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某舰海水涂塑钢管的模拟冲刷腐蚀研究

舰船海水管系是舰船推进保障系统、发电机组保障系统和辅助系统的重要组成部分川,在保证船舶主要设备正常运行及安全、船舶平衡等方面起着重要作用。作为海水管路用材,其抗流动海水腐蚀性能是最为重要的技术要求之一。材料在流动海水中的腐蚀速率大小,以及是否出现早期冲击腐蚀破损,是决定其使用寿命的关键因素。海水管路一旦出现腐蚀破损,将影响设备正常运行甚至船舶的安全性;因此,在舰船设计阶段,根据海水管系的防腐设计资料,建立适合的管路试验模型,对于评价海水管路的腐蚀防护效果,发现设计中的薄弱环节,进而提出优化设计方案具有重要的意义。

一、试验

1.1试验材料及方法
    试验所用材料为DN200x3 m,DN125x1 m,DV6sx 1 m涂塑钢管各一段,均带有标准异径扭通;B10管材包括弯管、对焊管段和直管段外径都是中s} nn7} .厚}k .3. S 171177其中nN so型900弯书;两个:D VsOxO.s m -}寸焊管段两段;DNSOxO.s:,、}'a管段两段)试验介质为青岛小麦岛海域表层天然海水,‘文验海水部分理化性能见表l所示

1.2试验仪器
    试验仪器为11 kW和22 k W功率二相交流异步电动机与相应水泵各一套;数显式流量计;超声波涂层测厚仪;电子天平(精确到0.000 1 g );数码相机:海水管路模拟试验装置如图1所示

1.3试验方法
    如图1所示,1310管材之间通过钢丝软管串接,并采用不锈钢管卡固紧,1310管内海水流速设计为2.9 n}/s与5.8 rn/s,抽取天然海水泵人管路实验系统,使用截止阀调整管路内海水流速,分别开展模拟和加速冲刷腐蚀试验每天海水冲}i}} t1寸间为8 I! .试验时间持续为6()天一采用数码相机记录试验前后管路形貌;采用失重法计一竹一试验后[t0价质r 4!.损失及腐蚀速度;采用超声波测厚仪测r-r_4!.试验前后涂塑钢管涂层厚度。

二、试验结果分析与讨论
2.1涂塑钢管冲刷腐蚀试验分析
    内表面涂塑是常用海水管路防腐蚀措施‘涂塑后管系金属通过塑料涂层与海水介质隔绝,从而有效地保护管路。管系涂塑防腐蚀效果好、寿命长,可明显提高耐海水冲刷腐蚀性能。由于流体阻力小和防结垢的优点,还可提高管系效率图2为试验前DN200 ,DN 125及DN65涂塑钢管的宏观形貌,可以看出管系经涂塑成型后,内外表而均光滑,表面成型质量很好。
    根据管路模拟试验设计,DN1?5涂塑钢竹内海水流速为2 m/s,DN65涂塑钢竹内海水流速为4 rns表2为不段涂塑钢管内涂层在冲刷腐蚀前后平均厚度的对比情况可以看出,不同节径涂塑钢竹内壁涂层的平均厚度变化不明显,可以认为涂塑能够对基体钢材料提供有效保护。


    经60天冲刷腐蚀后,涂塑钢管不同部位的腐蚀形貌如图3所示(照片a,b,。分别对应于图1中端面。、端面卜及端面〔·)由图3(a)及(b)可以看出,涂塑钢管的连接法兰及管道内表而整体保持了较好的防护状态,涂层未见明显脱落现象;但在DN200涂塑总管的DN 125海水流速为2 m/s)三通海水出口处,出现涂塑层破损现象。其原因可认为在三通分流处,海水容易发生紊流从而导致冲击腐蚀;同时,由于三通管径变化,会形成一定的空泡腐蚀现象,气泡的突然破裂会移除基体表面的涂层,加剧冲刷腐蚀效应。

    试验分析可知,涂塑钢管整体耐冲刷腐蚀效果较好,但在海水总管气通出日处冲刷腐蚀加剧而发生涂层剥落现象、因此,在现行涂塑标准的基础上,对二通等特殊部位应采取加大涂塑厚度等针对性措施进行重点防护
对焊管段和弯管冲刷腐蚀分析
    铜镍合金具有良好的耐海水腐蚀性能,广泛用于舰船冷凝器、海水热交换器及海水淡化处理设备管路中7书表3为Bl0管材不同管段在模拟/加速冲刷腐蚀试验下的腐蚀速率对比结果可以发现,在问一流速下,B10管材腐蚀速率由大到小依次为弯竹、对,y管段和直管段一弯管腐蚀速率要远大于后两者,这是由于弯管处湍流和空化加剧了冲蚀效应在加速冲刷情况下,随着流速的增加,B10直管段、对焊管段和弯管腐蚀速率急剧增大。卜一般认为铜合管材。    如图4a )所示,经长期冲刷腐蚀后,管材内表面材料出现斑状剥离,形成很浅的蚀斑、在管材对焊部位,焊缝及附近的热影响区的腐蚀要比B10本体严重,呈现溃疡状腐蚀形貌,点蚀坑深度也大于直管部分,如4(h)所示这可能是焊缝区内凹凸不平的表面易造成紊流,加剧了冲蚀效应;而热影响区材金在含氯离子介质中,表面可形成一层氧化膜”〕随着流速的增加,B10材料表而剪切应力增加.对表而氧化膜的破坏作用增强,故腐蚀速率增大图4为模拟冲刷腐蚀流速下,各B10管段剂切后所示内表面腐蚀形貌。