青島中港海鷗浮碼頭海水全浸區(qū)鋼鐵腐蝕失效分析

青島中港海鷗浮碼頭海水全浸區(qū)鋼鐵腐蝕失效分析

0浮碼頭浮港腐蝕損失是海洋設(shè)備坍塌的常見形式之一。由于設(shè)備及其使用環(huán)境，確定設(shè)備誤差的標準。海鷗浮碼頭系20世紀50年代從上海拖到青島中港,作為海洋調(diào)查船的浮碼頭使用。該浮碼頭海水全浸部分鋼板腐蝕穿孔,已全部更換。對其進行失效分析具有一定使用價值。海鷗浮碼頭通常在3~5a進塢大修,進行常規(guī)的防腐防污涂裝和陰極保護的聯(lián)合防腐處理,除20世紀80年代采用一次外加電流陰極保護外1海鷗船底防污涂料2009年海鷗浮碼頭上塢,水中部分防腐處理為:(1)涂裝中港合資煙臺聯(lián)邦化工有限公司生產(chǎn)的海船防腐配套涂料J44-74鐵紅底漆(鐵紅氯化橡膠厚漿防銹涂料)二道,J40-31氯化橡膠船底防污涂料一道,J40-4乙烯長效船底防污涂料一道。(2)安裝Al基犧牲陽極。(3)使用高阻抗電位測量儀和自制Ag/AgCl參比電極的陰極保護電位進行不定期測量,其中對海鷗船體水中鋼結(jié)構(gòu)進行電位測量的點位圖見圖1。海鷗浮碼頭下水初期(2009年10月)、中期(2012年9月)和末期(2014年9月)的測量結(jié)果見表1。2取樣點位置測試結(jié)果2015年4月,海鷗輪上塢隨機對其船體的附著生物進行部分錄像、照相、定點取樣。取樣點的位置見示意圖2,測試結(jié)果為:船底生物污損面積經(jīng)檢測為100%(見圖3),水下1m到船底為95%~100%(見圖4),表層為60%~70%(見圖5)。最大附著厚度為6cm,最大單位面積的附著質(zhì)量為12.4kg/m3測定及清除鋼板底材(1)取樣:在船左右舷1~6號位(圖2所示)隨機選取相應(yīng)的舷側(cè)板,使用鋼卷尺量取并劃線40mm×40mm的取樣面積,在每塊待測厚舷側(cè)板的左上、左下、右上、右下及中間位置選取5個測量點并標記。(2)前處理:在待測厚舷側(cè)板的每個標記測量點周圍,使用刮刀逐一刮除鋼板表面固著的生物貝殼、附著生物膜及銹層,直至露出鋼板底材。前處理清除范圍應(yīng)約為超聲測厚儀探頭直徑的5倍的圓形。(3)測厚使用CYGNUS公司生產(chǎn)的超聲測厚儀測量舷側(cè)板厚度。使用標準試片對超聲測厚儀校準清零。將耦合劑均勻涂抹在經(jīng)過前處理的標記測量點上,將超聲測厚儀探頭按壓在涂有耦合劑的鋼板表面,使其與鋼板緊密無縫接觸,觀察測厚儀讀數(shù)直至穩(wěn)定,在相應(yīng)測量點位置記錄測厚數(shù)據(jù)見表2。4全膜法上的完全投入對浮碼頭水下左右舷的犧牲陽極進行目測、照相,對犧牲陽極表面產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)、組成進行分析,犧牲陽極呈現(xiàn)出兩種狀態(tài):(1)犧牲陽極完全犧牲,只留下鋼骨架,見圖7。(2)犧牲陽極完全犧牲,呈面包狀,表面為棕色苔蘚蟲群體為主的污損生物覆蓋,并附著大小不一、分布不均的Al陽極的腐蝕產(chǎn)物白色氧化鋁,內(nèi)層為可塑性的白色的犧牲陽極腐蝕產(chǎn)物——氧化鋁的水合物,其包圍在陽極的鋼骨架上。此種犧牲陽極的狀態(tài)首次發(fā)現(xiàn),已被命名為“陽極苞”(見圖8)并進行了專題討論。5討論與總結(jié)該浮碼頭海水全浸部分的鋼板平均腐蝕厚度已為原鋼板厚度的50%。此次大修已全部拆除換板(船底鋼板為220m5.1雙高水勢梯度下的陰極保護電位測量該浮碼頭在2009年進塢大修,設(shè)計安裝防腐期為5a的犧牲陽極。下水后1個多月測量其陰極保護電位在1000mV(Ag/Ag/Cl)以上。在2014年9月測試陰極保護電位為600mV(Ag/Ag/Cl),Al犧牲陽極已消耗殆盡5.2船底中間龍骨處電位海鷗浮碼頭長48m,寬10m,吃水深度1.2m。2009年安裝的Al陽極分布示意見圖10。Al陽極相對在船梆,即船側(cè)分布較密。相對而言,船底中間龍骨處成為遠離陽極區(qū)域。該區(qū)相對船的兩側(cè)的保護電位衰退較快,會首先出現(xiàn)銹蝕若電位測量在陽極處,則所測電位偏高,船底中間龍骨處電位低。本報告所測保護電位均為陽極點附近處,電位相比浮碼頭實際保護電位平均值偏高。2004年9月所測的保護電位均為船兩側(cè)陽極布點的位置,此點電位是船的自腐蝕電位,那么遠離這些點的其他部位的船底早已開始自腐蝕。5.3“陽極制備”調(diào)查發(fā)現(xiàn)Al陽極被苔蘚蟲為主體的污損生物包覆形成“陽極苞”(見圖12)?！瓣枠O苞”表皮是污損生物硬殼,它們對陽極的電流發(fā)射產(chǎn)生一定的阻力R5.4污染生物的腐蝕5.4.1船底污損生物的分布浮碼頭所涂裝的防污涂料,其防污期是1~2a。浮碼頭上塢時除水線下30cm以下的下層和底層區(qū)域,表層污損生物密度低、種類少、個體小,分析其原因為經(jīng)過4個月的冬季(12月中旬至4月上旬),表層海水溫度低,植物和大部分動物類附著生物均已死亡;而船底污損生物繁茂,附著密度高,有重疊附著現(xiàn)象。大型污損生物可破壞有機涂層,污損生物的代謝作用以及污損生物機體腐爛后產(chǎn)生的有機物,均可促進船體的局部腐蝕,并為微型生物的繁衍提供了溫床5.4.2微生物腐蝕的影響微生物腐蝕的研究歷史悠久,前人做了大量的工作。很早以前,在海洋、土壤、大氣等各領(lǐng)域的研究均有發(fā)現(xiàn)微生物腐蝕,微生物在其新陳代謝過程中可能引起的腐蝕有以下幾個方面(1)好氧菌通過呼吸作用分解有機物獲取能量的同時,產(chǎn)生的無機酸和有機酸引起鋼鐵的腐蝕,如硫細菌、鐵細菌的腐蝕。(2)某些厭氧菌產(chǎn)生的微生物腐蝕效果明顯,如硫酸鹽還原菌