舰船甲板的腐蚀机理与防护

◎ 李念伟

我国海军舰船腐蚀的防护相关费用每年支出超过15亿人民币，占海军总维修费用的50%左右，舟山就有一条小艇因为腐蚀而沉没在码头边。本人近年来一直在舟山为舰船甲板提供腐蚀防护以及功能防滑的技术服务支持工作。研究总结发现，舰船甲板主要是电化学腐蚀，因为一直有人在维护，所以发生比较明显的全面腐蚀的机会很小，普遍存在的是局部腐蚀。

一、舰船甲板腐蚀的分类及特点以及其危害

舰船甲板的电化学腐蚀存在以下几种主要形式：点蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、和轻度应力腐蚀。

1.点蚀又称为坑蚀或孔蚀，特点是向纵深发展，这是舰船甲板腐蚀最常见的腐蚀种类。

由于舰船甲板金属材料中存在缺陷和杂质，尤其在海洋环境下无处不在的活性阴离子Cl-离子，吸附于甲板金属表面的一些点上将金属表面的钝化膜破坏而露出活化基体金属，与未被破坏的钝化区一起构成活性—钝性腐蚀电池，这种腐蚀很普遍很容易而且很快速的发生，如果忽略并任其发展，有时候会使得甲板出现穿孔现象。本人在舟山有过多次舰船甲板点蚀穿孔的处理案例。而且点蚀会让其他类型的腐蚀更容易发生。如下图所示：

2.电偶腐蚀又称为接触腐蚀或者双金属腐蚀，是指两种腐蚀电位不同的金属互相接触时，接触部位会出现加速腐蚀的现象。

舰船甲板上难免会有铜管穿过，一些功能接口也是铜质的，很多位置还要安装不锈钢铭牌。这些附件都和舰船甲板钢材有电位差，接触的两种金属构成宏电池，产生电偶电流，使电势较低的金属溶解腐蚀速度增加，电势较高的金属溶解腐蚀速度减小。在两种金属的接触位置极易出现锈蚀的现象，而且接触部位舰船甲板的钢材会加速腐蚀，严重时会使这些附件脱落。如下图所示：

3.缝隙腐蚀，大多出现在舰船甲板上的设备底座连接处或其他死角处，因为不易做防腐处理和清理而且积水不易排出，缝隙内外介质间物质移动困难所引起的。缝隙内金属溶解产生过剩的金属阳离子，又使缝隙外的氯离子迁入缝隙内以保持电平衡。随之而发生的金属离子水解，使缝隙内酸度增高，又加速了金属的阳极溶解。

缝隙腐蚀出现后，会使设备底座松动，带来安全隐患；而且会有锈水经常从死角处流出，影响美观。如下图所示

4.轻度应力腐蚀，舰船甲板有时会经历频繁的烧焊，或者经常停靠码头时挤压船体这些都会产生内应力。应力形变部位会损伤油漆涂层以及钢铁表面的氧化膜，破坏的表面和未破坏的表面分别形成阳极和阴极，阳极处的金属成为离子而被溶解，产生电流流向阴极。由于阳极面积比阴极的小得多，阳极的电流密度很大，进一步腐蚀已破坏的表面。加上残存拉应力的作用会加速腐蚀的产生进行，这也是焊缝和舰船边缘部位油漆很容易破损甲板钢铁容易返锈的原因。

二、舰船甲板的防锈措施

综合来说生锈的反应式为：

可见如果能抑制电化学反应发生的源头，隔绝空气和水，清理掉Cl-离子等活性离子，钢铁的腐蚀将很难发生。现将舰船甲板的防腐方法及注意事项归纳如下：

1.涂料防腐保护。

防腐涂料依靠致密完整的涂层来隔绝空气和水，或者在防锈底漆中加入适量活性金属达到更好的防锈目的，是目前最普遍有效的金属防腐防护方式。

涂料涂装的前提是要做好舰船甲板钢板的打磨和前期处理，表面处理的重点和难点就在于一些隐蔽的结构缺陷部位的发现和处理，这些缺陷部位容易刺破涂层并且死角缝隙里残存盐、碱、氧化皮、油污、锈斑等杂质，这些杂质会跟基材钢板形成腐蚀电池，进而引发电化学腐蚀。

处理方法总结如下图：

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防锈涂料的选择对舰船甲板腐蚀防护效果影响巨大。因为舰船甲板是处在开放的海洋环境中，会有海水打在甲板上，而且海上阳光充足，高温和紫外线老化的问题就要特别注意。

底漆成膜要致密坚韧，与底材的结合力要好这样能最大限度的隔绝空气和水；中间漆可以辅助底漆一起隔绝空气和水并且提供一定的功能性作用，比如具有弹性，给使用者舒适的行走反馈；面漆要有优良的耐候性，也可以有一定的功能性作用比如防滑防污以及迷彩伪装。

如果船体出现变形造成涂层损坏要及时修补复原。这样能将应力腐蚀降低到最小的危害程度。

2.牺牲阳极保护。

利用低电位金属材料如镁、镁合金、纯锌、锌合金、铝合金等安装在船体外作为被牺牲掉的阳极，以保护作为阴极的船体和甲板等钢板基材。通过防止生锈第一步Fe-2e=Fe2+反应的出现来抑制钢板生锈。这也是很成熟的技术，现有舰船都在普遍应用，需要注意的是安装区域的选择和及时更换阳极模块。

3.外接电流保护。

就是给舰船钢铁基材不断的加上一个与电化学腐蚀发生时方向相反的直流电，船体在整体还是阴极阻止生锈的第一步发生，抑制钢板生锈。这和牺牲阳极是相通的。

三、结束语

综上所述，舰船甲板钢材的防腐的关键就是减缓或者阻断电化学反应。

首先要减少舰船钢材的自身缺陷，现代舰船用的钢材已经有了很大的改善，有害杂质更少，不易腐蚀。

其次是要隔离或者减少外在环境中的水、氧以及以氯离子为代表的活性离子。

总之要因地制宜的选择防腐手段，向着绿色环保、高效安全、容易施工、物美价廉的方向努力。