本文通過對現有艦船腐蝕數據積累狀況的分析,提出了腐蝕數據在積累、整理和應用方面存在的若干問題和建議,以期在艦船腐蝕防護實踐工作中更大發揮腐蝕數據分析的先行優勢。
1 艦船主要材料種類及腐蝕類型
艦船是一臺龐大而復雜的設備,由多個部件組成,使用的材料種類很多,其發生的腐蝕問題也各不相同。金屬材料是組成艦船的主要材料,因此,金屬材料的耐蝕性對艦船非常重要,直接影響著艦船的性能和壽命。
涂層保護是艦船的主要保護手段之一,與金屬材料和涂層材料相比,傳統的高分子材料、無機非金屬材料在艦船上的應用較少。但隨著材料學的發展,各種功能材料在艦船上獲得重要應用。
海洋是強腐蝕性的環境體系,不同艦船材料會發生各種類型的腐蝕。因此,只有充分了解艦船材料在海洋環境的腐蝕特點并掌握相關腐蝕數據,才能夠在艦船設計階段合理選材,在艦船服役階段制定有效防護措施,提高艦船的安全性、可靠性和經濟性。
2 艦船典型材料腐蝕數據積累
艦船材料的環境腐蝕情況十分復雜,影響因素很多,必須通過現場試驗才能獲得符合實際的腐蝕數據、行為和規律。對新的艦船材料現行的是邊開發、邊試驗的模式。
艦船材料種類多,服役環境復雜,腐蝕類型多樣,因此艦船材料腐蝕數據種類較多,數量也很大。
金屬材料是最重要的艦船材料,其腐蝕數據不僅包括形貌、電位、腐蝕率、點蝕深度、縫隙腐蝕深度和腐蝕類型等內容,還包括材料在沖刷和電偶連接條件下的腐蝕數據等。
涂層材料是艦船的保護材料,其腐蝕數據除形貌外,包括附著力、破損率、起泡、開裂、生銹、剝落以及外觀評級等內容。功能性材料則因其種類和功能性較多,其腐蝕數據涉及內容更為廣泛,如:壓電橡膠的腐蝕數據除了強度、伸長率、硬度、彈性等基本信息之外,還包括表征壓電性能的參數。部分艦船材料腐蝕數據見表1-表4。
表1 艦船金屬材料海洋環境腐蝕數據
表2 艦船金屬材料海洋環境全浸180天的腐蝕電位(Vs飽和甘汞電極)
表3 在不同海水流速時的金屬腐蝕速率(mm/a)
注:青島海域
表4 涂層材料腐蝕數據
3 艦船典型材料腐蝕數據應用
艦船材料的腐蝕數據能夠直接反映出材料在服役環境下的腐蝕類型、腐蝕程度及適用范圍,是艦船維護、維修甚至退役的重要依據。
以艦船海水管路選材為例,在掌握各牌號銅合金耐沖刷腐蝕數據的基礎上,很容易篩選出最適合的材料。從表5可知,如果艦船某類管系中流速要求為4m/s時,則銅鎳合金B30為最佳材料。
表5 銅和銅合金管及其配件的最大允許水速(m/s)
隨著數據處理技術的發展,出現了各種數據模型和處理軟件,這些模型和軟件都是建立在對大量數據積累和分析的基礎上,是數據應用的新方式。
4 艦船材料腐蝕數據應用存在的問題和建議
第一、艦船材料腐蝕數據的積累缺少統一的執行標準。
第二、數據的補充機制不完善,容易造成后續腐蝕數據的流失。
第三、腐蝕數據應用方式單一,適用范圍窄。
5 艦船材料腐蝕數據應用的建議
第一、制定艦船材料腐蝕數據積累規范,對腐蝕數據的收集范圍、整理格式、存儲方式進行統一規定,為建立系統化、規范化的艦船材料腐蝕數據庫提供執行依據;制定艦船材料腐蝕數據庫的長期發展規劃,明確數據庫創建方案和發展方向。
第二、建立腐蝕數據的交流機制,促進各數據庫中腐蝕數據的交流,為建立艦船材料全系統腐蝕數據庫提供基礎數據支持。
第三、建立艦船材料腐蝕數據庫運行及維護機制。
第四、開發艦船材料腐蝕數據應用的新方式和新功能,擴大腐蝕數據的使用范圍,提高腐蝕數據的使用效率。
6 結語
艦船材料環境腐蝕數據積累是一項復雜而漫長的工作,制定規范的腐蝕數據整理制度,提高艦船材料腐蝕數據的使用效率,建立功能完善的艦船材料腐蝕數據軟件應用系統,對延長艦船服役壽命、提高艦船服役質量、推進新型艦船材料的研制均具有重要的意義。任重道遠,需要更多致力于艦船防腐研究的科技工作者共同的長期努力。
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