-5 青铜设备必须和铝桅杆或铝甲板绝缘5 5绳索和索具绳索和索具 1)1)绳索：海上绳索通常用镀锌钢丝或不锈钢丝所制成。绳索：海上绳索通常用镀锌钢丝或不锈钢丝所制成。2)2)夹夹索索螺螺旋旋夹夹具具：这这种种设设备备的的有有腐腐蚀蚀疲疲劳劳开开裂裂的的危危险险性性，还还可可能能在在绳绳索索和和夹夹索索螺螺旋旋夹夹具具之之间间出出现现异异种种金金属

16、属接接触触的的电电偶偶腐腐蚀蚀，以以及及因因设设计计不不良良，加加工工技技术术不不良良而而发发生生的的各各种种腐腐蚀蚀。在在壳壳体体入入口口处处附附近近的的有有螺螺纹纹的的轴轴部部最最易易发发生生断断裂裂，因因为为这这一一部部分分金金属属的的横横断断面面最最小小，应应力力也也比比较较集集中中。因因此此，选选用用的的夹夹索索螺螺旋旋夹夹具具应应和和绳绳索索相相匹匹配配。蒙蒙乃乃尔尔合合金金绳绳索索适适用用于于不不锈锈钢钢的的夹夹具具设设备备，而而镀镀锌的绳索只要用镀锌的螺旋和钩环即可锌的绳索只要用镀锌的螺旋和钩环即可。3)3)钩环：钩环材料既不能太软，也不能太脆，并应注钩环：钩环材料既不能太软，

17、也不能太脆，并应注意不要出现过高的负荷，否则易于因销钉弯曲而断裂。意不要出现过高的负荷，否则易于因销钉弯曲而断裂。4)4)柄脚和链板：这些部件需要长期的耐久性而不损坏，柄脚和链板：这些部件需要长期的耐久性而不损坏，故其强度应为绳索强度的许多倍，因而其尺寸也就应故其强度应为绳索强度的许多倍，因而其尺寸也就应大一些。大一些。第三节 船壳防腐蚀1 1钢制船壳钢制船壳 钢船成本低，通过钢船成本低，通过现代化的油漆技术、喷锌和喷现代化的油漆技术、喷锌和喷铝技术、阴极保护和防污技术，使锈蚀和生物吸附的铝技术、阴极保护和防污技术，使锈蚀和生物吸附的危害明显减轻，从而提高了钢船的实用价值危害明显减轻，从而提高

18、了钢船的实用价值。钢船强。钢船强度高，不易漏水。度高，不易漏水。船壳的钢板厚度以船壳的钢板厚度以4646毫米为宜，船舱用钢板厚毫米为宜，船舱用钢板厚度以度以2.532.53毫米为宜。毫米为宜。在船舷上，应谨防出现凹穴和积水坑，各种子平在船舷上，应谨防出现凹穴和积水坑，各种子平板的边缘都应倒去锐角磨去焊珠以保证油漆均匀分布。板的边缘都应倒去锐角磨去焊珠以保证油漆均匀分布。如图如图9-69-6，7-77-7和和7-87-8所示。所示。在在甲甲板板上上，应应尽尽可可能能减减少少附附设设装装置置的的个个数数，并并使使其其结结构构简简单单化化。最最好好的的钢钢船船应应是是看看上上去去清清洁洁而而无无杂杂

19、物物。支支柱柱的的四四周周不不应应有有障障碍碍物物(图图9-8)9-8)，以以便便进进行行排排除除积积水水、清清洗洗和和重重新新涂涂油油漆漆等等操操作作。所所所所有有有有设设设设备备备备的的的的螺螺螺螺栓栓栓栓不不不不要要要要直直直直接接接接固固固固定定定定在在在在甲甲甲甲板板板板上上上上，而而而而应应应应固固固固定定定定在在在在个个个个基基基基架架架架构构构构件件件件上上上上(图图9-5)9-5)。以便于在今后的检修中易于搬动这些设备。以便于在今后的检修中易于搬动这些设备。图9-6 不良的焊接处及未倒去的锐角使防蚀油漆不能充分发挥作用 上述防蚀设计原理可应用到船舱内部。上述防蚀设计原理可应用

20、到船舱内部。上述防蚀设计原理可应用到船舱内部。上述防蚀设计原理可应用到船舱内部。船舱内排船舱内排水特别重要。在船舱的纵向加强板间，所有空隙宽度水特别重要。在船舱的纵向加强板间，所有空隙宽度应在应在2525厘米以上，以免出现毛细管现象而积水。舱内厘米以上，以免出现毛细管现象而积水。舱内冷凝水珠，应能迅速流下，以防止结露腐蚀；船舱加冷凝水珠，应能迅速流下，以防止结露腐蚀；船舱加以通风可使冷凝的水珠很快干燥。以通风可使冷凝的水珠很快干燥。保保温温设设备备应应有有直直接接触触在在涂涂了了油油漆漆的的钢钢板板上上，保保温温设备和钢船先之间不应有间隙。设备和钢船先之间不应有间隙。钢船壳本身也易于发生电偶腐

21、蚀，钢船壳本身也易于发生电偶腐蚀，应防止钢船和应防止钢船和比它惰性的金属相接触。船内应让使用双线输电系统，比它惰性的金属相接触。船内应让使用双线输电系统，不得使用地线作回路，以防止电腐蚀。不得使用地线作回路，以防止电腐蚀。2 2铝制船壳铝制船壳 铝铝船船壳壳由由海海洋洋级级铝铝制制成成。现现代代的的海海洋洋级级铝铝在在海海水水中中及及海海面面上上的的腐腐蚀蚀速速度度不不大大，其其表表面面可可能能会会发发生生斑斑点点或或砂砂粒粒，但但只只要要涂涂布布适适当当的的油油漆漆就就能能避避免免这这种种腐腐蚀蚀。其其工工艺艺类类似似于于镀镀锌锌材材料料，即即脱脱脂脂、涂涂防防蚀蚀底底漆漆，再再涂涂普普通通

22、防防蚀蚀油油漆漆。船船内内比比较较干干燥燥的的部部位位可可以以不不涂涂油油漆漆，油油漆漆中中不不得得含含有有铅铅(例例如如红红丹丹漆漆不不能能用用)铜铜或或汞汞(含含铜铜和汞的防污涂料应禁用和汞的防污涂料应禁用)。w在铝船上不得设有木制甲板，否则会引起严重的腐蚀。在铝船上不得设有木制甲板，否则会引起严重的腐蚀。w防止电偶腐蚀对钒船最为重要。防止电偶腐蚀对钒船最为重要。任何比铝更加惰性的任何比铝更加惰性的金属设备金属设备(如龙骨，龙骨螺栓，推进器，转动轴，舵如龙骨，龙骨螺栓，推进器，转动轴，舵和海水旋塞等和海水旋塞等)都应该绝缘。其中推进器、舵、尾轴都应该绝缘。其中推进器、舵、尾轴套管和海水旋塞

23、等应尽可能由铝制成，以便节省这种套管和海水旋塞等应尽可能由铝制成，以便节省这种麻烦的绝缘工艺。麻烦的绝缘工艺。w在在水水面面上上及及在在甲甲板板上上的的异异种种金金属属之之间间也也必必须须进进行行电电绝绝缘缘。只只有有不不锈锈钢钢、蒙蒙乃乃尔尔合合金金和和镀镀锌锌制制品品在在适适当当条条件件下，可不必完全电绝缘。下，可不必完全电绝缘。w发发动动机机冷冷却却管管可可使使用用短短的的金金属属软软管管和和海海水水旋旋塞塞连连接接，整整个个发发动动机机在在安安装装时时应应和和船船壳壳绝绝缘缘。在在电电气气设设备备方方面面，应安装双线输电系统，而预防电腐蚀也十分重要。应安装双线输电系统，而预防电腐蚀也十

24、分重要。w燃燃料料箱箱和和水水箱箱可可以以和和船船壳壳直直接接联联接接而而不不涂涂油油漆漆，但但在在顶部应放一块活动板，以便每几年清洗一次。顶部应放一块活动板，以便每几年清洗一次。w铝铝船船不不能能和和钢钢制制栈栈桥桥及及钢钢的的海海洋洋浮浮桥桥或或码码头头设设备备相相互互有有电电接接触触。更更不不能能停停泊泊在在包包铜铜皮皮的的船船只只附附近近。使使用用塑塑料的护板或合成纤维的绳索有助于这种绝缘作用。料的护板或合成纤维的绳索有助于这种绝缘作用。w铝的腐蚀疲劳性能比钢差，易于发生疲劳开裂。铝的腐蚀疲劳性能比钢差，易于发生疲劳开裂。在推在推进机的上部支板上，系链钩上或发动机的支架上都易进机的上部

25、支板上，系链钩上或发动机的支架上都易于发生腐蚀疲劳开裂现象。于发生腐蚀疲劳开裂现象。w铝船壳用焊接制造或用铆钉法制造，取决于其所选用铝船壳用焊接制造或用铆钉法制造，取决于其所选用的铝合金类型。的铝合金类型。若用铆钉法接合，应绝对不允许有水若用铆钉法接合，应绝对不允许有水进入接缝处或铆钉头下，否则就会不断地从夹缝中渗进入接缝处或铆钉头下，否则就会不断地从夹缝中渗出粘性白色胶状的腐蚀产物，不久就会使船发生灾难。出粘性白色胶状的腐蚀产物，不久就会使船发生灾难。为此，在接缝处及铆钉头下应使用一种柔性的密封材为此，在接缝处及铆钉头下应使用一种柔性的密封材料料(PRC)(PRC)进行充填。把此密封材料涂敷

26、在接缝区后，进行充填。把此密封材料涂敷在接缝区后，应在其尚未干燥固化前就进行铆钉接合工艺应在其尚未干燥固化前就进行铆钉接合工艺(湿铆法湿铆法)。这种工艺是铝船制造业中的最关键性的技术之一。这种工艺是铝船制造业中的最关键性的技术之一。第四节 发动机的防腐蚀1 1防止冷却水的腐蚀作用防止冷却水的腐蚀作用 发发动动机机的的冷冷却却有有直直接接冷冷却却和和间间接接冷冷却却两两种种类类型型。直直接接冷冷却却法法是是用用水水泵泵直直接接把把海海水水打打入入发发动动机机组组内内部部进进行行冷冷却却。间间接接冷冷却却法法是是将将循循环环的的液液体体在在发发动动机机内内加加热热后后，流流经经热热交交换换器器管管

27、道道内内部部，被被管管外外的的水水流流所所冷冷却却，再再循循环环流入发动机组内部起冷却作用流入发动机组内部起冷却作用.直直接接冷冷却却式式的的海海上上用用低低速速发发动动机机通通常常由由铸铸铁铁组组成成。水水流流通通道道非非常常宽宽大大，以以防防止止淤淤塞塞；水水道道管管壁壁也也非非常常厚厚，具具有有极极大大的的腐腐蚀蚀余余地地。发发动动机机冷冷却却水水通通道道的的防防蚀蚀措措施施有有二二：其其一一是是把把一一个个锌锌制制的的牺牺牲牲阳阳极极用用螺螺旋旋固固定定到到铸铸铁铁通通道道内内，待待此此阳阳极极即即将将完完全全腐腐蚀蚀时时，应应及及时时更更换换新新的的阳阳极极；其其二二是是在在船船只只

28、停停泊泊时时，应应先先用用淡淡水水冲冲洗洗此此种种通通道道，然然后后用含缓蚀剂的防锈溶液进行冲洗。用含缓蚀剂的防锈溶液进行冲洗。间间接接法法所所使使用用的的热热交交换换器器可可以以由由含含砷砷和和锡锡的的海海军军黄黄铜铜组组成成，或或使使用用其其他他能能抵抵抗抗流流动动腐腐蚀蚀的的合合金金所所组组成成。在在闭闭路路循循环环系系统统中中的的冷冷却却水水通通常常由由淡淡水水、缓缓蚀蚀阻阻垢垢剂剂、防防污污剂剂和和防防冻冻剂剂等等所所组组成成。应应用用这这种种热热交交换换器器可可以以使使发发动动机机在在较较高高的的温温度度环环境境中中进进行行运运转转，这这种种高高温温有有利利于于延延长长发动机的寿命

29、和减少噪音。发动机的寿命和减少噪音。2 2气缸防腐蚀气缸防腐蚀w船船只只的的气气缸缸如如被被腐腐蚀蚀，后后果果将将更更严严重重。故故在在发发动动机机暂暂停停运运转转时时，每每一一个个气气缸缸中中都都应应注注入入防防锈锈润润滑滑油油，然然后后把把所所有有的的入入口口和和排排气气的的支支管管紧紧紧紧密密封封，不不能能比比氧氧气气和和海水进入。海水进入。w对对于于汽汽油油发发动动机机，可可通通过过气气缸缸的的火火花花塞塞孔孔注注入入防防锈锈润润滑滑油油，每每个个气气缸缸的的润润滑滑油油注注入入量量约约一一茶茶匙匙，注注入入润润滑滑油油后后应应使使发发动动机机运运转转片片刻刻，使使润润滑滑油油在在气气

30、缸缸的的内内膛膛中中均均匀匀地地分分布布。对对于于柴柴油油机机，则则可可由由入入口口支支管管注注入入润润滑滑油油，也也需需要要运运转转片片刻刻，但但柴柴油油机机空空转转时时间间不不宜宜太太长长，否则就会使润滑油烧去而失去作用。否则就会使润滑油烧去而失去作用。w使用某些特种燃料油作为燃料可以减少发动机的腐蚀。使用某些特种燃料油作为燃料可以减少发动机的腐蚀。3 3管道和旋塞管道和旋塞w靠近发动机处的管道上应接一根橡胶软管，既可防止靠近发动机处的管道上应接一根橡胶软管，既可防止振动引起的腐蚀疲劳开裂，又可防止异种金属的电偶振动引起的腐蚀疲劳开裂，又可防止异种金属的电偶腐蚀。腐蚀。w海海水水旋旋塞塞的

31、的过过滤滤网网不不能能用用黄黄铜铜制制成成，因因黄黄铜铜脱脱锌锌腐腐蚀蚀后后此此过过滤滤网网会会被被撕撕碎碎并并被被吸吸入入海海水水泵泵中中，不不仅仅失失去去了了作作用用，反反而而引引起起管管道道堵堵塞塞。故故在在此此处处应应使使用用纯纯铜铜过过滤滤网为宜。网为宜。w海海水水泵泵易易于于因因流流砂砂而而磨磨蚀蚀，也也易易于于空空蚀蚀及及受受高高速速海海水水的的冲冲击击腐腐蚀蚀，它它应应由由耐耐蚀蚀铸铸铁铁制制成成。不不锈锈钢钢的的水水泵泵轴轴易易于于发发生生点点蚀蚀，且且堆堆以以被被水水泵泵的的壳壳体体所所阴阴极极保保护护。故故这这种种水水泵泵不不宜宜选选用用，特特别别是是其其轴轴不不能能用用

32、低低级级的的不不锈锈钢钢制造，制造，4 4排水管和排气管排水管和排气管w冷冷却却水水的的排排出出管管应应尽尽可可能能短短而而直直，但但也也可可用用橡橡胶胶管管进进行行排排水水，既既可可避避免免海海水水腐腐蚀蚀和和疲疲劳劳，也也可可以以减减小小振振动动和和噪噪音音。汽汽油油发发动动机机上上安安装装的的排排水水管管(或或排排气气管管)还还可可以以用用铸铸铁铁、镀镀锌锌钢钢材材，黄黄铜铜、铜铜，青青铜铜或或不不锈锈钢钢所所制制成成，对对于于柴柴油油机机的的排排放放管管，则则应应避避免免使使用用青青铜铜或或黄黄铜铜，因因为为柴柴油油机机所所排排出出的的烟烟雾雾对对铜铜合合金金有有腐腐蚀蚀作作用用，故故

33、柴柴油机排放管应使用生铁、镀锌钢或不锈钢为宜。油机排放管应使用生铁、镀锌钢或不锈钢为宜。w排气管所排出的热盐水及高温废气的混合物的腐蚀性排气管所排出的热盐水及高温废气的混合物的腐蚀性极强，只有耐蚀合金制的排气管才能具有较长的寿命。极强，只有耐蚀合金制的排气管才能具有较长的寿命。w注注入入废废水水的的弯弯头头的的金金属属最最易易发发生生腐腐蚀蚀。除除了了前前述述各各种种腐腐蚀蚀因因素素外外，还还会会受受到到冲冲击击腐腐蚀蚀。这这种种冲冲击击腐腐蚀蚀与与冲冲击击角角度度有有关关，故故在在设设计计弯弯头头造造型型时时应应尽尽可可能能使使其其接接近近流流线线型型。这这种种弯弯头头最最好好由由耐耐蚀蚀性

34、性优优良良的的镍镍基基合合金金制制造造，最最适适用用的的有有因因科科罗罗依依825(Incoloy 825(Incoloy 825)825)和和因因科科镍镍625(Inconel 625)625(Inconel 625)等。等。w在在船船只只停停泊泊时时，这这些些排排放放管管道道也也应应和和发发动动机机在在一一起起用用淡淡水水清清洗洗和和用用防防蚀蚀油油处处理理，才才能能延延长长共共处处用用寿寿命命。排排放放管管道道的的凹凹进进处处应应有有一一个个排排水水孔孔，以以防防止止管管内内积积水水。橡橡胶胶管管和和塑塑料料管管常常用用作作消消音音器器，以以减减少少噪噪音音，防防止止腐腐蚀疲劳。蚀疲劳。

35、5 5燃料油箱和油管燃料油箱和油管根根本本的的解解决决办办法法是是使使用用其其有有优优良良的的阻阻燃燃性性，韧韧性性和和耐耐蚀蚀性的材料来制造燃料油箱。性的材料来制造燃料油箱。w油油箱箱宜宜用用焊焊接接法法制制造造，而而不不要要用用铆铆接接，因因铆铆钉钉联联接接易易于发生缝隙腐蚀，也易于漏油而导致火灾。于发生缝隙腐蚀，也易于漏油而导致火灾。w焊焊接接型型不不锈锈钢钢看看来来是是目目前前最最理理想想的的油油箱箱材材料料，但但油油中中总有些水分，聚集在底部的低洼处，易于引起点蚀。总有些水分，聚集在底部的低洼处，易于引起点蚀。w燃燃料料油油管管道道应应由由可可以以退退火火的的无无缝缝铜铜管管、铜铜镍

36、镍合合金金管管或或不不锈锈钢钢管管制制造造。在在铝铝船船上上则则宜宜用用铝铝合合金金管管，不不能能使使用用缝缝管管，管管道道也也不不宜宜焊焊接接，这这是是由由于于焊焊缝缝熔熔点点低低，着着火火危险大，而且焊缝处易于发生腐蚀疲劳开裂。危险大，而且焊缝处易于发生腐蚀疲劳开裂。6 6水箱水箱w水水箱箱腐腐蚀蚀的的危危险险性性远远比比油油箱箱小小得得多多。制制造造水水箱箱材材料料可可以以是是橡橡胶胶、玻玻璃璃钢钢，不不锈锈钢钢、铜铜和和镀镀锌锌钢钢板板等等。若若用用普普通通钢钢板板制制造造水水箱箱，其其内内部部应应涂涂布布无无毒毒的的防防蚀蚀涂涂料料，水箱外部也当然要使用油漆保护。水箱外部也当然要使用

37、油漆保护。7 7电气设备电气设备w海海洋洋中中含含盐盐的的大大气气非非常常易易于于腐腐蚀蚀电电气气设设备备，所所有有电电气气开开关关，熔熔丝丝盒盒和和灯灯座座等等设设备备中中都都应应避避免免使使用用任任何何一一种种黑黑色色金金属属。海海上上电电缆缆通通常常使使用用聚聚氯氯乙乙烯烯绝绝缘缘。电电缆缆应应保持清洁，远离热源保持清洁，远离热源(排气管、炉子和烘箱等排气管、炉子和烘箱等)，远，远w离离一一切切易易于于磨磨损损及及易易于于受受冲冲击击的的地地方方。电电缆缆也也不不应应穿穿过过任任何何燃燃料料系系统统的的下下部部，还还要要避避免免电电火火花花引引起起的的着着火火危险。危险。w对于海洋中使用

38、的电气设备，都必须使用磁铁检验证对于海洋中使用的电气设备，都必须使用磁铁检验证实无铁后才能使用实无铁后才能使用.8 8舷外发动机舷外发动机w 在发动机停止运转时，其内外均应仔细地用淡水冲在发动机停止运转时，其内外均应仔细地用淡水冲洗，否则就会有腐蚀产物从积存海水的缝隙中渗出。洗，否则就会有腐蚀产物从积存海水的缝隙中渗出。清洗时应把发动机开动片刻，充分洗除盐晶，防止海清洗时应把发动机开动片刻，充分洗除盐晶，防止海盐吸湿而形成严重的腐蚀。清洗后应注入防锈润滑油，盐吸湿而形成严重的腐蚀。清洗后应注入防锈润滑油，在船只停泊时，应使发动机翘起，使其大部分支架高在船只停泊时，应使发动机翘起，使其大部分支架

39、高于水平面，这样可避免防锈润滑油被海水所沾污，还于水平面，这样可避免防锈润滑油被海水所沾污，还可避免污损生物的吸附和电蚀。可避免污损生物的吸附和电蚀。w不不能能用用塑塑料料薄薄膜膜覆覆盖盖发发动动机机机机头头，因因为为这这样样就就会会形形成成一一种种“腐腐蚀蚀性性温温室室”，薄薄膜膜底底下下温温度度高高，湿湿度度大大，故故腐腐蚀蚀速速度度快快，这这样样就就会会使使发发动动机机很很快快破破坏坏。故故宜宜用用帆帆布布遮遮盖盖机机头头，而而且且在在帆帆布布下下应应留留有有空空隙隙，以以便便保保持持通通风风，降降低低温温度度和和湿湿度度。齿齿轮轮箱箱应应使使用用高高效效防防锈锈润润滑滑油油保护。保护。

40、第五节 平台腐蚀概况 一、平台腐蚀概况一、平台腐蚀概况w平台建筑在海洋中要经受比较严重的海水腐蚀。因此，在设计和选择平台的设备结构元件时，必须考虑到因腐蚀而引起的误差。w近海平台的防蚀保护的主要困难之一是：整个平台架的腐蚀速度是不均匀的。如前所述，海洋环境可分成海上大气区，飞溅区，潮差区，全浸区和海底淤泥区五大区，如图79所示(以低碳钢为材料)。w w最最最最通通通通用用用用的的的的防防防防蚀蚀蚀蚀方方方方法法法法是是是是：在在在在海海海海上上上上大大大大气气气气区区区区用用用用防防防防蚀蚀蚀蚀涂涂涂涂料料料料保保保保护护护护；在在在在飞飞飞飞溅溅溅溅区区区区和和和和潮潮潮潮差差差差区区区区使

41、使使使用用用用蒙蒙蒙蒙乃乃乃乃尔尔尔尔合合合合金金金金包包包包套套套套(或或或或重重重重防防防防蚀蚀蚀蚀涂涂涂涂料料料料，玻玻玻玻璃璃璃璃钢钢钢钢包包包包套套套套或或或或橡橡橡橡胶胶胶胶包包包包套套套套等等等等)；在在在在全全全全浸浸浸浸区区区区则则则则联联联联合合合合使使使使用用用用阴阴阴阴极极极极保保保保护护护护法法法法(电电电电化化化化保保保保护护护护)和和和和防防防防蚀蚀蚀蚀涂涂涂涂料料料料；在在在在泥泥泥泥下下下下区区区区，除除除除了了了了也也也也在在在在阴阴阴阴极极极极保保保保护护护护作作作作用用用用下下下下外外外外，也也也也可可可可以以以以在在在在钢钢钢钢桩桩桩桩外外外外部部部部

42、套套套套以以以以钢钢钢钢管，钢桩和钢管之间充填适当的缓蚀剂。管，钢桩和钢管之间充填适当的缓蚀剂。管，钢桩和钢管之间充填适当的缓蚀剂。管，钢桩和钢管之间充填适当的缓蚀剂。w美国腐蚀工程师协会标准RP-01-76规定了固定式钢结构平台飞溅区腐蚀的控制方法：包覆蒙乃尔400合金(厚1.02毫米)。覆盖硫化的氯丁橡胶(厚613毫米)。覆盖充填了砂子的树脂胶泥(环氧树脂或不饱和聚酯树脂，厚5毫米)。增加钢的厚度(13毫米)。用涂层(厚250500微米)保护，因此法不能长期有效，故现在改用更厚的新型的超重防蚀涂料。图图9-9 9-9 海上平台腐蚀与海上腐蚀的五大区海上平台腐蚀与海上腐蚀的五大区w在北海的平

43、台，最常见的局部腐蚀现象为电偶腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂和微生物腐蚀四方面。例如：点蚀的速度可以为般腐蚀速度的1050倍。此外，在焊缝区或油漆脱落地区，还可能发生如图9-10所示的晶间腐蚀，引起开裂。图图9-10 9-10 漆下晶间腐蚀漆下晶间腐蚀1、2漆膜缺陷；3晶界；4晶间腐蚀；5一般腐蚀 w通常温度每升高30，腐蚀速度就会增加一倍，北海气温虽不高，但海底石油或天然气受地热的影响，在开采初期的温度可能很高，促进钢管外表面的海水腐蚀钢管外部。w北海油田的实践证明：海生物的沾污要促进腐蚀，对于防蚀是不利的，其原因有5点：在飞溅区和潮差区，海水常滞留在金属表面；使防蚀涂料被破坏；可能形成缺氧的局部

44、腐蚀；引起氧气浓差电池腐蚀；阻碍阴极保护系统，发挥防护作用。图图9-11 海水流速海水流速对钢对钢材腐材腐蚀蚀的影响的影响w二、平台所使用的材料二、平台所使用的材料w在北海油田，80%的设备结构都使用低碳钢或中强度钢制造。高强度的低合金钢的应用正在增长中，然而，氢脆危险限制了高强度钢材的应用。冷轧钢，锻钢和铸钢在北海都有应用。在海洋大气区中所适用的新研制的耐蚀性较好的耐候性钢材，在近海工程中迄今尚未广泛采用，但今后有可能推广。w不锈钢是依靠表面形成的氧化物层而具有耐蚀性的，这层氧化膜在富氧的海水中易于维持其完整性。为此，海水流速应大于1.22米秒。然而对海上石油平台来说，海水通常是流速极低或停

45、滞不动的，故不锈钢易发生点蚀和缝隙腐蚀，引起损坏。通常，不锈钢的全面腐蚀速度不大，其点蚀速度应低于1厘米年才可在油田区使用。不锈钢常用于海上石油器械中管道，燃料油管和天然气管道(包括立管)，液压器中的油管。已实用的品种有含13%铬的铁索体不锈钢，铁素体奥氏体双相不锈钢及奥氏体不锈钢等，也有用不锈钢制造海水泵或其他的设备的。w对于大型的水泵，在铸铁中常添加镍以改善它的耐蚀性。w在海洋工程中，铜基合金的应用已有较长的历史，如水泵零件、阀门、热交换器和冷凝器等都可能用铜合金制造。用于近海工程的铜基合金大致上分为铜镍合金、青铜和黄铜三种。w常用的铜镍合金牌号为Kunifer 10(88%铜，10%镍，

46、15%铁和10%锰)和Kunifer：30(68%铜，30%镍，1-5%铁，1.5%锰)。这些合金主要用作近海海水管道。铜镍合金在海水中的腐蚀速度低达0.02毫米年，而且很少有缝隙腐蚀点蚀的倾向。在合金中加入少量的铁(1.0一1.8%)可以使具有优良的耐蚀性(见前文)，但其海水流速极限为4米秒，超过此极限，铜镍合金会发生点蚀和冲击打腐蚀。近年来发展了16Ni-0.4Cr-余量Cu，流速可达7.5米秒，w含镍量为10%的铜镍合金主要用作冷却设备的管道、海上消防设备、喷水设备、水的入口管道和海水钻探机的供水管等，w黄铜和青铜常用来制造阀门、泵类和螺旋桨，用于高速流动或涡流状态的海水环境中。常用的是

47、镍铝青铜、铝青铜、锰青铜、CT青铜、M青铜、三七黄铜、四六黄铜、三七海军黄铜和炮铜，其中黄铜通常加砷作阻蚀剂。w应用于海上的铜合金铸件外壳或管道的厚度应为12.725.4毫米。这样，10毫米/年的腐蚀速度就仍在此种设备的允许公差范围之内。铜合金设备若在静止的海水中进行操作其主要的腐蚀形式是缝隙腐蚀和冲蚀。为防止阀门腐蚀，可以在设计阀门壳体时，在内部设置一个有阴极保护作用的牺牲阳极，也可在阀门内部设置橡胶内衬。w镍基合金的防蚀原理类似于不锈钢，但在低流速的海水中镍基合金的点蚀没有不锈钢那样严重，最常用的镍基合金是蒙乃尔合金400。英国标准BP规定，对于所有立管都至少要包覆3毫米厚的蒙乃尔合金。蒙

48、乃尔合金包覆还有一个优点：因海洋石油平台80%的部件都是钢材制造，大面积钢铁对蒙乃尔合金有天然的阴极保护作闲可使蒙乃尔合金包套在整个平台建筑中处于阴极地位。蒙乃尔合金还用来制造小口径的海水管道，因为此类管道中海水的流速太高，已不宜使用镍铜合金制造，就采用了蒙乃尔镍铜合金。w钛和钛合金是海水冷却的热交换器理想的材料。钛的点蚀、缝隙腐蚀和空蚀的可能性都不大。其缺点是成本高和难以焊接。第六节 阴极保护法 1、概说 w阴极保护是用于全浸区近海钢结构的最重要的防蚀技阴极保护是用于全浸区近海钢结构的最重要的防蚀技术。术。如设计正确，一个阴极保护系统能有效地防止由于均匀腐蚀和局部腐蚀所引起的任何损坏。对近海

49、结构来说，阴极保护对防止焊缝和热影响区的优先腐蚀特别重要。阴极保护还能使金属结构的初始疲劳强度保持不变，不再因海水的腐蚀疲劳作用而下降，从而避免了开裂危险。正确设计的阴极保护系统使海水中材料的疲劳裂缝的成长速度大为降低。w在初期，北海油田套用了早先在墨西哥湾的纠尔夫(Grulf)海上油田已沿用多年的阴极保护系统的“成熟”经验。不料，在北海区的设备的腐蚀速度和腐蚀损失都比原来预计的要大得多和严重得多。表9-1说明了两个海域的设计标准的区别。w在初期，北海油田套用了早先在墨西哥湾的纠尔夫(Grulf)海上油田已沿用多年的阴极保护系统的“成熟”经验。不料，在北海区的设备的腐蚀速度和腐蚀损失都比原来预

50、计的要大得多和严重得多。表9-1说明了两个海域的设计标准的区别。w阴极电流密度直接正比于钢表面上氧的还原速度。这一反应是扩散控制的，因此它取决于溶解氧的含量和在钢材表面上的扩散物的对流情况。表表9-1 9-1 两个油田阴极保护设计的标准比较两个油田阴极保护设计的标准比较w牺牲阳极保护失灵，多数情况下是由于电流密度不当或其分布不均匀所引起，仅少数事例与阳极的材料有关。当然，若阳极材料发生了晶间腐蚀或其他局部腐蚀，其电流输出量就会下降，埋于海泥下的铝阴极，必须防止它因钝化而减少电流量。w外加电流法的电压易于控制到最优化。若牺牲阳极法对近海结构的整体产生不利影响时，外加电流法就能充分显示其优越性。此