銅管在船舶海水管系中的腐蝕
某型批量船分別航行于我國南部、東部和北部沿海和近海海域,考慮到船舶的用途,根據(jù)船東要求,為了提高船舶管系的性能,其海水系統(tǒng)管系均使用了銅管。然而,其中一艘船剛投入航行不久,其海水系統(tǒng)管系即出現(xiàn)嚴重的腐蝕,導(dǎo)致管系滲漏。
該型船推進主機和柴油發(fā)電機組冷卻系統(tǒng)均為開式海水系統(tǒng)冷卻閉式淡水系統(tǒng),再由淡水對機器進行冷卻,海水管系使用的均是銅管,當(dāng)銅管腐蝕滲漏后,主機和發(fā)電機組將無法正常運行。船上其他系統(tǒng)如衛(wèi)生水系統(tǒng)、壓載水系統(tǒng)等,也屬于海水系統(tǒng),同樣使用的是銅管。所以,當(dāng)海水系統(tǒng)管系出現(xiàn)大量腐蝕和滲漏,船舶將無法投入航行。
1對實船進行對比調(diào)研
該型船的首制船比出現(xiàn)銅管腐蝕的船提前近2年服役,而與出現(xiàn)銅管腐蝕的船同時服役的還有另外兩艘,但均未收到船東關(guān)于銅管腐蝕的報告。
為了證實其他同型船是否存在同樣的問題,船廠首先通知各船船東對船舶海水系統(tǒng)進行檢查,并同時派售后服務(wù)工程師到各船現(xiàn)場進行實地考察,經(jīng)考察發(fā)現(xiàn),即使是服役2年多的首制船,也未出現(xiàn)銅管被腐蝕的現(xiàn)象。
與此同時,船廠追溯建造中的各項記錄,證明同期服役的三艘船使用的是同批采購進廠的管材。通過對被腐蝕的銅管進行取樣化驗,其各項指標(biāo)均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
2銅管腐蝕的機理
通過同型實船對比,排除了材料本身的問題?;诓牧系奈锢砗突瘜W(xué)性質(zhì),任何一種材料的性能都是相對的,應(yīng)與其所處的介質(zhì)和環(huán)境密切相關(guān)。所以,該船出現(xiàn)銅管嚴重腐蝕,應(yīng)與其所處的海域和環(huán)境有關(guān)。
通過請教技術(shù)人員,并查閱文獻發(fā)現(xiàn),銅管確實在相對較少的情況下似乎很例外的產(chǎn)生不同程度的腐蝕,甚至嚴重腐蝕,這一點也正逐步了世界各國的重視。通過 分析,在特定的材質(zhì)、介質(zhì)和環(huán)境條件下,銅管的腐蝕機理基本表現(xiàn)在以下幾個方面。
2.1海水中的鹽度對金屬程度的影響
海水含鹽量較高,其中所含的鈣離子和鎂離子,能夠在金屬表面析出碳酸鈣和氫氧化鎂的沉淀,對金屬有 的保護作用。但是,在河流的入海口,該水域海水的鹽度相對較低,鈣和鎂的含量較小,在金屬表面析出碳酸鈣和氫氧化鎂的沉淀較少,則金屬的腐蝕性增加。
2.2水中的空氣和溶解氧造成腐蝕
水中溶解氧是銅管腐蝕的一大因素,每升水中的溶解氧是約30mL。這是由于銅材料對氧化劑的鈍化作用弱造成的。營運船舶海水管中的空氣泡也是不可避免的,同樣對銅管起著氧化腐蝕作用。
2.3水的流速和流量造成腐蝕
在流速快的部位上,由于水和銅管內(nèi)壁的摩擦力使氧化保護膜不能形成而造成物理損失,同時在那個壓力高的部位形成陽極后產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。由于銅材料 性能偏低,在水流大于1.5m/s時,被水流沖刷腐蝕嚴重。在水流速慢的地方銅水管會發(fā)生點腐蝕,在水流速快的地方銅水管會發(fā)生潰腐蝕。
2.4氯離子含量高的水質(zhì)造成銅管腐蝕
氯濃度越高腐蝕坑越深,尤其是殘余氯,從的立場來看較好是越小越好。海水中的氯離子能破壞金屬表面的氧化膜,并能與金屬離子形成絡(luò)合物,后者在水解時產(chǎn)生氫離子,使管路中海水的酸度增大,使金屬的局部腐蝕加強。
2.5pH值偏低的水質(zhì)造成腐蝕
堿度低、酸度高的水容易造成銅管腐蝕。pH值的標(biāo)準(zhǔn)為6.5,在低于6.5的水中銅管容易被腐蝕。
2.6銅材料不純造成腐蝕
純銅的標(biāo)準(zhǔn)范圍在一之間。純銅中還有一種無氧純銅,性能優(yōu)于一般的純銅。 發(fā)現(xiàn),純度越高,性能越好,0.4%的雜質(zhì),也會導(dǎo)致銅管的腐蝕。目前各種小型冶金公司為了降低成本,大量使用回收的廢品材料,如果使用回收廢料加工銅水管,雖然可以達到純銅的標(biāo)準(zhǔn)范圍,但是材料中內(nèi)含有的雜質(zhì)將造成雜質(zhì)性質(zhì)的腐蝕。
2.7微生物及生物粘泥造成腐蝕
通過宏觀、微觀檢查和電化學(xué)試驗發(fā)現(xiàn),銅管中微生物及生物粘泥的附著,特別是附著生物的代謝物和尸體分解物,其中硫化氫等酸性成分,能引起銅管的早期腐蝕。