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舰船材料环境腐蚀数据积累与应用
2016-10-13 12:26:24 作者:张波 来源:钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所

  本文通过对现有舰船腐蚀数据积累状况的分析,提出了腐蚀数据在积累、整理和应用方面存在的若干问题和建议,以期在舰船腐蚀防护实践工作中更大发挥腐蚀数据分析的先行优势。


  1 舰船主要材料种类及腐蚀类型


  舰船是一台庞大而复杂的设备,由多个部件组成,使用的材料种类很多,其发生的腐蚀问题也各不相同。金属材料是组成舰船的主要材料,因此,金属材料的耐蚀性对舰船非常重要,直接影响着舰船的性能和寿命。


  涂层保护是舰船的主要保护手段之一,与金属材料和涂层材料相比,传统的高分子材料、无机非金属材料在舰船上的应用较少。但随着材料学的发展,各种功能材料在舰船上获得重要应用。


  海洋是强腐蚀性的环境体系,不同舰船材料会发生各种类型的腐蚀。因此,只有充分了解舰船材料在海洋环境的腐蚀特点并掌握相关腐蚀数据,才能够在舰船设计阶段合理选材,在舰船服役阶段制定有效防护措施,提高舰船的安全性、可靠性和经济性。


  2 舰船典型材料腐蚀数据积累


  舰船材料的环境腐蚀情况十分复杂,影响因素很多,必须通过现场试验才能获得符合实际的腐蚀数据、行为和规律。对新的舰船材料现行的是边开发、边试验的模式。


  舰船材料种类多,服役环境复杂,腐蚀类型多样,因此舰船材料腐蚀数据种类较多,数量也很大。


  金属材料是最重要的舰船材料,其腐蚀数据不仅包括形貌、电位、腐蚀率、点蚀深度、缝隙腐蚀深度和腐蚀类型等内容,还包括材料在冲刷和电偶连接条件下的腐蚀数据等。


  涂层材料是舰船的保护材料,其腐蚀数据除形貌外,包括附着力、破损率、起泡、开裂、生锈、剥落以及外观评级等内容。功能性材料则因其种类和功能性较多,其腐蚀数据涉及内容更为广泛,如:压电橡胶的腐蚀数据除了强度、伸长率、硬度、弹性等基本信息之外,还包括表征压电性能的参数。部分舰船材料腐蚀数据见表1-表4。


  表1  舰船金属材料海洋环境腐蚀数据

 

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  表2  舰船金属材料海洋环境全浸180天的腐蚀电位(Vs饱和甘汞电极)

 

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  表3  在不同海水流速时的金属腐蚀速率(mm/a)

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  注:青岛海域


  表4  涂层材料腐蚀数据

 

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  3 舰船典型材料腐蚀数据应用


  舰船材料的腐蚀数据能够直接反映出材料在服役环境下的腐蚀类型、腐蚀程度及适用范围,是舰船维护、维修甚至退役的重要依据。


  以舰船海水管路选材为例,在掌握各牌号铜合金耐冲刷腐蚀数据的基础上,很容易筛选出最适合的材料。从表5可知,如果舰船某类管系中流速要求为4m/s时,则铜镍合金B30为最佳材料。


  表5 铜和铜合金管及其配件的最大允许水速(m/s)

 

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  随着数据处理技术的发展,出现了各种数据模型和处理软件,这些模型和软件都是建立在对大量数据积累和分析的基础上,是数据应用的新方式。


  4 舰船材料腐蚀数据应用存在的问题和建议


  第一、舰船材料腐蚀数据的积累缺少统一的执行标准。


  第二、数据的补充机制不完善,容易造成后续腐蚀数据的流失。


  第三、腐蚀数据应用方式单一,适用范围窄。


  5 舰船材料腐蚀数据应用的建议


  第一、制定舰船材料腐蚀数据积累规范,对腐蚀数据的收集范围、整理格式、存储方式进行统一规定,为建立系统化、规范化的舰船材料腐蚀数据库提供执行依据;制定舰船材料腐蚀数据库的长期发展规划,明确数据库创建方案和发展方向。


  第二、建立腐蚀数据的交流机制,促进各数据库中腐蚀数据的交流,为建立舰船材料全系统腐蚀数据库提供基础数据支持。


  第三、建立舰船材料腐蚀数据库运行及维护机制。


  第四、开发舰船材料腐蚀数据应用的新方式和新功能,扩大腐蚀数据的使用范围,提高腐蚀数据的使用效率。


  6 结语


  舰船材料环境腐蚀数据积累是一项复杂而漫长的工作,制定规范的腐蚀数据整理制度,提高舰船材料腐蚀数据的使用效率,建立功能完善的舰船材料腐蚀数据软件应用系统,对延长舰船服役寿命、提高舰船服役质量、推进新型舰船材料的研制均具有重要的意义。任重道远,需要更多致力于舰船防腐研究的科技工作者共同的长期努力。

 

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