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铜管在船舶海水管系中的腐蚀

2019-06-07 15:22:58

某型批量船分别航行于我国南部、东部和北部沿海和近海海域,考虑到船舶的用途,根据船东要求,为了提高船舶管系的抗腐蚀性能,其海水系统管系均使用了铜管。然而,其中一艘船刚投入航行不久,其海水系统管系即出现严重的腐蚀,导致管系渗漏。

该型船推进主机和柴油发电机组冷却系统均为开式海水系统冷却闭式淡水系统,再由淡水对机器进行冷却,海水管系使用的均是铜管,当铜管腐蚀渗漏后,主机和发电机组将无法正常运行。船上其他系统如卫生水系统、压载水系统等,也属于海水系统,同样使用的是铜管。所以,当海水系统管系出现大量腐蚀和渗漏,船舶将无法投入航行。

1对实船进行对比调研

该型船的首制船比出现铜管腐蚀的船提前近2年服役,而与出现铜管腐蚀的船同时服役的还有另外两艘,但均未收到船东关于铜管腐蚀的报告。

为了证实其他同型船是否存在同样的问题,船厂首先通知各船船东对船舶海水系统进行检查,并同时派售后服务工程师到各船现场进行实地考察,经考察发现,即使是服役2年多的首制船,也未出现铜管被腐蚀的现象。

与此同时,船厂追溯建造中的各项记录,证明同期服役的三艘船使用的是同批采购进厂的管材。通过对被腐蚀的铜管进行取样化验,其各项指标均满足标准要求。

2铜管腐蚀的机理

通过同型实船对比,排除了材料本身的问题。基于材料的物理和化学性质,任何一种材料的性能都是相对的,应与其所处的介质和环境密切相关。所以,该船出现铜管严重腐蚀,应与其所处的海域和环境有关。

通过请教防腐技术人员,并查阅文献发现,铜管确实在相对较少的情况下似乎很例外的产生不同程度的腐蚀,甚至严重腐蚀,这一点也正逐步了世界各国的重视。通过   分析,在特定的材质、介质和环境条件下,铜管的腐蚀机理基本表现在以下几个方面。

2.1海水中的盐度对金属程度的影响

海水含盐量较高,其中所含的钙离子和镁离子,能够在金属表面析出碳酸钙和氢氧化镁的沉淀,对金属有   的保护作用。但是,在河流的入海口,该水域海水的盐度相对较低,钙和镁的含量较小,在金属表面析出碳酸钙和氢氧化镁的沉淀较少,则金属的腐蚀性增加。

2.2水中的空气和溶解氧造成腐蚀

水中溶解氧是铜管腐蚀的一大因素,每升水中的溶解氧是约30mL。这是由于铜材料对氧化剂的钝化作用弱造成的。营运船舶海水管中的空气泡也是不可避免的,同样对铜管起着氧化腐蚀作用。

2.3水的流速和流量造成腐蚀

在流速快的部位上,由于水和铜管内壁的摩擦力使氧化保护膜不能形成而造成物理损失,同时在那个压力高的部位形成阳极后产生电化学腐蚀。由于铜材料   性能偏低,在水流大于1.5m/s时,被水流冲刷腐蚀严重。在水流速慢的地方铜水管会发生点腐蚀,在水流速快的地方铜水管会发生溃腐蚀。

2.4氯离子含量高的水质造成铜管腐蚀

氯浓度越高腐蚀坑越深,尤其是残余氯,从防腐的立场来看较好是越小越好。海水中的氯离子能破坏金属表面的氧化膜,并能与金属离子形成络合物,后者在水解时产生氢离子,使管路中海水的酸度增大,使金属的局部腐蚀加强。

2.5pH值偏低的水质造成腐蚀

碱度低、酸度高的水容易造成铜管腐蚀。pH值的标准为6.5,在低于6.5的水中铜管容易被腐蚀。

2.6铜材料不纯造成腐蚀

纯铜的标准范围在99.5%一99.95%之间。纯铜中还有一种无氧纯铜,性能优于一般的纯铜。   发现,纯度越高,性能越好,0.4%的杂质,也会导致铜管的腐蚀。目前各种小型冶金公司为了降低成本,大量使用回收的废品材料,如果使用回收废料加工铜水管,虽然可以达到纯铜的标准范围,但是材料中内含有的杂质将造成杂质性质的腐蚀。

2.7微生物及生物粘泥造成腐蚀

通过宏观、微观检查和电化学试验发现,铜管中微生物及生物粘泥的附着,特别是附着生物的代谢物和尸体分解物,其中硫化氢等酸性成分,能引起铜管的早期腐蚀。