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摘要:在经济全球化的影响下,各国之间的贸易往来更加频繁,海洋运输为各国开展国际贸易活动提供了巨大支持,并在一定程度上提高了各国开展国际贸易活动的积极性。船舶是海洋运输的基础,而目前船体结构的海洋腐蚀问题正严重的制约着海洋运输和海洋开发,海洋腐蚀严重影响了船体结构的稳定性,并使得船舶的行驶速度受到影响,加大了危险性,也提高了船舶维护修理的费用投入,安全性和经济性都受到较大影响。在这种情况下,对船体结构的海洋腐蚀进行分析,并找出有效的防腐措施是很有必要的。由此,本文将对船体结构受到的海洋腐蚀的种类进行分析,找出船体结构易受腐蚀的部分,并提出具有针对性的防腐措施,期望以此来改善船体结构海洋腐蚀的情况。
关键词:船体结构;海洋腐蚀;防腐探析
一、概述
海洋腐蚀从概念上来看就是船舶航行在海洋环境中受到复杂的海洋环境影响,使得船体结构发生变化。船体结构的海洋腐蚀是一个较为复杂的过程,海洋环境中的许多因素都会造成船体结构的腐蚀,并且船舶不同部分受到的海洋腐蚀情况存在较大差异,船体结构中以下部位发生海洋腐蚀的可能性较大:①不同金属交界地方。这主要是不同金属在海水中受到电化学腐蚀的程度各不相同,并且承受海洋腐蚀的能力也各不一样,所以,在那些有较多种类金属存在的地方就会更容易发生海洋腐蚀;②焊接部位。因焊接的工作原因就是利用高温来改变材料的性质,当材料处于这种外力改变状态下时,材料的内部会产生较多内力来抵挡外力改变材料,因此,这些部位容易因内力产生缝隙,缝隙的海洋腐蚀情况严重;③干湿交替以及积水严重部位。这些部位常会接触到水,这就加速了这些部位防护层的损坏速度,并使得发生氧化反应的几率大幅提升;④保养死角部位。这些部分通常是不在船舶的常规性保养范围内,只有当船舶需要进行大范围拆除维修或者这些部位出现问题时才能得到保养维护,这些部分长时间得不到有效保养,会使海洋腐蚀慢慢积累起来,所以,这些部位的海洋腐蚀的情况都较为严重。
二、船体结构海洋腐蚀的种类
船舶在海洋中行驶时,因海洋环境极其复杂,会受到程度不一的海洋腐蚀,从海洋腐蚀的特性和机理层面来看,主要有以下几种类型的海洋腐蚀:
(一)、电化学腐蚀
在海洋环境中,海水中含有较多的盐分,属于一种电解质,船体结构包括较多种类的金属,因此,当金属处于电解质之中,就很容易发生电化学反应。船体结构中的不同金属具有不同的电位,当这些金属材料处于海洋环境中,经导线连接形成电流回路,在回路中电流从高流到低,就使得船体结构中电位最低的金属受到的电化学腐蚀最为严重。
(二)、海洋生物腐蚀
海洋环境中存在大量的海洋生物,船体结构长时间浸入海水中的部位会有许多的海洋生物附着,这些海洋生物会分泌出大量侵蚀船体结构的代谢物,这些代谢物的主要成分主要为氢氧化铵、二氧化碳以及硫化氢,其中氢氧化铵对金属铜的腐蚀能力较强,对钢铁的腐蚀能力相对较差,但是这些海洋生物分泌的有机酸和无机酸则对钢板的腐蚀程度更深。而生活在海洋中的植物,如藻类这些含有叶绿色的生物则会产生较多的硫化物,也会对船体结构中的钢板产生腐蚀,具有较强吸附能力的贝壳类生物,因其强大的吸附力,很容易引起船体结构表面防护层的损坏,扩大船体结构电化学腐蚀的面积。
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(三)、空泡腐蚀
船舶在海洋环境中的行驶速度通常都会比较快,在螺旋桨的高速运转的影响下,船体结构周围的海水流速较大,额螺旋桨周围的水压极不稳定,时高时低,当水压骤降,降到具体某一数值时海水发生气化反应,并逐步成为小气泡,这些小气泡附着在船体结构上,气泡频繁的产生和破灭,给船体结构带来多次冲击,当冲击次数不断累积,达到某一临界点,就会使得船体结构表面的防护层脱落,金属没有表面的防护,直接处于海水中,受到多种海洋腐蚀。
(四)、冲击腐蚀
船体结构受到的冲击腐蚀从某种层面上来看,与空泡腐蚀具有较多的相似之处,并且通常情况下,这两种腐蚀是一起出现的。过快的海水流度常会把较多的空气带入海水中,就很容易形成涡流,这些涡流也同样是造成船体结构表面的保护层脱落,产生腐蚀。并且在海洋环境较差时,这种腐蚀程度还会加剧。
三、船体结构的防腐措施
(一)、注重船体结构的防腐设计
在船体结构防护海洋腐蚀的措施中,在制造过程中加以防护是很重要的,在制造船舶时主要从以下几方面进行:首先是在船体结构的设计阶段,主要是材料的选用上,应在详细分析该船舶的用途和主要途经环境之后,合理选用材料,提高材料的匹配性,降低材料不匹配发生电化学腐蚀的可能性。在设计防护层的设计上,使用更为先进的防腐工艺和更为坚固的防护材料,使防腐效果得到有效提升,并在一些容易积水的地方加入排水设计,以此来缓解船舶积水现象。其次就是在制造过程中,要选用最为合理的制作工艺,尤其是焊接技术,通过对焊接操作进行规范,减少焊接缝隙处的腐蚀。
(二)、应用电化学保护技术
电化学保护技术主要是采取的牺牲阳极和外加电流两种方法来达到保护的目的。其中,牺牲阳极的保护法是采取在船体结构中加入比现有金属电位更负的材料,这能有效保护到船体结构原有金属中电位较低的那种材料。而加入外加电流的方法则是在船体结构中加入外部直流电源,并将电源的阴极接在需要保护的船体结构金属上,电源的阳极接在船体结构的防护层上,接通电源之后,就是充当阳极的防护层与海水之间形成电回路,以此来保护船体结构中的金属。
(三)、增强船体结构表面处理技术
这种处理技术通常是在船体结构的金属表面加上绝缘性强的其他材料,也就是常说的船体结构的防护层,但在海洋环境中,受到环境复杂的影响,这些防护材料容易脱落,因此,在船体结构防腐时应对加强表面处理技术,可以研究更适合加在船体结构金属上的材料,并且还应具备更加耐用的性能。
总结:船体结构的海洋腐蚀会带来较多的不利影响,并且产生的危害都较为严重,因此,应对船体结构的防腐给予足够重视,在船舶的设计阶段以及实际制造过程中,都应注重防腐,并在之后的时间里,对船体结构防腐的研究要更加全面和深入,降低船体结构受到海洋腐蚀的影响范围和严重性,保障船舶的安全性和经济性。
参考文献
[1].陈忠维.船体结构的海洋腐蚀与防腐[J].公安海警学院学报,2008(3).
[2].谈德焕.海洋工程结构与船舶防腐蚀技术措施研究[J].工程技术:全文版,2016(11):00306-00307.
[3].刘建全.海洋工程结构与船舶防腐技术措施研究[J].卷宗,2017(30).
论文作者:马向阳,周田田
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/13
标签:船体论文; 结构论文; 海洋论文; 船舶论文; 电化学论文; 金属论文; 材料论文; 《建筑学研究前沿》2018年第8期论文;