船舶机舱海水管路防腐蚀设计研究

郭伟

海装沈阳局 辽宁沈阳 110000

对船舶机舱进行分析，发现其配置了蒸汽、淡水、海水等诸多类型的管路，其状态关系着机舱运行效率与安全性，故而确保各类管路在较长时间内维持高性能具有很大现实意义。但生产实践中，在海水属性、系统应用工况条件复杂多变、管中液体属性及防腐工艺水平等诸多因素的影响下，海水管路投用时被腐蚀的情况时有发生，很可能干扰机舱业务正常推进过程，增加船舶后期运维成本。故而，应积极探查引起海水管路腐蚀的原因，在管路设计层面上加强完善措施的应用，实现对腐蚀问题的有效预防与控制。

1 海水管路腐蚀的因素

1.1 管路材质

管路自身的化学组分、表层理化性质即工艺程序等均影响其在海水内的耐腐蚀性。当下，镀锌钢、紫铜、钛合金等是制造海水管路的原料，其中以紫铜应用率更高。紫铜材料在强度、韧性、耐冲击性与腐蚀性方面不占优势，且对海水流速较为敏感，因焊料内锌成分占比较高，故而在焊接时容易出现脱锌腐蚀情况，增加管路内弯接头等处烂穿等情况发生的风险。

1.2 海水流速

在规划设计传播动力系统管路时，一定要顾及海水流速形成的影响，这主要是由于海水会通过冲蚀、气蚀作用于管路。海水中可能夹杂着泥沙，对管路形成更大的冲蚀效应，促进管路表面氧化膜机械应力改变过程，一旦氧化膜脱落，就会使管路直接暴露在腐蚀性环境内。与此同时，大量氧分子聚集于管路表层，会诱导极化效应，加速管路腐蚀过程[1]。

1.3 结构设计

在设计管路结构时，要重点分析焊接工艺对其耐腐蚀性形成的影响。依照部位的不同焊缝有母材区、焊缝区及热影响区。焊接阶段会形成较大的机械应力，提高管路应力腐蚀的概率，若焊缝区表面凹凸不平，则容易形成紊流，造成管路局部CI-浓度明显上升，出现缝隙腐蚀；而对于热影响区而言，其可能还会造成管路化学组分、组织等不均匀分布，成因通常是焊接处理时管路短时间内吸取大量热能导致的，该区域通常会形成晶间腐蚀。

1.4 环境条件

温度、海水酸碱度等指标影响管路的腐蚀程度，其中CI-与溶解氧发挥主要作用，溶解氧诱导管路表层氧化膜形成过程，CI-则起到分解氧化膜的作用。伴随海水温度上升过程，其内的溶解氧含量有降低趋势，但导电率上升，此时金属稳定电势逐渐摆脱正方向，腐蚀电流增加，使管路腐蚀过程加速、加剧。

2 机舱海水管路防腐蚀设计方法

2.1 科学选材

大部分情况下，需选用抗腐蚀性能优良的材料生产制造海水管路，金属材料是我国

船舶海水管路的主要材料。在选材过程中，需秉持如下几点原则[2]：（1）材料持有的力学性能要符合机舱使用要求；（2）材料的化学稳定性达标；（3）具体应用材料时，其要具备一定持久性、可靠性；（4）材料具备可加工、改造、升级的属性；（5）低成本性。

在具体选材实践中，应重视不同管材限制流速的最大值。一些管材对海水流动的敏感度偏差，面对以上情况，可以酌情增加海水流速，比如可以把90-10铜镍合金以及镀锌钢管材提升到4m/s。

2.2 确保结构设计的合理性

在规划设计管路时，应尽量规避因设计与安装部位欠缺合理性而引起腐蚀的问题，推荐选用直管与标准构件，少用套管连接方式。整体分析，需给予如下几方面一定重视[3]：

一是设计管路时最好采用最小路径，最好不使用弯管。若存在必须采用弯管的情况，那么尽量维持弯管外周径的统一性。不同弯管端间采用直管段延展，要求其延展长度大于管径的1.5～2倍，借此方式减轻海水对弯头位置形成的冲击力。

二是加强管路接头个数的控制，特别是可反复拆卸组装的接头，将对海水流动过程形成的扰动程度，降低管路被腐蚀的风险。

三是尽量减少联结材质不同的管路构件，若遇到特别状况时，则建议增设配套工艺，比如增添电缆绝缘隔离层，以延迟接触性腐蚀。

2.3 表面涂层保护

过滤离子是涂层的主要作用之一，其利用自身较高的阻抗属性，延迟阴、阳极之间电子转移过程。涂层还有减缓氧分子侵袭过程的作用，进而延迟金属被腐蚀的进度。当下，表面涂层与改性技术已经被用于海水管路设计领域中，其应用原理是将耐腐蚀性较强的金属涂擦在管材表面，并在管材做磷化、氧化处理，借此方式使管材表面和海水介质之间实现物理隔离，以减缓金属的腐蚀程度。当下，国内多采用镀锌、渗锌作为钢质管材表面主要的防腐措施。

从安装的视角出发，船舶机舱中部分位置调换备用型管材的过程较为繁琐，针对以上情况可以应用内壁涂塑的无缝钢管，但不推荐应用不锈钢管，主要是因不锈钢管发生点蚀的概率偏高。涂塑，就是依照预设的工艺程序，在特殊器械的协助下，把某种防腐有机材料以粉末形式匀称的熔接到管路内壁，经配套工艺处置后，使管路内壁形成单层顺滑的保护层。该种涂层的作用是隔离金属和海水介质，较为全面的保护管路，延长其使用寿命。

3 结语

本文以船舶机舱海水管路设计中的防腐蚀问题设为论点，从多个方面分析对管路腐蚀问题形成影响的主要因素，总结归纳几种较常用的方法。希望在实践中相关设计人员综合成本、使用环境条件等诸多因素，采用适宜的防腐蚀技术方法，循序渐进提升海水管路的设计水平，为我国船舶制造业可持续发展提供更为强大的支撑，创造出更大的经济效益。