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海水不锈钢管产生腐蚀的原因以及防腐蚀措施




海水不锈钢管系产生的锈蚀属于电化学腐蚀,主要原因如下:

1)从现场勘验情况看,管路在现场施工装配、焊接过程中,对接焊口处需经打磨处理,导致管路内壁原有的钝化层遭到破坏,与海水接触后产生深度点蚀。

2)该不锈钢管路在船上总组焊接过程中,若未对所充氩气含氧量进行实时监测,可能造成焊接过程中保护氩气纯度不足的情况,导致管路内部焊缝表面局部位置被氧化(探伤不可见),存在着点蚀或缝隙腐蚀的风险。

3)运营环境。高温海水会加速不锈钢管腐蚀的腐蚀速度,对于316L材质不锈钢,适宜海水温度应在20℃以下。当海水温度超过20℃时,不锈钢管与海水接触面的腐蚀速度就会相对加快。如图4.1所示,按照ASTM G150标准的要求,采用1摩尔的盐水溶液所得到的不同材料的临界点腐蚀温度(试样表面在实验前使用P320目的砂纸进行抛光处理)。

同时,有研究表明:随着介质中Cl-含量的逐渐增加,316L不锈钢的临界点蚀温度呈逐渐降低趋势,这说明Cl-浓度是加速316L不锈钢腐蚀速度的一项关键因素。

而本船营运海域夏季海水平均温度在30℃左右,加之甲板洗舱管系常时间处于高温日照之下,导致管内残存的海水温度较高,而洗舱管系在工作状态时,其内部海水温度更可达到80℃,这是造成该船不锈钢管系被快速腐蚀的另一项原因。

其它方面因素

1)渗碳性污染

船舶整个建造过程中,不锈钢管运输、施工过程与其他工种交叉作业,不可避免的会有金属粉尘等杂质进入管路内部;其次,从现场实际情况看,储存管系磅压实验用水的水箱,由于常年维护不当,致使磅压水中也可能含有较多金属锈蚀物等杂质。上述杂质在施工中或管系磅压实验后存留于管路底部(6点钟方位),如不能及时进行串洗清理,一段时间后,就会与不锈钢管内壁发生渗碳性污染,导致这些部位逐渐出现锈蚀,而已形成的渗碳性腐蚀很难再完全消除掉。

2)海水残留

海水洗舱系统在使用过程中,部分管路底部不可避免会存有少量海水,若不及时使用淡水进行冲洗或冲洗不彻底,管路内残留的海水在高温下很快蒸发,导致管内下半部分内壁盐分浓度增加,氯离子富集。那么无钝化膜保护部位经过海水短期浸泡将很快形成蚀点,即使后期再使用淡水冲洗,但蚀点已经形成,以后仍会继续腐蚀管路。

通过上述分析,结合船舶实际建造的各个环节,提出船舶建造及运营过程中海水不锈钢管系防腐蚀措施建议,具体包括:

1)焊后二次钝化。不锈钢管对口焊接施工完成后,应对整个不锈钢管系内部进行第二次(总成)钝化,以保护焊缝附近因打磨处理而导致一次钝化膜被破坏的区域。需要特别注意的是,二次钝化的时间必须在整个管路系统的效用试验之前,因为如果管内壁被打磨区域已经与海水接触腐蚀并产生点蚀源,那么二次钝化不但无法消除已经形成的点蚀源,钝化液中的酸性溶液反而会使点蚀加剧,加速不锈钢管被腐蚀的速率。

2)提高焊接质量。不锈钢管路(氩弧焊)焊接程中,必须严格执行焊接工艺要求,同时使用必要的检测设备对保护氩气的纯度进行实时监测,在保证焊缝内部(无气孔、夹渣、未融合缺陷等)质量的同时,避免焊缝成型过程中被氧化而影响表面自生保护膜的形成。

3)优化设计。优化海水不锈钢管路的系统设计,尽量避免管路内部残留海水。例如,综合考虑甲板面管路超长等特点,以尽可能改良管路的海水放残效果,以及在维护说明中明确淡水清洗要求等。

4)改善存储条件。采取如入库、上架、通风等措施,避免长期存放过程中外部环境(如:高温、高湿度、酸性或碱性物质)因素对不锈钢管材的腐蚀。

5)合理安排施工计划,优化作业环境。避免打磨、喷砂等交叉作业对管系安装环节的清洁防护造成影响,必要时对不锈钢管路两头加装临时性防护挡板,以避免管路在施工现场的运输、吊装及临时放置等环节中,管路内部进入金属粉尘或其它锈蚀物,而产生渗碳性腐蚀。

6)保证试验用水清洁。对不锈钢管系磅压试验用淡水的存储装置内壁做防腐处理,并进行定期维护清理,避免磅压试验用水内混入较多锈蚀物,在试验完成后沉淀于管路内底部,产生渗碳性腐蚀。。

7)坚持淡水清洗。船舶运营期间,不锈钢洗舱管系在洗舱完成后,应立即用淡水进行彻底清洗,清洗完成后及时进行放残处理并确认放残效果,尽量避免管内部存水。

8)更换管路连接方式。如采用法兰连接的方式代替对口焊接方式,避免因焊前、焊接中以及焊后处理过程中操作不当,产生不锈钢管路被腐蚀的潜在因素。

9)合理选材。长期与高温海水介质接触的管系,应慎选316L材质不锈钢。建议选择其他耐腐蚀性更好的高钼不锈钢;如考虑到造价问题,也可选用碳钢管内壁涂塑的方法来增加管壁表面抵抗海水腐蚀的能力。