船舶防腐蝕技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展

1、畢業(yè)論文船舶防腐蝕技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展學(xué)生姓名：王培華專業(yè) 名稱：船舶工程技術(shù)渤海船舶職業(yè)學(xué)院成人教育2010年10月船舶海上腐蝕是影響其壽命的最大因素之一。因腐蝕導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損 壞和破壞，嚴(yán)重影響船舶性能和安全。鋼鐵船舶在海洋中的腐蝕是不 可避免的，但其腐蝕的速度則是可以控制的。如果能夠控制其腐蝕的 速度為原來應(yīng)該發(fā)生的腐蝕速度的1 /10,則船舶的壽命將延長為原 來的10倍，因此，船舶必須控制其腐蝕速度，也就是說船舶必須防 護。文章介紹了當(dāng)前船舶防腐蝕技術(shù)措施的實際應(yīng)用情況。探討在船 體防腐蝕新技術(shù)的發(fā)展情況，如船體防腐涂料技術(shù)、防腐涂裝技術(shù)、 陰極保護功能和涂膜結(jié)合技術(shù)、防腐蝕監(jiān)測新技術(shù)等方面

2、的新技術(shù)應(yīng) 用。關(guān)鍵詞：船體；防腐涂料技術(shù)；陰極保護技術(shù)；防腐涂裝技術(shù) 與工藝發(fā)展目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第一章概述1 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 1.1防腐蝕技術(shù)應(yīng)用背景1 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 1.2船體防護系統(tǒng)1 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 1.3防護涂料技術(shù)1 HYPERLINK l bookmark22 o Curren

3、t Document 1.4陰極保護技術(shù)2 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 1.5防止不當(dāng)操作的異常腐蝕措施2 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 1.6應(yīng)用防腐蝕監(jiān)測技術(shù)3 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 1.7減少異種金屬部件的直接連接3 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 1.8船體海生物清除.4 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 第二章防腐

4、蝕技術(shù)發(fā)展趨勢.4 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 2.1防腐蝕涂料新技術(shù).4 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 2.2涂裝技術(shù)的歷史現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢.4 HYPERLINK l bookmark57 o Current Document 2.3陰極保護功能和涂膜結(jié)合技術(shù).72.4 防腐蝕監(jiān)測新技術(shù) 7 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 結(jié)論.8 HYPERLINK l bookmark63 o Current Document 參考文獻.9第

5、一章概述1.1防腐蝕技術(shù)應(yīng)用背景目前，大多數(shù)船舶都采用金屬外殼。而金屬在海洋環(huán)境中，受 海水溫度、海水含鹽度、海洋大氣溫度、海洋大氣濕度的影響，腐 蝕程度很嚴(yán)重，腐蝕不僅降低了船舶鋼結(jié)構(gòu)的強度，縮短了船舶的 使用壽命，同時還會使航行阻力增加，航速降低，影響使用性能。 更為嚴(yán)重的是，一旦出現(xiàn)穿孔或開裂，還會導(dǎo)致海損事故的發(fā)生， 造成驚人的損失。腐蝕作為美海軍第一號的維修問題，每年因裝備 在腐蝕維修方面花費的經(jīng)費為44. 4億美元。我國因金屬腐蝕造成 的損失也很嚴(yán)重，每年達200億一 300億人民幣。這已引起國內(nèi)外 防腐專家的極大關(guān)注，并積極研究探索解決金屬腐蝕的各種防護技 術(shù)方法和措施。1.2船

6、體防護系統(tǒng)船體防護系統(tǒng)是保護船體免受腐蝕侵害的系統(tǒng)，主要有兩大系 統(tǒng)組成：防腐蝕涂漆系統(tǒng)和外加電流或犧牲陽極的陰極保護系統(tǒng)。 這兩種系統(tǒng)的相互作用和足夠保護船體免受腐蝕侵害的能力是由幾 個因素相互依存決定的。因為船體檢查揭示了大量關(guān)于這兩種系統(tǒng) 作用的信息，提供的閾值表征船體防護系統(tǒng)處在有效的邊緣或失效 狀態(tài)。裝備外加電流陰極保護系統(tǒng)的船舶的閾值是在水下船體觀察 到的裸金屬的10%。裝有犧牲陽極系統(tǒng)的船舶的閾值是裸金屬的 5%或觀察到任何失效的陽極。對裝有犧牲陽極系統(tǒng)的船舶，不管何 時觀察到這些閾值的任何一個都應(yīng)該進行船體電位檢測。1.3防護涂料技術(shù)目前，船舶涂料的品種有：水線涂料、船殼涂料、

7、甲板涂料、 油艙涂料、飲水艙涂料、壓載水艙涂料、防污涂料等。有關(guān)船舶涂 料的種類和性能選取使用國內(nèi)制定的各種有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，其中有： GB 5369 85船用飲水艙涂料通用技術(shù)條件、GB 6745 86船 殼漆通用技術(shù)條件、GB 674786船用車間底漆通用技術(shù)條件、 GB 6748 86船用防銹漆通用技術(shù)條件、GB 6822 86船底防 污漆通用技術(shù)條件、GB 682386船舶壓載艙漆通用技術(shù)條件、 GB 926288貨艙漆通用技術(shù)條件、GB 1335192船底防銹漆 通用技術(shù)條件等標(biāo)準(zhǔn)。對船舶在涂裝含表面處理）工作中的工藝、 質(zhì)量等技術(shù)要求也有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)如：GB/T 231

8、1998船舶涂裝技術(shù)要求、GB/T 35131993船舶除銹涂裝 質(zhì)量驗收要求、GB/T 37181995船舶涂裝膜厚檢測要求等 標(biāo)準(zhǔn)。1.4陰極保護技術(shù)船體的陰極保護技術(shù)有犧牲陽極陰極保護和外加電流陰極保護 兩種。1）犧牲陽極陰極保護技術(shù)是通過在船體外表面安裝充當(dāng)陽極的 被犧牲掉的金屬塊，以保護作為陰極的船體鋼板不被腐蝕。目前， 船體使用的犧牲陽極有鋅一鋁一鎘三元合金（稱為三元鋅犧牲陽 極）、高效鋁合金陽極、鐵合金陽極等。各種不同船型所采用的犧牲 陽極型號和數(shù)量是根據(jù)船體各部位的形狀、面積和環(huán)境情況專門設(shè) 計的。2）外加電流陰極保護技術(shù)。這種技術(shù)是將犧牲陽極保護中的犧牲陽極塊更換成只起導(dǎo)電作

9、 用而不溶解的輔助陽極，在陽極和鋼板之間加一直流電源，并通過 海水構(gòu)成回路。電源向鋼板輸入保護電流，使鋼板成為陰極而得到 保護。該外加電流保護系統(tǒng)由恒電位儀也就是外加電源、參比電極、 不溶性輔助陽極構(gòu)成。整個系統(tǒng)使船體電位始終保持在保護電位范 圍內(nèi)。為了規(guī)范陰極保護系統(tǒng)的設(shè)計、安裝和使用，國內(nèi)制定了 GB 884188海船犧牲陽極陰極保護設(shè)計和安裝、GB/T 31081999 船體外加電流陰極保護系統(tǒng)、GB 778889船舶與海洋工程陽 極屏蔽涂料通用技術(shù)條件、GJB 15786水面艦船犧牲陽極保護 設(shè)計和安裝等相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。1.5防止不當(dāng)操作的異常腐蝕措施有些船舶的船體會發(fā)生異?？斓母g穿

10、孔。發(fā)生異常腐蝕的原 因有可能是鋼板的質(zhì)量差，耐腐蝕性不好；更經(jīng)常的原因是電腐蝕 引起的。電腐蝕也叫電解腐蝕，這種腐蝕是人為造成的。大多是由 于電焊焊接的違規(guī)操作，導(dǎo)致了焊接電流從水下船體外表面流向海 水，使鋼板發(fā)生了電腐蝕。造成電腐蝕的方式主要有以下幾種。單線焊接：海水是電解質(zhì)，導(dǎo)電性好，當(dāng)船舶?？看a頭進行焊 接作業(yè)時，焊接技術(shù)人員錯誤的認(rèn)為，從碼頭電焊機上拉一根導(dǎo)線 到船上，另一根線可以用海水作為回路代替。由此作業(yè)時，從焊機 來的電流順焊條進入船體，并從水下船體表面流出，經(jīng)過海水在進 入鋼制碼頭，經(jīng)過導(dǎo)線回到焊機?？拷a頭一側(cè)的船體就會發(fā)生強 烈的腐蝕。不正確的雙線焊接：如果在焊接時，直接

11、從焊機的正負 兩極接兩根導(dǎo)線到待焊接的船上去，這樣一來，焊接的電流直接通 過導(dǎo)線回到電焊機上去，就不會有電流通過水下船體了。但是如果 導(dǎo)線多處漏電，與碼頭絕緣性差，也可能有部分電流從水下船體通 過，造成電腐蝕。其他不正確的焊接施工：有一些不規(guī)范的焊接施工也會在船體 表面產(chǎn)生雜散電流，導(dǎo)致船體電腐蝕。如用同一部焊接電源對兩艘 船同時焊接時，當(dāng)其中一艘船的電流回路有故障或電阻較大，這艘 船的焊接電流有可能通過海水進入另一艘船，再從另一艘船回到焊 機。再如焊接時的負極接線點離施焊部位太遠，也可能導(dǎo)致電腐蝕 發(fā)生。在船首施焊，負極接線點在船尾，結(jié)果導(dǎo)致電流在船體內(nèi)部 通過，艙底發(fā)生了嚴(yán)重的電腐蝕，使其

12、結(jié)構(gòu)強度遭到無可挽回的損 害。1.6應(yīng)用防腐蝕監(jiān)測技術(shù)船體的防腐蝕監(jiān)測的內(nèi)容包括兩個方面：一是船體腐蝕狀況監(jiān) 測：另一個是船體腐蝕防護效果監(jiān)測。這類監(jiān)測技術(shù)有船體陰極保 護狀態(tài)監(jiān)測（船體電位監(jiān)測）、船體腐蝕狀況監(jiān)測（超聲波測厚技術(shù)測 量船體鋼板平均厚度，x射線或超聲波腐蝕測試儀，鋼板表面腐蝕 坑深度監(jiān)測）、水下電視監(jiān)測系統(tǒng)（船體水下腐蝕及污垢狀況監(jiān)測）、 熱波成像檢測系統(tǒng)等。1.7減少異種金屬部件的直接連接船舶上普遍使用多種金屬材料，如鋼質(zhì)船體、銅質(zhì)、鈦合金、 不銹鋼及鋼質(zhì)管道，鋁質(zhì)上層建筑等。它們之間不可避免地要進行 相互連接，如鋼管要固定在船體上，不銹鋼管路可能與銅質(zhì)閥門連 接，鈦合金管道

13、也可能與鋼質(zhì)船體或銅質(zhì)閥門連接等。如果這些不 同金屬之間未加電絕緣，當(dāng)管路、設(shè)備的內(nèi)部或外部有海水時，就 會發(fā)生電偶腐蝕。致使負電位的金屬遭到快速腐蝕溶解。因此，在 船舶上，采用防腐蝕電絕緣連接方式，避免此類問題的發(fā)生。1.8船體海生物清除海水中有些生物和微生物，它們?nèi)菀赘街诖w及海水管道表 面，而形成船體海生物污底。它對船體的腐蝕起到復(fù)雜的影響作用。 雖然一方面，有些海生物死亡后留下的石灰質(zhì)殼體，當(dāng)它們覆蓋滿 金屬表面時，能起到一定的保護作用，減緩腐蝕；但是，起主要作 用的是另一方面，附著在船體表面的海生物生命活動中釋放的 CO，使周圍海水呈酸性，死亡的海生物分解放出H s，又會使金屬 的

14、腐蝕速度增加；有些海生物能夠穿透和破壞涂層，使金屬腐蝕加 速。船體海生物鈣化的污底會加速涂層系統(tǒng)失效，因此增加船體結(jié) 構(gòu)對腐蝕的敏感性。第二章防腐蝕技術(shù)發(fā)展趨勢2.1防腐蝕涂料新技術(shù)隨著修造船業(yè)的迅速發(fā)展，技術(shù)水平不斷提高，機械化程度日 益提高，修造船的周期在縮短，這對船舶涂料的綜合性能、表面處 理工藝、涂裝工藝及設(shè)備的要求越來越高。為了滿足船東和修造船 廠的要求，船舶涂料向著高性能、節(jié)能、施工方便、高效、符合環(huán) 保要求的方向發(fā)展。具體來說，采用厚漿型、快干、高固體份或無 溶劑涂料來達到高效節(jié)能的目的；使用不含鉛、銘等重金屬顏料， 降低涂料中有機溶劑含量，不使用有機錫、焦油等有害物質(zhì)來達到 環(huán)

15、保衛(wèi)生的要求。2.2涂裝技術(shù)的歷史現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢1）船舶涂裝歷史現(xiàn)狀船舶涂裝，以往被稱為“敲鏟油漆”，一向不被人重視。在船廠， 敲鏟油漆工作沒有嚴(yán)格的工藝程序，沒有一定的標(biāo)準(zhǔn)，工具設(shè)備落 后，故質(zhì)量長期處于相當(dāng)?shù)偷乃?。往往，一艘新船剛出廠在海上 航行了一二個航次，涂層就剝落，船體開始生銹。甚至船尚未離廠， 在碼頭舾裝階段船體就發(fā)生銹蝕，只得再次敲鏟油漆。從80年代初 開始，我國的造船工業(yè)出現(xiàn)了歷史性的轉(zhuǎn)折，大連、上海、廣州、 天津等地區(qū)一些大中型船廠紛紛承建出口船舶。隨著造船工業(yè)的對 外開放，國外先進的造船技術(shù)和造船管理方式不斷得到引進、消化、 吸收，中國的造船工業(yè)開始了騰飛。在船舶涂裝領(lǐng)

16、域，落后的“敲 鏟油漆；受到了重大沖擊，這種原始、落后的生產(chǎn)方式再也維持不 下去了。船舶涂裝的新技術(shù)、新工藝和新的設(shè)計、生產(chǎn)和管理模式 不斷地改造與取代大變革：（1）鋼鐵原材料預(yù)處理和涂裝車間底漆的新工藝獲得普遍應(yīng) 用；（2）以室內(nèi)噴丸除銹和動力工具除銹代替了原始落后的手工敲 鏟除銹；（3）涂裝工作的氣候條件即環(huán)境溫度、濕度、露點等獲得重視， 被列為重要管理項目；（4）國外先進的除銹標(biāo)準(zhǔn)、涂裝工作標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不斷為我 所用，國內(nèi)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)紛紛建立；（5）國外各種新型的高性能涂料不斷受到應(yīng)用，國內(nèi)相應(yīng)的涂 料品種相繼誕生，船舶涂料行業(yè)亦發(fā)生重大轉(zhuǎn)機，技術(shù)引進和合資 生產(chǎn)獲得重大進展，（6）各種

17、先進的涂裝工具和檢測工具日益獲得廣泛應(yīng)用；（7）先進的設(shè)計技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)、管理方式不斷獲得應(yīng)用，并 結(jié)合我國的實際情況逐步得到發(fā)展提高。所有這些重大變革，都是為了確保船舶的涂裝質(zhì)量、延長船舶 的使用壽命、提高船舶的使用價值。同時也為大幅度縮短船舶的建 造周期在船舶涂裝領(lǐng)域里奠定了結(jié)實的基礎(chǔ)。這些變革和發(fā)展，將 我國的船舶涂裝技術(shù)和涂裝質(zhì)量與國外先進技術(shù)、優(yōu)良的質(zhì)量之間 的差距大大縮短，我國新造船舶的涂裝質(zhì)量受到了國內(nèi)外船東的首 肯與好評。2）表面預(yù)處理技術(shù)發(fā)展動向。由于受環(huán)保的壓力，傳統(tǒng)干噴砂工藝受到限制，船廠逐漸采用 水噴砂和高壓水除銹的工藝。水噴砂是將磨料與水混合后，噴射到 所要噴砂的物體

18、上。高壓水除銹利用專用設(shè)備產(chǎn)生高壓水（70170 MPa）和超高壓水（170300 MPa）噴射需表面處理的物體上。該技術(shù) 不產(chǎn)生粉塵、廢渣，噪音低，非常環(huán)保。同時不產(chǎn)生溶解鹽，不污 染處理的表面，不影響涂料的防銹效果。這項表面處理技術(shù)近期內(nèi) 將會被國際上認(rèn)可而采用。3）表面溶解鹽的分析和處理。大多數(shù)船廠位于海邊，海洋大氣中的鹽霧會沾染到船體的表面， 另外噴砂所用磨料中鹽分也會沾染船體的表面。表面的溶解鹽對涂 料的防腐性能影響非常大。因此國際上已制定相關(guān)的表面溶解鹽的 標(biāo)準(zhǔn)。美國海軍要求水下船體表面溶解鹽含量3g / cm，水上船體 表面溶解鹽含量5 Ig / cm o IS08502是一個有

19、關(guān)表面溶解鹽測試 和要求的標(biāo)準(zhǔn)。已有國外公司開發(fā)出清洗表面溶解鹽的專用清洗劑， 清洗后還有助于提高防腐性能。4）噴涂設(shè)備及工藝的發(fā)展動向。為了適應(yīng)新型涂料的不斷推出，噴涂設(shè)備制造商也在不斷提高 噴涂設(shè)備的性能以及開發(fā)更先進的噴涂工藝。噴涂設(shè)備制造商已開 發(fā)出壓縮比高達70： 1的高壓無空氣噴涂機，適用于高粘度、厚漿 型的涂料體系。隨著高性能雙組分環(huán)氧、聚氨酯涂料的日益廣泛使 用，噴涂設(shè)備制造商又開發(fā)出雙組分高壓無氣噴涂機，適用于不同 配比的雙組分體系，通過混合管多次剪切混合，使得甲乙組分充分 混勻，同時漆料還可預(yù)熱，降低物料的粘度，保證噴涂效果。由供 粉器、靜電發(fā)生器、靜電噴涂機、噴涂室、粉末

20、回收系統(tǒng)、烘干室 等組成的粉末靜電噴涂設(shè)備來進行粉末涂裝，由于采用低污染涂料 并設(shè)置粉末回收系統(tǒng)，相對于溶劑性涂料的施工，它具有以下特點： 涂料利用率高，達90%以上，且為低污染涂裝方法；適合于自動化 生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高；涂膜厚，一道涂膜厚度可達100300pm。電 泳涂裝也是一種先進的現(xiàn)代涂裝工藝，電泳涂裝設(shè)備由電泳槽、備 用槽、循環(huán)過濾系統(tǒng)、超濾系統(tǒng)、極液循環(huán)系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、直流 電源、涂料補加裝置、沖洗系統(tǒng)及控制柜等組成。具有以下特點： 有利于實現(xiàn)自動流水線生產(chǎn)，涂漆節(jié)奏快，自動化程度高，使生產(chǎn) 效率大幅度提高；涂膜厚度均勻，對陰極電泳漆來說，很容易通過 電壓調(diào)整，在1035pm范圍內(nèi)控制

21、膜厚在某一值；較好的邊緣、 內(nèi)腔及焊縫的涂膜覆蓋性，使產(chǎn)品涂層的整體防銹性能提高，其中 陰極電泳漆的泳透力強，內(nèi)腔防銹性更好，外表涂層完全適用于高 檔產(chǎn)品的要求，耐鹽霧試驗可達到800h以上；優(yōu)越的環(huán)保、安全作 業(yè)性，電泳漆液僅含不到#-的助溶劑，以水作為分散介質(zhì)，沒有發(fā) 生火災(zāi)的危險性，也不會產(chǎn)生溶劑散發(fā)對大氣的污染，電泳設(shè)備配 置超濾循環(huán)系統(tǒng)，使槽液得到有效的利用，僅偶爾排放少量超濾液， 不存在漆液對環(huán)境的污染；高性能涂裝設(shè)備是實現(xiàn)涂料高性能的必 備條件，這也是各大公司日益重視對涂裝工藝和涂裝設(shè)備開發(fā)的原 因。2.3陰極保護功能和涂膜結(jié)合技術(shù)把陰極保護功能和涂膜的屏蔽功能融合為一體的新型防

22、腐蝕技 術(shù)，得到了廣泛的關(guān)注，并在實際中得到了較好的應(yīng)用。由于鋅具 有良好的犧牲陽極而被腐蝕，可以有效地保護鋼鐵基體的特點，所 以以鋅為主體的防腐蝕課題，在科研中不斷涌現(xiàn)，大體上可以分為 以下幾種：含鋅或高鋅底漆，如環(huán)氧富鋅底漆（它是由鋅粉、環(huán)氧樹 脂液、聚酰胺樹脂三組分組成的自干型底漆）；無機磷酸鹽富鋅（鋁） 涂料（它是由無機粘結(jié)劑和水與醇作溶劑，再與鋅粉、鋁粉所組成， 2.4防腐蝕監(jiān)測新技術(shù)由于艦船裝備的特點，空間的局限，環(huán)境條件的影響等因素限 制，艦船裝備在防腐蝕監(jiān)測方面，很多監(jiān)測技術(shù)手段的應(yīng)用難以開 展。但隨著機械、電子、材料學(xué)科、傳感器/換能器技術(shù)、信號處 理技術(shù)、缺陷識別技術(shù)等多項技術(shù)的發(fā)展與融人，正在不斷得到新 的發(fā)展和應(yīng)用。結(jié)合艦船裝備防腐蝕監(jiān)測的迫切需求，當(dāng)前，在艦 船裝備防腐蝕監(jiān)測技術(shù)研究和開發(fā)領(lǐng)域，當(dāng)前主要集中在新型傳感 器的開發(fā)應(yīng)用、傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)手段的改進、多種傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)手段 的融合、監(jiān)測設(shè)備的便攜和智能化等。結(jié)論鋼鐵制成的船舶，長年累月地航行于茫茫大海之中，會不同程 度受到各種腐蝕介質(zhì)的侵蝕，發(fā)生不同程度的腐蝕。腐蝕會對船舶 帶來很大的損害，會降低船舶結(jié)構(gòu)的強度。當(dāng)鋼鐵船舶腐蝕到一定 程度時，船體的強度會下降到不足以抵御海洋風(fēng)浪給予船體的