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銅管在船舶海水管係中的腐蝕

2019-06-07 15:22:58

某型批量船分別航行於我國南部、東部和北部沿海和近海海域,考慮到船舶的用途,根據船東要求,為了提高船舶管係的性能,其海水係統管係均使用了銅管。然而,其中一艘船剛投入航行不久,其海水係統管係即出現嚴重的腐蝕,導致管係滲漏。

該型船推進主機和柴油發電機組冷卻係統均為開式海水係統冷卻閉式淡水係統,再由淡水對機器進行冷卻,海水管係使用的均是銅管,當銅管腐蝕滲漏後,主機和發電機組將無法正常運行。船上其他係統如衛生水係統、壓載水係統等,也屬於海水係統,同樣使用的是銅管。所以,當海水係統管係出現大量腐蝕和滲漏,船舶將無法投入航行。

1對實船進行對比調研

該型船的首製船比出現腐蝕的船提前近2年服役,而與出現銅管腐蝕的船同時服役的還有另外兩艘,但均未收到船東關於銅管腐蝕的報告。

為了證實其他同型船是否存在同樣的問題,船廠首先通知各船船東對船舶海水係統進行檢查,並同時派售後服務工程師到各船現場進行實地考察,經考察發現,即使是服役2年多的首製船,也未出現銅管被腐蝕的現象。

與此同時,船廠追溯建造中的各項記錄,證明同期服役的三艘船使用的是同批采購進廠的管材。通過對被腐蝕的銅管進行取樣化驗,其各項指標均滿足標準要求。

2銅管腐蝕的機理

通過同型實船對比,排除了材料本身的問題。基於材料的物理和化學性質,任何一種材料的性能都是相對的,應與其所處的介質和環境密切相關。所以,該船出現銅管嚴重腐蝕,應與其所處的海域和環境有關。

通過請教技術人員,並查閱文獻發現,銅管確實在相對較少的情況下似乎很例外的產生不同程度的腐蝕,甚至嚴重腐蝕,這一點也正逐步了世界各國的重視。通過   分析,在特定的材質、介質和環境條件下,銅管的腐蝕機理基本表現在以下幾個方麵。

2.1海水中的鹽度對金屬程度的影響

海水含鹽量較高,其中所含的鈣離子和鎂離子,能夠在金屬表麵析出碳酸鈣和氫氧化鎂的沉澱,對金屬有   的保護作用。但是,在河流的入海口,該水域海水的鹽度相對較低,鈣和鎂的含量較小,在金屬表麵析出碳酸鈣和氫氧化鎂的沉澱較少,則金屬的腐蝕性增加。

2.2水中的空氣和溶解氧造成腐蝕

水中溶解氧是銅管腐蝕的一大因素,每升水中的溶解氧是約30mL。這是由於銅材料對氧化劑的鈍化作用弱造成的。營運船舶海水管中的空氣泡也是不可避免的,同樣對銅管起著氧化腐蝕作用。

2.3水的流速和流量造成腐蝕

在流速快的部位上,由於水和銅管內壁的摩擦力使氧化保護膜不能形成而造成物理損失,同時在那個壓力高的部位形成陽極後產生電化學腐蝕。由於銅材料   性能偏低,在水流大於1.5m/s時,被水流衝刷腐蝕嚴重。在水流速慢的地方銅水管會發生點腐蝕,在水流速快的地方銅水管會發生潰腐蝕。

2.4氯離子含量高的水質造成銅管腐蝕

氯濃度越高腐蝕坑越深,尤其是殘餘氯,從的立場來看較好是越小越好。海水中的氯離子能破壞金屬表麵的氧化膜,並能與金屬離子形成絡合物,後者在水解時產生氫離子,使管路中海水的酸度增大,使金屬的局部腐蝕加強。

2.5pH值偏低的水質造成腐蝕

堿度低、酸度高的水容易造成銅管腐蝕。pH值的標準為6.5,在低於6.5的水中銅管容易被腐蝕。

2.6銅材料不純造成腐蝕

純銅的標準範圍在一之間。純銅中還有一種無氧純銅,性能優於一般的純銅。   發現,純度越高,性能越好,0.4%的雜質,也會導致銅管的腐蝕。目前各種小型冶金公司為了降低成本,大量使用回收的廢品材料,如果使用回收廢料加工銅水管,雖然可以達到純銅的標準範圍,但是材料中內含有的雜質將造成雜質性質的腐蝕。

2.7微生物及生物粘泥造成腐蝕

通過宏觀、微觀檢查和電化學試驗發現,銅管中微生物及生物粘泥的附著,特別是附著生物的代謝物和屍體分解物,其中硫化氫等酸性成分,能引起銅管的早期腐蝕。