海洋设备腐蚀与防护实例资料

海洋设备的腐蚀与防护教学课件石油工程学院海工教研室第九章海洋设备腐蚀与防腐第一节水下设备的防腐蚀1．船龙骨及龙骨螺栓船龙骨是船底下的压舱设备，其作用是使海船有重而低的重心，以便在大风大浪中保持稳定。1)钢铁龙骨：航海快艇的船外压舱龙骨通常用铸铁制成。铸铁龙骨应注意两点：①防止生锈,龙骨的防锈主要采用防蚀涂料法。②选择恰当的龙骨螺栓。2)铅制龙骨：铅龙骨的成本高于钢铁龙骨，但铅的比重高，耐蚀性好。3)混凝土龙骨：这种龙骨材料必须有充分的强度，并在很重的负荷条件下不开裂。混凝土中水泥的碱性有助于防止发生缝隙腐蚀。4)龙骨螺栓装配时的注意问题：龙骨螺钉的强度和牢固性十分重要。第一节水下设备的防腐蚀负荷值应为实际负荷值的30倍以上。通常小型船只上只要使用5个以上的粗大螺栓固定龙骨，而不使用众多的细小螺栓。龙骨螺栓应在龙骨的对称轴两边参差排列，而不能完全排列在龙骨中心线上，如图9—1所示。图9-1龙骨螺栓的装配第一节水下设备的防腐蚀2．船内压舱物3．船尾设备设在船尾的尾轴套管，螺旋桨和旋转轴都可能相互接触，故在挑选材料时应注意要避免发生电偶腐蚀的问题。1)螺旋桨轴：适用的材料有青铜，蒙乃尔合金，不锈钢和钛合金等。通常耐蚀性愈好的材料的成本也愈高。不锈钢轴常用在玻璃钢船上，但藤壶的吸附常引起其点蚀。在使用橡胶盘根时，在轴静止一段时间后，轴上面对橡胶盘根的矩形凹槽部位因严重缺氧而发生点蚀，如图9-2所示。图9-2船停泊时不锈钢轴面对盘根部分易于发生点蚀图9-3推进器轴的锥面和螺纹处的密封为防止不锈钢轴的点蚀，应保证轴的锥形部分的紧密，避免在A点形成锥形孔和在B点出现粗糙的切削痕迹。在安装时应充填大量防锈润滑油或密封材料。此外还应避免在C点出现锐角或凹槽。在轴的锥形区及螺纹处，可以用密封材料或防水油脂(防锈润滑油)充填，如图9-3所示。第一节水下设备的防腐蚀2)螺旋桨：锰青铜成本低而强度高，可用作螺旋桨，防止其脱锌腐蚀的办法类似黄铜轴。3)尾轴套管及尾轴支架：这些设备可以由黄铜或青铜制成。在黄铜设备上可以安装一个锌制的牺牲阳极以避免或减少脱锌腐蚀。4)海水旋塞：海水旋塞应完全用炮铜，硅青铜或镍铝青铜制造。4．舵和舵栓低碳钢制的板舵比较价廉，但流线型较差。其常用的防锈方法是在涂布防蚀涂料后，再用牺牲阳极保护。对于大型的舵，最好先用热熔喷射法镀锌，然后再涂油漆。第一节水下设备的防腐蚀5．活动防浪板船只侧面的活动防浪板通常由低碳钢制成，有时也可镀锌。其枢轴螺栓，卷扬机的齿轮及升降滑轮和轴承架部件特别容易发生严重腐蚀。其腐蚀程度取决于金属表面的互相摩擦及其在海水中的浸没时间。在这些部位，镀锌层或保护性防蚀涂料都会因摩擦而剥落，从而暴露出的裸钢，就会很快被海水所腐蚀，使这块活动防浪板上的孔迅速扩大(如图9—4)。图9-4钢制活动防浪板在枢纽螺栓处和升降点的腐蚀问题及其防护措施.第一节水下设备的防腐蚀6．紧固零件螺栓，螺母，垫片，铆钉和旋塞等固定用零件，是海洋设备防腐蚀的关键。紧固零件的腐蚀问题可以分为三类，①非金属设备相互固定(如木材和玻璃钢等)；②金属和非金属之间的固定；③金属和金属之间的固定。可能用作紧固零件的耐蚀金属有：铜(船钉和弯头螺栓)、硅青铜、铝青铜(略有脱铝腐蚀)，镍铝青铜(NAB)、炮铜、铜镍合金、蒙乃尔合金(略有点蚀的可能性)、镍铬合金、因科镍合金和钛合金等。耐蚀性较差的材料有：镀锌(或镀镉)的钢铁、不锈钢、黄铜和锰青铜。其中黄铜和锰青铜易于脱锌，发生事故，应尽可能避免把它用作紧固零件(除非是充分加砷的三七海军黄铜)。第一节水下设备的防腐蚀紧固零件和被固定设备若由不同金属所组成，则应注意互相绝缘，以防止电偶腐蚀。紧固零件的面积通常比被固定设备小得多。为了避免绝缘的麻烦，通常，两者由同种材料制成，或者，使紧固零件的惰性比被固定设备稍高一些(四种金属的电极电位不能差得太远)，举例如下表。第一节水下设备的防腐蚀7．铝制舷外动力设备铝制船只通常使用铝制船外发动机等动力设备，防止铝的电偶腐蚀是十分重要的，故应注意下列各点。①整个船只不能使用含铜(氧化亚铜)的防污涂料。②宜用不锈钢制造螺栓及其他紧固零件。③铝船上不得使用铜合金。④木船和玻璃钢船上有时如使用铝制船外动力设备，则在离铝设备30—60厘米范围内不能有铜合金设备或紧固零件。如存在铜合金，必须在铜合金外涂敷环氧类绝缘漆。⑤比铝惰性大的设备(即在60厘米以外处)也应保证绝缘(例如冷却水中应使用橡胶接头，驱动轴也应注意绝缘)。⑥谨防电腐蚀，防止各种杂散电流进入设备中。第一节水下设备的防腐蚀⑦使用锌制的牺牲阳极(只能防止电偶腐蚀，并不能保护铝)，如发现耗尽，要及时更换。⑧正确使用防蚀油漆(如环氧类及聚氨酯类，但不能使用红丹之类含铅的防蚀油漆)及防蚀润滑油，同时必须注意铝的阳极氧化表面处理。第二节甲板上和船舱内的设备1．甲板上的金属设备甲板上的金属设备有系缆柱，绞车，导滑车和通风筒等。这些金属设备对耐蚀性的要求稍低于水下设备，但是，装饰性方面的设备要求则稍高于水下设备。某些设备还有较严格的耐磨蚀性要求。2．驾驶台、支柱和救生索这些设备的常用材料是不锈钢、镀锌钢和铝合金等。镀锌钢管可用来制造驾驶台和支柱，但在焊接区可用热喷法重新镀锌，或者涂以富锌底漆。最后，在整个设备上涂布含有适量锌的油漆，就可以保证多年无锈蚀。3．地滑车，仪表板和铰链等地滑车(设在甲板上的滑车)及其和船上联结的铁链通常是镀锌的(但近来也有使用不锈钢链的)。在出现锈蚀后，可以重新热熔浸镀锌。注意不要使用铜制钩环。4．起重桅杆用海洋级铝制成的桅杆必须经过阳极氧化处理，并必须注意防止电偶腐蚀。例如：在铝桅杆上若设置青铜的系缆柱，则必须使用塑料(或橡胶)填板绝缘，并使用不锈钢的螺栓固定，如图9-5所示。图9-5青铜设备必须和铝桅杆或铝甲板绝缘5．绳索和索具1)绳索：海上绳索通常用镀锌钢丝或不锈钢丝所制成。2)夹索螺旋夹具：这种设备的有腐蚀疲劳开裂的危险性，还可能在绳索和夹索螺旋夹具之间出现异种金属接触的电偶腐蚀，以及因设计不良，加工技术不良而发生的各种腐蚀。在壳体入口处附近的有螺纹的轴部最易发生断裂，因为这一部分金属的横断面最小，应力也比较集中。因此，选用的夹索螺旋夹具应和绳索相匹配。蒙乃尔合金绳索适用于不锈钢的夹具设备，而镀锌的绳索只要用镀锌的螺旋和钩环即可。3)钩环：钩环材料既不能太软，也不能太脆，并应注意不要出现过高的负荷，否则易于因销钉弯曲而断裂。4)柄脚和链板：这些部件需要长期的耐久性而不损坏，故其强度应为绳索强度的许多倍，因而其尺寸也就应大一些。第三节船壳防腐蚀1．钢制船壳钢船成本低，通过现代化的油漆技术、喷锌和喷铝技术、阴极保护和防污技术，使锈蚀和生物吸附的危害明显减轻，从而提高了钢船的实用价值。钢船强度高，不易漏水。船壳的钢板厚度以4—6毫米为宜，船舱用钢板厚度以2.5—3毫米为宜。在船舷上，应谨防出现凹穴和积水坑，各种子平板的边缘都应倒去锐角磨去焊珠以保证油漆均匀分布。如图9-6，9-7和9-8所示。在甲板上，应尽可能减少附设装置的个数，并使其结构简单化。最好的钢船应是看上去清洁而无杂物。支柱的四周不应有障碍物(图9-8)，以便进行排除积水、清洗和重新涂油漆等操作。所有设备的螺栓不要直接固定在甲板上，而应固定在—个基架构件上(图9-5)。以便于在今后的检修中易于搬动这些设备。图9-6不良的焊接处及未倒去的锐角使防蚀油漆不能充分发挥作用上述防蚀设计原理可应用到船舱内部。船舱内排水特别重要。在船舱的纵向加强板间，所有空隙宽度应在25厘米以上，以免出现毛细管现象而积水。舱内冷凝水珠，应能迅速流下，以防止结露腐蚀；船舱加以通风可使冷凝的水珠很快干燥。保温设备应有直接触在涂了油漆的钢板上，保温设备和钢船先之间不应有间隙。钢船壳本身也易于发生电偶腐蚀，应防止钢船和比它惰性的金属相接触。船内应让使用双线输电系统，不得使用地线作回路，以防止电腐蚀。2．铝制船壳铝船壳由海洋级铝制成。现代的海洋级铝在海水中及海面上的腐蚀速度不大，其表面可能会发生斑点或砂粒，但只要涂布适当的油漆就能避免这种腐蚀。其工艺类似于镀锌材料，即脱脂、涂防蚀底漆，再涂普通防蚀油漆。船内比较干燥的部位可以不涂油漆，油漆中不得含有铅(例如红丹漆不能用)铜或汞(含铜和汞的防污涂料应禁用)。在铝船上不得设有木制甲板，否则会引起严重的腐蚀。防止电偶腐蚀对钒船最为重要。任何比铝更加惰性的金属设备(如龙骨，龙骨螺栓，推进器，转动轴，舵和海水旋塞等)都应该绝缘。其中推进器、舵、尾轴套管和海水旋塞等应尽可能由铝制成，以便节省这种麻烦的绝缘工艺。在水面上及在甲板上的异种金属之间也必须进行电绝缘。只有不锈钢、蒙乃尔合金和镀锌制品在适当条件下，可不必完全电绝缘。发动机冷却管可使用短的金属软管和海水旋塞连接，整个发动机在安装时应和船壳绝缘。在电气设备方面，应安装双线输电系统，而预防电腐蚀也十分重要。燃料箱和水箱可以和船壳直接联接而不涂油漆，但在顶部应放一块活动板，以便每几年清洗一次。铝船不能和钢制栈桥及钢的海洋浮桥或码头设备相互有电接触。更不能停泊在包铜皮的船只附近。使用塑料的护板或合成纤维的绳索有助于这种绝缘作用。铝的腐蚀疲劳性能比钢差，易于发生疲劳开裂。在推进机的上部支板上，系链钩上或发动机的支架上都易于发生腐蚀疲劳开裂现象。铝船壳用焊接制造或用铆钉法制造，取决于其所选用的铝合金类型。若用铆钉法接合，应绝对不允许有水进入接缝处或铆钉头下，否则就会不断地从夹缝中渗出粘性白色胶状的腐蚀产物，不久就会使船发生灾难。为此，在接缝处及铆钉头下应使用一种柔性的密封材料(PRC)进行充填。把此密封材料涂敷在接缝区后，应在其尚未干燥固化前就进行铆钉接合工艺(湿铆法)。这种工艺是铝船制造业中的最关键性的技术之一。第四节发动机的防腐蚀1．防止冷却水的腐蚀作用发动机的冷却有直接冷却和间接冷却两种类型。直接冷却法是用水泵直接把海水打入发动机组内部进行冷却。间接冷却法是将循环的液体在发动机内加热后，流经热交换器管道内部，被管外的水流所冷却，再循环流入发动机组内部起冷却作用.直接冷却式的海上用低速发动机通常由铸铁组成。水流通道非常宽大，以防止淤塞；水道管壁也非常厚，具有极大的腐蚀余地。发动机冷却水通道的防蚀措施有二：其一是把一个锌制的牺牲阳极用螺旋固定到铸铁通道内，待此阳极即将完全腐蚀时，应及时更换新的阳极；其二是在船只停泊时，应先用淡水冲洗此种通道，然后用含缓蚀剂的防锈溶液进行冲洗。间接法所使用的热交换器可以由含砷和锡的海军黄铜组成，或使用其他能抵抗流动腐蚀的合金所组成。在闭路循环系统中的冷却水通常由淡水、缓蚀阻垢剂、防污剂和防冻剂等所组成。应用这种热交换器可以使发动机在较高的温度环境中进行运转，这种高温有利于延长发动机的寿命和减少噪音。2．气缸防腐蚀船只的气缸如被腐蚀，后果将更严重。故在发动机暂停运转时，每一个气缸中都应注入防锈润滑油，然后把所有的入口和排气的支管紧紧密封，不能让氧气和海水进入。对于汽油发动机，可通过气缸的火花塞孔注入防锈润滑油，每个气缸的润滑油注入量约一茶匙，注入润滑油后应使发动机运转片刻，使润滑油在气缸的内膛中均匀地分布。对于柴油机，则可由入口支管注入润滑油，也需要运转片刻，但柴油机空转时间不宜太长，否则就会使润滑油烧去而失去作用。使用某些特种燃料油作为燃料可以减少发动机的腐蚀。3．管道和旋塞靠近发动机处的管道上应接一根橡胶软管，既可防止振动引起的腐蚀疲劳开裂，又可防止异种金属的电偶腐蚀。海水旋塞的过滤网不能用黄铜制成，因黄铜脱锌腐蚀后此过滤网会被撕碎并被吸入海水泵中，不仅失去了作用，反而引起管道堵塞。故在此处应使用纯铜过滤网为宜。海水泵易于因流砂而磨蚀，也易于空蚀及受高速海水的冲击腐蚀，它应由耐蚀铸铁制成。不锈钢的水泵轴易于发生点蚀，且堆以被水泵的壳体所阴极保护。故这种水泵不宜选用，特别是其轴不能用低级的不锈钢制造，4．排水管和排气管冷却水的排出管应尽可能短而直，但也可用橡胶管进行排水，既可避免海水腐蚀和疲劳，也可以减小振动和噪音。汽油发