摘要：笔者主要从船舶防腐涂层设计，以及全寿命期阴极保护方案设计两方面来概括了本文主题，旨在与广大同行共同探讨学习。
关键词：船舶；全寿命期；腐蚀防护设计
一、船舶防腐涂层设计
1.常用船舶涂料介绍
船舶工程界常用的涂料有以下几种：
（1）醇酸树脂类
醇酸树脂是多元醇和多元酸通过缩聚反应制得的体型高分子量聚醋树脂。醇酸树脂固化后具有良好的耐候性和耐蚀性，兼具很好的可烧性、耐盐性。缺点是干燥过程缓慢，耐酸、碱、水等物质的能力差。这类涂料现在多用于室内，如机械处所和上层建筑的内部。
（2）环氧树脂类
环氧树脂是一种分子结构内含有环氧基的高分子聚合物。当它的分子量低于（350）时以液态存在，当分子量高（17000）时为硬质固体存在。涂料中使用的环氧树脂分子量一般为900-3800之间，使用时需要加入固化剂，因而是双组份（两罐装）涂料。环氧树脂具有优良的耐化学品性、耐水性和耐盐性，固化后漆膜角质厚实，机械性能好，附着力强，因此经常被用于货仓、油舱和船体外板等部位。环氧树脂分为纯环氧和焦油环氧两种。环氧类涂料的缺点是喷涂环境温度不能过低，固化后其有最大复涂时间的限制。
2.防腐涂层体系方案
（1）表面处理
性能再好的涂料，不进行有效的表面处理，其防腐蚀效果也不会理想。为了使设计后的涂层系统具有适宜的粗糙度和清洁度，在施工阶段必须对船体钢结构进行表面处理。表面处理的等级是涂层的要求而定，各种表面处理标准见表1.1。
表1.1 表面处理标准
（2）涂装施工
通常情况下，涂料采用无气喷涂，在无气喷涂不可实施的部位可使用刷涂或者辊涂；在喷涂前，钢材表面应干燥并且不含灰尘、油污及其他杂质；在风、雨、雪、雾等能影响到涂装质量的天气情况下，涂装施工应在室内进行，且室内的环境也要满足温度、湿度、露点等要求；喷涂环氧涂料时，应注意涂敷间隔。超过涂敷间隔应按照涂料制造商的建议进行拉毛处理，从而使涂敷表面粗糙，与后续的涂层有足够的附着力；分段涂装时，结构边缘150mm范围内不进行徐漆，舾装件边缘50mm范围内也不涂漆，利于后续的焊接工作。
（3）一般要求
涂层系统寿命；船舶与海洋工程结构由于造价高，所处海洋环境恶劣，因此要求防腐蚀涂层系统具有较长的使用期，以减少后期维护工作，降低维护费用。在目前的常规船舶如散货船和集装箱船等的涂装设计中，船员居住舱室及机械处所内部考虑到油漆成本和施工过程及后期维护的便利性多使用醇酸类，而船舶露天区域多使用纯环氧底漆和聚氨酯面漆，专用海水压载舱必须执行IMO-28512规范中的PSPC要求，则需要使用被船级社或第三方机构验证和认可的环氧类底漆。相应的区域对油漆种类的选择、涂层度数的选择及涂层干膜厚度的制定出油漆配套见表1.2.
表1.2 油漆配套
该油漆配套综合考虑了船舶各区域在达到防腐要求的同时使油漆成本及后期维护保养成本降到最低。该油漆配套可作为常规船舶的通用工艺使用。
二、全寿命期阴极保护方案设计
1.阴极保护设计主要参数
进行船舶阴极保护方案设计时，最为重要的参数是：保护电位和保护电流密度。二者既是阴极保护设计的基础，也是评估保护效果和经济效能的依据。以前设计人员在进行阴极保护方案设计时，是以保护电流平均分布为出发点，因此认为保护电位也是平均分布的。实际上电流和电位是不均匀分布在船体上的。合理的阴极保护设计应该使船舶在不同表面状态下，表面各处电位都位于有效保护电位范围内。
（1）保护电位；是指被保护金属停止腐蚀时的电位值。有效的保护电位位于最大保护电位和最小保护电位之间，它是指一个电位范围。金属处于有效保护电位范围时便可获得良好的保护。最小保护电位是指金属停止腐蚀时，被保护金属所需的绝对值最小的负保护电位。最大保护电位是指被保护金属既不受到腐蚀，又不受到过保护的危害时，绝对值最大的负保护电位。根据相关研究结果，自然的海水环境下，普通钢类金属材料在典型的阴极保护电位下，其表面行为如表2.1所示：
表2.1 表面行为同电位值的对应关系
（2）保护电流密度；在对船舶进行阴极保护时，为了使船体保护电位维持在保护电位范围内，船体所需要的电流密度叫做保护电流密度。与保护电位类似，船体表面的保护电流密度只有在一定范围内才能起到有效的保护作用。
2.全寿命期阴极保护优化设计
在单独外加电流阴极保护设计方案中，随着涂层破损率的增加，船体表面保护电位不均匀分布的现象愈加明显。增加输出电流的大小不但不能解决欠保护的现状，还会增大阴极保护系统的运行费用，因此需要对船舶的阴极保护方案进行优化设计。优化设计的主要目的是：在提高船舶全寿命期阴极保护效率的同时使保护电位分布更加均匀。
优化设计采用外加电流阴极保护联合牺牲阳极阴极保护的方式（联合阴极保护）。在外加电流阴极保护设计方案基础上，在局部欠保护区域处添加牺牲阳极达到优化船体表面电位分布的目的。
参考船用牺牲阳极的实际尺寸和材料，选择的规格为800mm*140mm*60mm的铝合金牺牲阳极，其电容量为2600Ah/kg，阳极效率为90%。在船体及保护区域较为集中的区域布置42块牺牲阳极。
除保护效果更加有效外，采用联合阴极保护还降低了外加电流的强度。这主要是因为牺牲阳极对欠保护区域提供了必要的保护电流，从而减小了外加电流保护的供电压力。从船舶全寿命期的腐蚀防护角度来看，联合阴极保护方法充分发挥了外加电流和牺牲阳极阴极保护发的特点，不但能为船舶提供良好的阴极保护效果，而且还能减少电力的消耗。
参考文献：
[1]温家华.关于船舶工程全腐蚀防护设计分析[J].科技创新与应用，2016（17）
[2]张熙杰.海工结构的腐蚀防护技术应用的探讨[J].住宅与房地产，2017（15）
[3]林江彬.海洋工程结构腐蚀控制技术现状与趋势[J].自然科学，2017（20）
论文作者:顾,炜
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/30
标签：阴极论文; 电位论文; 船舶论文; 电流论文; 船体论文; 涂层论文; 阳极论文; 《基层建设》2019年第16期论文;