課題五船舶的腐蝕

課程五、船舶的腐蝕與防護船舶工程系焊接教研室許小平目前中國發(fā)現(xiàn)的最早期的青銅酒器之一銅爵（夏代）越王勾踐寶劍曾侯乙編鐘（戰(zhàn)國）齒輪的銹蝕氯化鈉對不銹鋼管的腐蝕腐蝕造成泄漏點蝕點蝕不銹鋼鋼管應(yīng)力腐蝕開裂不銹鋼鋼管的晶間腐蝕情況不銹鋼焊接接頭腐蝕◆

1975年美國芝加哥一個大的煉油廠一根15cm的不銹鋼彎管破裂引起爆炸和火災(zāi)，停產(chǎn)6周，這次腐蝕事故總維修費50萬美元，停產(chǎn)造成的稅收損失高達500萬美元。美國：1949年55億美元

1960～1969年150～200億美元

1975年700億美元

1982年1269億美元

2002年5520億美元

英國：

1969年13.65億英鎊（27.3億美元）中國：

2002年4979億元（占當年GDP的5%）金屬腐蝕的分類、破壞形式

一、金屬腐蝕的分類

化學腐蝕：金屬與非電解質(zhì)介質(zhì)直接發(fā)生純化學反應(yīng)。服從于多相反應(yīng)的化學動力學的基本規(guī)律。例如：金屬在高溫下發(fā)生的氧化現(xiàn)象。

電化學腐蝕：金屬與電解質(zhì)溶液發(fā)生電化學作用而引起的破壞現(xiàn)象，構(gòu)成了原電池，服從于電化學動力學規(guī)律。電化學腐蝕是金屬腐蝕的更重要更普遍的形式。

1、按腐蝕環(huán)境分類

大氣腐蝕，土壤腐蝕，高溫氣體腐蝕，海水腐蝕等。2、按腐蝕的形式均勻腐蝕、局部腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂、晶間腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕、電偶腐蝕、疲勞腐蝕等。

均勻腐蝕點蝕晶間腐蝕點偶腐蝕沖刷腐蝕應(yīng)力腐蝕腐蝕共同特性

1、從熱力學角度看，腐蝕是金屬由非穩(wěn)態(tài)自發(fā)向穩(wěn)態(tài)的一個轉(zhuǎn)變過程。

2、是化學，電化學過程。

3、總是發(fā)生在表面，從表面開始。

1、金屬重量變化指標評定金屬腐蝕速度的方法Kw——腐蝕速度，(g/·h);mO——腐蝕前金屬試片的質(zhì)量，g;S——與腐蝕介質(zhì)相接觸的試片表面積，;m——腐蝕后金屬試片（清楚掉腐蝕產(chǎn)物后）的質(zhì)量，g;t——腐蝕作用的時間，h.

2、腐蝕深度的評定法式中

K——用腐蝕深度來表示的腐蝕速度，mm/a；d——金屬的密度，g/;用腐蝕深度來評定的方法應(yīng)用較多。級別腐蝕深度(mm/a)耐熱性分類1<=0.1完全抗氧化性2>0.1～1.0抗氧化性3>1.0～3.0次抗氧化性4>3.0～10.0弱抗氧化性5>10.0不抗氧化性(a)(b)(c)

拋物線規(guī)律金屬表面附一層致密氧化膜，氧化開始時候為最大氧化速度，此后不斷減小，趨近于0

對數(shù)規(guī)律低溫，動力學規(guī)律氧化開始時候為最大氧化速度，此后很快減小，趨近于0

直線規(guī)律氧化物不多孔性氧化膜時,氧化速度恒定金屬材料的電化學腐蝕——金屬材料與電解質(zhì)溶液發(fā)生電化學作用而造成的破壞現(xiàn)象。

鋼鐵發(fā)生電化腐蝕時，由于鋼鐵表面的水膜性質(zhì)不同，可發(fā)生析氫或吸氧腐蝕。一般以吸氧的電化學腐蝕為主。

吸氧腐蝕的環(huán)境：鋼鐵與吸附在表面的溶有氧氣的水膜構(gòu)成原電池，水膜基本為中性。負極：Fe－2e－=Fe2＋(鋼鐵溶解)正極：2H2O＋O2＋4e－=4OH－(吸收氧氣)

溶解產(chǎn)生的Fe2＋可繼續(xù)被氧氣氧化成高價態(tài)：Fe2＋＋OH－＋O2→Fe(OH)3

最終鐵銹的成分是Fe(OH)3和它失水的產(chǎn)物Fe2O3的混合物。

析氫腐蝕的環(huán)境：鋼鐵與吸附在表面的溶有CO2的水膜構(gòu)成原電池，水膜為酸性。

負極：Fe—2e－=Fe2＋(鋼鐵溶解)

正極：2H＋＋2e－=H2↑(析出氫氣)

發(fā)生析氫腐蝕的可能性不太大，并且最終鐵銹成分也主要是Fe(OH)3和Fe2O3的混合物。綜上所述可知：潮濕的空氣，有害氣體如二氧化硫、二氧化碳、氯化氫、氯氣等與金屬接觸，是金屬發(fā)生化學腐蝕和電化學腐蝕的條件。

因此，使金屬保持干燥，與空氣或有害氣體隔絕，都可保護金屬防止生銹。具體的防護措施可采?。和坑停瑖娖?，燒藍，熱鍍鋅、錫、電鍍鋅、鉻、鎳，制成抗腐蝕的合金如不銹鋼，還有電化學防法等。鋼鐵在海洋環(huán)境中的腐蝕一、大氣中的腐蝕

鋼鐵在潮濕的空氣中，表面會形成一層薄水膜，導(dǎo)致鋼材表面產(chǎn)生電化學腐蝕。鋼鐵表面狀態(tài)臨界濕度(%)干凈表面在干凈的空氣中接近100被二氧化硫處理過的表面80干凈表面在含0.01%二氧化硫的空氣中70在3%氯化鈉溶液中浸蝕過的表面55引起鋼鐵腐蝕速度劇增的臨界相對濕度

大氣特點腐蝕速度g/(mm·a)大氣特點腐蝕速度g/(mm·a)

低濕度炎熱干燥鄉(xiāng)村海洋

10.0380.3200.8301.1中等工業(yè)大工業(yè)熱帶海洋近岸處

401.51003.8

5018.8低碳鋼在不同大氣條件下的腐蝕速度二、飛濺區(qū)的腐蝕飛濺區(qū)系指因受潮汐和波浪作用二干濕交替的區(qū)域。環(huán)境：海風和海浪的劇烈沖擊＋充氣良好的海水浸潤飛濺區(qū)的腐蝕速度是全浸區(qū)的4～5倍，最高可達10倍，腐蝕速度達1mm/年。三、全浸區(qū)的腐蝕環(huán)境：長時間浸沒在水中，海水含中的鹽、溶解氧、海洋生物及海水溫度、流速等因素。四、土壤中的腐蝕環(huán)境：土壤結(jié)構(gòu)引起的，含氧量的差異、硫酸鹽還原菌、雜散電流。船舶腐蝕一、船體水下部分及水線區(qū)的腐蝕船體水下部分，根據(jù)腐蝕介質(zhì)的作用條件可分為：艏部、艉部、船舷、船底四部分。艏部：流體動力＋泡沫翻滾的波浪，錨鏈和飄浮物的撞擊。10～20Kn時，不受供氧的擴散控制。船舷：流體動力＋船舶靠岸的沖擊破壞。船艉和舵葉：局部流體沖刷。船底：海生物產(chǎn)生的氧濃差，排泄物的侵入，局部材料成分差異引起的陽極機化。船體水線區(qū)部分，飄浮物和系泊條件破壞，水和空氣干濕交替狀態(tài)。船體結(jié)構(gòu)水下部分焊縫腐蝕原因：焊縫成分與母材成分的差異，造成電極電位差。船舶類型使用時間（月）被調(diào)查的船舶數(shù)量最大腐蝕速度母材mm/a焊縫部位油輪冷藏船客船大型冷藏拖網(wǎng)魚船蟹肉罐頭加工船干貨船礦砂船和木材運輸船18～4418～4720～3724～4821～2820～3024～42

1568154880.27～1.00.45～0.70.52～1.070.25～0.40.11～0.270.4～0.60.2～0.40.77～1.30.9～1.00.1～0.20.5～0.90.4～0.80.5～1.00.3船體水下部分腐蝕情況二、船體水上結(jié)構(gòu)的腐蝕在船體成型加工到焊接裝配，結(jié)構(gòu)存在著較大的應(yīng)力。在應(yīng)力存在的部位，往往是腐蝕最嚴重。這就是應(yīng)力腐蝕。船體水上結(jié)構(gòu)包括：干舷、甲板、上層建筑。主要受海洋大氣、海水飛沫、雨雪、沖洗甲板時所用的海水以及凝結(jié)水的腐蝕。應(yīng)力造成的腐蝕開裂

船體區(qū)域腐蝕數(shù)字腐蝕速度，mm/a左舷右舷所有區(qū)域平均干舷最小最大平均0.0630.0750.0690.0500.1010.0750.0550.0880.070上層甲板最小最大平均0.1390.3530.1530.1310.3630.1820.1050.3580.166機艙上面的甲板蓋板最小最大平均0.030.1150.0670.040.1150.0850.0350.1150.084艦橋最小最大平均0.0350.0860.0560.0270.0580.0530.0310.0860.054魚品加工車間甲板最小最大平均0.1000.2350.1510.0850.1990.1370.0930.2170.114尾部滑道最小最大平均－－－－－－0.2870.6280.471大型冷藏拖網(wǎng)漁船水上船體結(jié)構(gòu)的腐蝕速度三、船體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的腐蝕工作艙和居住艙不發(fā)生淤水排泄不暢，不會發(fā)生腐蝕。衛(wèi)生艙100％濕度的空氣、凝結(jié)水和沖洗作用，易發(fā)生

腐蝕。

貨艙裝載貨物對涂層的破壞，加上凝結(jié)水和積水的作用，從而造成腐蝕。最不安全的是難于保養(yǎng)是船體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如艏尖艙、艉尖艙、壓載水艙、錨鏈艙、污水井和機艙、泵艙的雙層底。四、船舶的異常腐蝕——電腐蝕電腐蝕就是由外來電流引起的腐蝕，特點：1、腐蝕速度相當快，并與船體鋼種的好壞關(guān)系無關(guān)。2、腐蝕破壞往往集中于船體水下漆膜破損部位、漏涂部位以及船殼突出部位。3、電腐蝕破壞往往具有銳利的邊緣和與涂層破壞相同的外形。鋼碼頭鋼碼頭船體船體焊槍焊槍II地線地線II海水海水海水電焊時負極接碼頭引起點腐蝕焊接正確接線船舶的防護船舶的防護主要采用三種方式：一、涂層、鍍層、襯里

既涂層防護、陰極保護和改進材質(zhì)包括涂料、熱噴（鍍）鋅、鋁（合金）、防銹油及氣相防腐等。

使其涂覆在船舶的各個部位，形成一層完整、致密的涂層，使金屬等材料與外界腐蝕環(huán)境隔離，以防止腐蝕的發(fā)生，為涂層保護。

熱噴涂（鍍）技術(shù)，以其優(yōu)異的防腐蝕效果，正逐步應(yīng)用