机舱海水管路防腐蚀探讨及设计

刘耸善 白一喆

摘 要：本文根据不同船舶的设计特点，提出了船舶设计过程中机舱海水管路防腐蚀的设计方案及防护措施，对船舶的初期设计以及提高船舶运营过程中维护和保养的经济性具有一定的参考意义。

关键词：防腐蚀；性能参数；设计；经济性

引 言

船舶机舱区划有蒸汽、淡水、海水、货油、滑油等多种类型的管路，由于海水特性、系统使用工况复杂，管内流体特性、及防腐工艺技术条件的约束，海水管路上时常有腐蚀问题导致的故障发生，与船厂售后部门处理起来十分棘手。因此，对海水管路腐蚀特点进行分析总结，开拓使用新型的耐腐蚀材料，探讨合理设计对策，对新造船初期谈判时切实解决海水管选材问题具有较强的现实意义。

1 机舱海水管路腐蚀典型实例

现对我司运营油轮的海水管系相关AS项目进行梳理调查，发现一些设备如空冷器发生腐蚀故障相对频次较高，在内部防腐措施相同的前提下，有一定共性，近年发生的海水管系故障列表如下：

1.1 海水管穿孔腐蚀

XE036船AirCLR冷却主机空冷器海水侧出口管腐蚀穿孔，孔径达17mm，已无法再继续使用。XE038船压载泵出口海水管路也同样发生孔蚀，从外观看，管路侧面有明显穿孔，内弯处有大面积腐蚀产物。

1.2 海水管法兰面处间隙腐蚀

根据腐蚀相态基本理论判断此类腐蚀应属于间隙腐蚀，推测其形成原因是管路上螺栓未完全上紧，导致法兰密封面海水泄漏，与在法兰外边缘未涂塑处的金属直接接触而发生腐蚀。

1.3 冷却器海水出口支管全面腐蚀

10000TEU船运营期间，船员反馈中央淡水冷却器海水出口支管化学反冲洗座严重腐蚀，从外观看，整段支管已被全面腐蚀；后提供可更换管材，至现在没有再出现二次反馈。此处海水管路同样设计为涂塑管，后经确认，船员反馈该故障管路内部涂层已遭破坏，。其腐蚀原因应是管路支管涂层遭到破坏后，海水与金属管壁直接接触而发生进一步腐蚀，涂层被破坏的支管实际充当牺牲阳极的角色，更加剧腐蚀。

2 机舱海水管路腐蚀机理

海水管主要组成部分主要是金属材料。按金属腐蚀机理不同，腐蚀可分为化学腐蚀与电化学腐蚀。金属腐蚀的机理相同，但在不同的实际环境下，其腐蚀形态不同。

2.1 船舶海水管系腐蚀因素及分析

海水一般含盐量为3.2～3.7%，通常取3.5%（相应氯度为19%）作为大洋性海水的平均盐度。海水是典型的电解质，是一种复杂的多种盐类的平衡溶液，经常遇到的海水腐蚀形态有电偶腐蚀、点蚀、溃疡腐蚀、缝隙腐蚀、冲刷腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳。在海水环境下的腐蚀比较苛刻，是造成恶性事故和缩短使用寿命的主要原因，它是典型的电化学腐蚀类型。

2.2 盐 度

盐度是指100克海水中溶解的固体盐类物质的总克数。一般在相通的海洋中总盐度和各种盐的相对比例并无明显改变，但海水的鹽度波动却直接影响到海水的比电导率，比电导率又是影响金属腐蚀速度的一个重要因素，同时因海水中含有大量的氯离子，破坏金属的钝化，所以很多金属在海水中遭到严重腐蚀。

2.3 含氧量

海水腐蚀是以阴极氧去极化控制为主的腐蚀过程。海水中的含氧量是影响海水腐蚀性的重要因素。氧在海水中的溶解度主要取决于海水的盐度和温度，随海水盐度增加或温度升高，氧的溶解度降低。如果完全除去海水中的氧，金属是不会腐蚀的。

3 机舱海水管路防腐蚀设计

海水管系管材防腐的防护是非常复杂的问题，从影响船舶海水管路腐蚀的原因中可以看出，船舶海水管路的腐蚀是诸多因素叠加的结果，消除一个腐蚀原因，只能部分地改善管道的腐蚀状况，不能完全解决问题。我司出现AS状况后，一般也以提供备品作为解决问题的手段，欠缺对问题发生原因进行深入分析的步骤。而船舶海水管系防腐蚀问题是个综合性问题，需结合理论及实践总结综合考虑影响的管路腐蚀的主要因素，诸如设计、工艺、环境和使用维护等。现将影响管路腐蚀的设计因素论述如下：

3.1 合理选材

通常情况下，船舶海水管系选择的材料本身要具有良好的抗腐蚀性能。目前国内船舶上的海水系统管路主要还是用金属材料。在选材时，要依据以下几个原则：

（1）材料的力学性能要满足使用要求（船级规范有明确要求）；

（2）材料的化学稳定性满足使用要求（船级规范

有明确要求）；

（3）材料的热稳定性要满足使用要求（使用温度的要求）；

（4）材料使用持久性、可靠性；

（5）材料的可加工性；

（6）材料的经济性。

3.2 合理设计

海水（尤其是含盐量和含砂量高的海水）在管系中流动，将加速管系的腐蚀和磨蚀，主要原因为：

①海水对金属表面的直接冲撞或摩擦；

②加强了氧的去极化效应，增加了电偶腐蚀；

③海水中夹带泥砂等杂质，造成对管系表面的冲撞或摩擦，或破坏了管系表面所形成的保护膜，加速了海水管系的腐蚀。

鉴于以上影响因素，设计时，必须考虑相应管材、管径所适用的许用流速标准值。在条件允许的情况下，可以采用扩大管径，减小流速，将海水流速按已有设计经验适当降低，以及改进弯曲半径等措施，以改善管系腐蚀状况。

4 不足与展望

影响船舶管路海水管系防腐蚀问题相当复杂，要解决须充分了解腐蚀情况及根本原因，因此，海水管路防腐过程涉及到设计过程、施工安装过程、及使用维护环节等多方面考虑，须进行综合预防。

我司对诸如管路上外加电流防腐蚀的方式（业界已有使用实绩），还没有使用经验，我们将对海水管路防腐蚀领域的发展动向需持续关注，充分利用船厂实时建造船舶的优势，将最新研究成果择机运用至实船设计、运营中去，提高船舶机舱管路系统运行的稳定性，优化系统维护和保养的经济性。

参考文献

[1]陈海燕，朱有兰.B10铜镍合金在NaCl溶液中腐蚀行为的研究.广州工业大学材料与能源学院，腐蚀与防护，2006.

[2]黄桂桥.不锈钢在海洋环境中的腐蚀.钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所，腐蚀与防护，1999.