舰船海水管路腐蚀与防护技术研究进展(2)

双相不锈钢是指铬、镍当量相图在 A+F区内的一类不锈钢，通常含18%～26%铬和4%～7%镍，并根据不同用途分别加入Mn、Mo、Cu、Ti、W、N等合金元素。双相不锈钢在海水中具有较好的耐蚀性能，因此在20世纪90年代末被尝试应用在了部分船舶的海水管路系统中。应用结果表明，双相不锈钢管路在管道连接处极易发生腐蚀，部分管道系统使用不到半年便多处发生漏水。研究表明，其主要原因是不锈钢材料极易发生缝隙腐蚀，不锈钢钝化膜在氯离子和冲刷腐蚀的双重作用下发生局部失效。

2 海水管路的腐蚀防护与控制

海水管路的腐蚀防护方法主要有以下几种。

1）合理选材。根据服役环境合理选材，可有效降低设备损坏率。

2）合理设计设备结构，在海水管路系统中，冲刷腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀等都是普遍存在的腐蚀行为，通过结构设计，降低湍流、实现管路电绝缘、降低缝隙腐蚀等都能够提高海水管路的耐蚀性能。

3）电化学保护。通过外加电流或牺牲阳极阴极保护技术，抑制或者消除管路海水腐蚀。

4）表面改性处理。在管路表面涂镀耐腐蚀防护层，使管路表面的抗冲刷和腐蚀性能大幅度提高。

海水管路的材料选用受到技术发展和成本的制约，没有很大的选择余地。现有船舶海水管路一般采用以铜合金为主的材料体系，关键部位采用钛合金管路。海水管路的结构设计则受到设备、空间和整体布局的制约，同样没有较大的选择余地。现有结构设计优化方向主要是海水管路绝缘技术。目前，国内外主要采用电化学保护技术和表面处理技术对管路进行腐蚀防护。

2.1 电化学保护技术

电化学保护广泛应用于海洋环境中各种金属结构的腐蚀防护，主要分为外加电流阴极保护技术和牺牲阳极阴极保护技术。外加电流阴极保护技术是通过外部电源强制将被保护的材料变成阴极，使被保护的材料不会失去电子发生腐蚀。牺牲阳极阴极保护技术是基于电偶腐蚀原理，将电负性的牺牲阳极材料与被保护材料进行电连接，通过牺牲电负性材料保护管路免受腐蚀的一种保护技术[24-25]。

外加电流阴极保护技术在海水管路腐蚀防护应用较少，其主要原因是海水管路内部空间比较狭小，电流屏蔽效应严重，保护距离有限，且辅助阳极安装困难。目前，管路和冷却设备阴极保护主要采用牺牲阳极保护技术，牺牲阳极材料主要有锌合金牺牲阳极和铁合金牺牲阳极。锌合金塞式牺牲阳极多用于淡水环境下铜热水管路的腐蚀防护，此前曾采用锌合金塞式牺牲阳极对铜质海水管路进行保护，但锌合金牺牲阳极与铜合金电位差大，消耗速度快，使用寿命不超过半年。船舶航行期间，锌塞阳极不仅不容易更换，而且阳极底座和丝堵材料为有脱成分腐蚀敏感性的H59-1黄铜，容易腐蚀失效，受压崩出，导致电器失火的重大事故。

虽然铁合金牺牲阳极工作电位较正，但可满足铜及铜合金阴极保护电位范围要求，寿命较锌合金长，因此国内外逐步采用铁合金牺牲阳极取代锌合金牺牲阳极用于铜质海水管路腐蚀防护。据文献报道，铁基牺牲阳极材料主要为纯铁或普通碳钢。十一五期间，中船重工第七二五研究所针对纯铁、普通碳钢材料溶解性能较差、电流效率较低等问题，研制出了专门应用于铜质海水管路的环式结构铁合金牺牲阳极，成功地解决了铜质海水管路的电化学阴极保护难题，并在多艘舰船海水管路系统中安装应用，并获得了良好的防护效果[26-27]。

2.2 表面处理技术

适用于海水管路内表面腐蚀防护的表面处理技术主要有化学镀和涂塑等表面处理技术[28-29]。化学镀是不依靠外部加电流，依靠溶液中的还原剂来提供电子给金属离子，实现耐蚀性金属在管路内表面沉积的一种工艺。与电镀相比，化学镀具有以下优势。

1）镀层厚度均匀，化学镀液的分散力接近100%，边缘效应不明显，几乎是基材形状的复制，特别适合形状复杂的深孔件、腔体件、管件内壁、盲孔件等表面施镀。电镀法因受电力线分布不均匀，很难做到。

2）利用敏化、活化等前处理，化学镀可在非导电材料表面进行，而电镀法仅能在导电材料表面进行。

3）化学镀靠基材的自催化活性起镀，其结合力一般优于电镀，镀层有光亮或半光亮的外观、致密、晶粒细、孔隙率低，某些化学镀层还具有特殊的物理化学性能。

目前成熟的化学镀工艺主要有镀铜和镀镍，特别是镍磷镀已经成为一种重要的表面处理手段，在电子工业、石油化工、机械、航天等领域都得到了较多的应用。该类涂层具有高的硬度和耐蚀性，最适用于海水管路内表面的防护处理。

文章来源：《中国腐蚀与防护学报》 网址: http://www.zgfsyfhxb.cn/qikandaodu/2021/0707/886.html