{首页主词},&

不銹鋼--低成本高效益的船舶建造材料

2018-07-30 17:55:23 作者：本網(wǎng)整理來源：不銹鋼分會分享至：

1 和平中的銹蝕

加拿大和世界上絕大多數(shù)國家和平相處，但其海軍卻有一個(gè)可怕的敵人：銹蝕。2014 年 6 月，加拿大的三艘驅(qū)逐艦之一報(bào)廢。在艦體上發(fā)現(xiàn)了大塊大塊的銹蝕之后，加拿大皇家海軍的 HMCS Iroquois 號驅(qū)逐艦不得不退出現(xiàn)役。在船體外表面和在固體壓載艙后面發(fā)現(xiàn)了6 塊銹蝕。由于腐蝕，驅(qū)逐艦的艦體鋼板的厚度損失平均達(dá) 到 30%，而通常允許的銹蝕厚度僅為 20%。在加拿大海軍所擁有的 33 艘戰(zhàn)艦和潛水艇中，目前只有17 艘處于正常服役狀態(tài)。

2 腐蝕

本文說明了船舶制造商和海軍官兵為防腐而進(jìn)行的一場持久戰(zhàn)。腐蝕以不同的形式產(chǎn)生。當(dāng)金屬暴露于較高濃度的氯化物（鹽）中時(shí)通常發(fā)生點(diǎn)蝕；溫度也會造成點(diǎn)蝕。裂紋腐蝕會在任何有裂縫的地方，例如螺旋槳軸封和軸承，或者藤壺附著生長的地方發(fā)生。暴露在充氣海水中的部位通常會發(fā)生應(yīng)力腐蝕裂紋，因此有必要使用比304和316標(biāo)號更高的鋼種。此外，因?yàn)榇蠖鄶?shù)船舶在建造時(shí)會使用各種不同的金屬材料，所以經(jīng)常發(fā)生電化腐蝕。各類配件、艙面船室、緊固件、船殼板、螺旋槳、軸、閥組、冷凝器和管路都是容易發(fā)生電化腐蝕的地方。當(dāng)兩種不同材質(zhì)的金屬在與海水中發(fā)生電氣接觸時(shí)就會發(fā)生電化腐蝕。當(dāng)其中一種金屬比另一種更 “高貴” 時(shí)，似乎腐蝕反應(yīng)更加劇烈，即其中一種金屬具有更高的電位序。例如，如果鋁合金的船身板和青銅質(zhì)螺旋槳發(fā)生電氣接觸，船身板會被腐蝕掉，因?yàn)殇X會變成青銅的陽極。白銅和鎳銅等所謂的防腐蝕合金也會發(fā)生同樣的問題。鎳銅合金常用于水箱、油箱，以及水下設(shè)備如螺旋槳軸和龍骨螺栓等。然而不僅因?yàn)槠浞浅０嘿F，同時(shí)也是因?yàn)椴坏貌恍⌒牡貙⑵渫渌饘偃玟撨M(jìn)行絕緣處理，不然的話電解反應(yīng)將會導(dǎo)致鋼材發(fā)生解體。

化學(xué)品運(yùn)輸船“Xanthia”

既然腐蝕問題如此頑固，為什么多數(shù)船舶不采用高度防腐合金或特制金屬如鈦合金材料建造呢？答案是確實(shí)有些船只使用了這類材料，但成本較高。也已經(jīng)有少數(shù)制造商嘗試采用不銹鋼作為船只和游艇的建造材料，特別是作為船體用鋼的材料。例子是瑞典鋼制游艇樣艇，全部采用Sandvik 所產(chǎn)的超級雙相鋼 SAF 2507TM。該鋼種原本是為海上石油和天然氣鉆井平臺開發(fā)，選擇它是因?yàn)樗目果}腐蝕能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它雙相鋼。因?yàn)榇w厚度更薄，它比鋁合金船更輕，油耗只有鋁合金船的一半。為便于清除附著的海洋生物，吃水線以下的金屬都進(jìn)行了鏡面拋光。世界各地的警察、海軍和海上救援服務(wù)都對該樣艇很感興趣。對于大一些的船舶來說，絕大多數(shù)船舶的標(biāo)準(zhǔn)選擇仍然是采用焊接的低碳鋼船板。防腐措施是多樣化的。

專用的聚合涂層可以預(yù)防鋼板表面的離子擴(kuò)散，從而避免腐蝕。陰極保護(hù)可以通過使用熱浸鍍鋅鋼實(shí)現(xiàn)，或者在船體表面貼一層鋁、鎂、鋅或上述金屬的合金制造的 “犧牲” 陽極來保護(hù)船身。簡而言之，常見的防腐保護(hù)措施是組合使用涂層或者陰極保護(hù)。

該船采用 Sandvik 公司的超級雙相不銹鋼 SAF 2507TM 建造

3 不銹鋼成本效益好

但造船業(yè)不銹鋼和 CRA 材料的用量日益增長。除了耐腐蝕性，一些不銹鋼特別是雙相不銹鋼，還具有優(yōu)良的強(qiáng)度 - 重量比，可以減薄船身厚度從而降低燃耗。游艇、海洋構(gòu)筑物和船用配件主要采用鋁合金或不銹鋼。雖然鋁合金的重量較輕，但在海水中的抗腐蝕性有限，所以維護(hù)量很大。而另一方面，不銹鋼則可以提供優(yōu)秀的抗腐蝕性和良好的強(qiáng)度。

對于吃水線以上甲板上的設(shè)備，通常使用304和316鋼即可。這些鋼種常用于緊固件、索具、以及滑輪組、護(hù)欄、樓梯、艙門、窗框和裝配件等裝置。304 鋼還可應(yīng)用于完全暴露的部件，只要保證該部件能夠頻繁被淡水沖洗。其它裝置最好使用316。對于長期接觸海水（長期浸泡在海水中）的部件，推薦使用超級奧氏體鋼（6%含鉬不銹鋼、雙相鋼或超級雙相鋼種）。這些鋼種可用于引擎部件、被烘烤的構(gòu)架、泵、螺旋槳軸、排氣管、絞盤和熱交換器。標(biāo)準(zhǔn)雙相鋼 2205 還可作為低碳奧氏體鋼的代用品，用于索具和其它配件。

John Staluppi 所擁有的游艇 “鉆石恒永久”，大量使用了不銹鋼，表面閃閃發(fā)光

4 雙相不銹鋼

雙相不銹鋼一直用于建造化學(xué)品運(yùn)輸船的液化艙——化學(xué)品運(yùn)輸船的船體內(nèi)側(cè)的內(nèi)襯板。化學(xué)物品運(yùn)輸船的建造主要集中在中國、日本和韓國。化學(xué)物品運(yùn)輸船可配備 50 液化艙，為了避免交叉污染，每個(gè)液化艙均配有獨(dú)立的泵組和管路系統(tǒng)。當(dāng)運(yùn)載有毒化學(xué)物質(zhì)時(shí)，液化艙便采用不銹鋼制造。過去常用的是奧氏體鋼如316LN 和 317L，但雙相鋼（主要是 2205）逐漸被采用，目前已經(jīng)是受歡迎的材料了，因其罐壁更薄，減輕了重量，所以更節(jié)約燃料。

Outokumpu 公司瑞典 Degerfors 工廠生產(chǎn)的不銹鋼厚板用于化學(xué)品運(yùn)輸船的內(nèi)襯Outokumpu 公司已經(jīng)在好幾年前就開始為化學(xué)品運(yùn)輸船供應(yīng)雙相鋼板。在 20 世紀(jì) 80 年代中期，意大利造船工程師 Leonardo Acciarri 是首先意識到雙相鋼2205 在化學(xué)品運(yùn)輸船液化艙的應(yīng)用潛力。Outokumpu 公司為他設(shè)計(jì)的幾艘貨輪提供了雙相鋼。最近，當(dāng) Acciarri 在設(shè)計(jì)將在遠(yuǎn)東地區(qū)建造的化學(xué)品運(yùn)輸船時(shí)，他選擇了Outokumpu公司的另一個(gè)產(chǎn)品， LDX 2101?。2013 年，Outokumpu 公司為Stolt 運(yùn)輸集團(tuán)在中國建造的 5 艘化學(xué)品運(yùn)輸船提供了 12250 t 雙相不銹鋼 2205。同時(shí)，NSSC 還開發(fā)了另一種經(jīng)濟(jì)型雙相鋼 NSSC?2120，作為奧氏體不銹鋼 304 的替代品用于化學(xué)物品運(yùn)輸船。日本的兩家造船廠，Sasaki 和 Hakata 在建造化學(xué)物品貨船和原油油輪時(shí)，采用了NSSC?2120 雙相鋼。這是日本第一次使用雙相鋼建造船只。NSSC 還提供雙相鋼 DX1（與2205 類似）和317LN 和 260A 兩種奧氏體不銹鋼用于化學(xué)品運(yùn)輸船。近的項(xiàng)目證實(shí)了雙相鋼在化學(xué)制品運(yùn)輸船的建造中是如何不可或缺的。2013 年 7 月，南通明德重工有限公司宣稱其所建造的一艘亞洲目前大的不銹鋼內(nèi)襯化學(xué)品運(yùn)輸船正式下水。該運(yùn)輸船可裝載 28 罐化學(xué)品，其內(nèi)襯全部采用雙相不銹鋼 2205。

5 特殊應(yīng)用

不同類型的船舶制造采用了不同系列不銹鋼和特殊合金：

一些破冰船配備了防磨損的爆炸焊不銹鋼冰塊輸送帶，不銹鋼可以減少摩擦，保護(hù)船身不被腐蝕。

愛沙尼亞破冰船 Botnica 擁有一條爆炸焊接的不銹鋼冰塊輸送帶和“鉸刀”

用于運(yùn)輸氣體乙烯的運(yùn)輸船采用的是圓柱形保溫不銹鋼儲液罐。

液化天然氣運(yùn)輸船是一種特殊的運(yùn)輸船。這些液化甲烷的存儲溫度為－ 163℃。這要求所用材質(zhì)滿足低溫標(biāo)準(zhǔn)，有好的延展性，較強(qiáng)的抗脆化和抗斷裂性能。因此選用鎳鋼、高鎳合金鋼或鋁。液化天然氣運(yùn)輸貨輪中主要的兩類是：采用鋁合金制造的 Moss 式存儲罐，采用不銹鋼或鎳合金制造的薄膜式存儲罐。薄膜式存儲罐的內(nèi) 壁厚度有兩種，使用 304L 波紋不銹鋼制造的存儲罐內(nèi)壁厚度為1.2mm，而采用低膨脹鎳合金（含鎳 36%）制造的內(nèi)壁厚僅為0.77mm，重量大大減輕。低溫閥組通常采用304LN 或 316LN 不銹鋼制造。低溫下焊接不銹鋼材料所用的焊條總是使用鎳合金制成。

液化天然氣（LNG）隔膜式存儲罐內(nèi)部6結(jié)論因?yàn)槠淞己玫膹?qiáng)度/重量比、抗腐蝕性和易于維護(hù)的特點(diǎn)，不銹鋼特別是雙相不銹鋼的應(yīng)用越來越成為造船業(yè)用材的趨勢。其應(yīng)用范圍的擴(kuò)展也有賴于對燃料成本的考慮。燃料成本增加得越多，則越多的造船廠將會為了降低船只的自重和燃料而采用雙相鋼。

更多關(guān)于材料方面、材料腐蝕控制、材料科普等方面的國內(nèi)外最新動態(tài)，我們網(wǎng)站會不斷更新。希望大家一直關(guān)注中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)http://www.ecorr.org

責(zé)任編輯：韓鑫

《中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)電子期刊》征訂啟事
投稿聯(lián)系：編輯部
電話：010-62313558-806
郵箱：fsfhzy666@163.com
中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)官方 QQ群：140808414