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艦船海水管系電偶腐蝕及其防護措施

文檔作者：田志定武興偉文檔來源：中國船舶及海洋工程設(shè)計研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年09月26日
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第23卷第5期(總第137期)
2012年1O月
船 舶
SHIP ＆ B0AT
V0I_23 No．5
October，2012
[船舶動力裝置]
艦船海水管系電偶腐蝕及其防護措施
田志定 武興偉
(中國船舶及海洋工程設(shè)計研究院 上海200011)
[摘要]HDR雙相不銹鋼和BIO銅鎳合金是艦船海水管系中廣泛使用的兩種金屬材料。當(dāng)與其他金屬在海
水中偶接，就必然會發(fā)生電偶腐蝕。發(fā)生電偶腐蝕過程的根本原因是溶液中有去極化劑存在。文章從腐蝕電化學(xué)的
某些層面厘清HDR、B10海水管系電偶腐蝕的機理，分析了海水管系電偶腐蝕的原因，并提出若干防護措施。
[關(guān)鍵詞]HDR雙相不銹鋼；BIO銅鎳合金；電偶腐蝕；電極反應(yīng)；去極化
[中圖分類號]TG172．5；U664．84 1 [文獻標(biāo)志碼]A [文章編號]1001—9855(2012)05—0052—05
Galvanic couple corrosion and countermeasures for sea water piping
TIAN Zhi—ding W U Xing—wei
(Marine Design&amp;amp;Research Institute of China，Shanghai 20001 1，China)
Abstract：As two widely used metal materials in warship seawater piping，when HDR Biphase stainless steel and
B IO albata are coupled to other metals in seawater，the galvanic couple corrosion is going to happen．The corrosion
is basically due to the depolarization in the solution． With corrosion electrochemistry theory for clearing galvanic
couple corrosion of HDR and B IO seawater piping，the cause of seawater piping galvanic couple corrosion is
analyzed and the corresponding prevention countermeasures are also presented．
Keywords：HDR Biphase stainless steel；B IO albata；galvanic couple corrosion；electrode react0r；depolarizati0n
0 引 言
金屬材料長期受海水浸漬而發(fā)生腐蝕是一種普
遍存在的自然現(xiàn)象。艦船海水管系是推進系統(tǒng)、電
力系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)的重要組成部分。海水管系是由
管路、管附件、泵、閥及其相關(guān)設(shè)備等多種材料和設(shè)
備所組成的較復(fù)雜的電化學(xué)系統(tǒng)。艦船處于海洋環(huán)
境中．金屬腐蝕的基本特征如：靜止海水浸泡和流動
海水腐蝕、點蝕和縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕、晶界腐蝕、局
部腐蝕及電偶腐蝕等．在海水管系中均有顯現(xiàn)，其中
尤以電偶腐蝕最為復(fù)雜。HDR雙相不銹鋼和B10銅
鎳合金是艦船海水管系中使用廣泛且具有較好抗海
水腐蝕性能的兩種金屬材料。本文從腐蝕電化學(xué)的
52
某些層面厘清HDR、B10海水管系電偶腐蝕的機
理，并提出若干相應(yīng)防護措施。
1 孤立金屬電極的電化學(xué)腐蝕及其
自然腐蝕電位
一種均勻的金屬材料構(gòu)成了一個孤立的金屬電
極。當(dāng)此金屬暴露在電解質(zhì)中，必然會發(fā)生電化學(xué)
腐蝕。其原因是：電解質(zhì)溶液中存在著可以使金屬材
料氧化成金屬離子或其化合物的去極化劑，且去極
化劑還原反應(yīng)的平衡電位高于該金屬氧化反應(yīng)的平
衡電位。去極化劑對于被腐蝕的金屬來說是氧化劑，
而它本身則在腐蝕過程中被還原。整個氧化一還原
[收稿日期]2012—03—08
[作者簡介]田志定(1941一)，男，漢族，研究員，主要從事艦船動力裝置設(shè)計。
武興偉(1987一)，男，漢族，助理工程師，主要從事艦船動力裝置設(shè)計。
田志定，等：艦船海水管系電偶腐蝕及其防護措施
反應(yīng)就是腐蝕反應(yīng)，而反應(yīng)過程就是電化學(xué)腐蝕的
過程，其釋放出來的化學(xué)能全部以熱能的形式耗散。
在這樣給定的腐蝕體系中，既沒有凈電流從金屬表
面流出．也沒有凈電流流人金屬表面。陰極反應(yīng)和陽
極反應(yīng)在同一個電位下進行，此時的電極電位即是
該金屬的自然腐蝕電位。不論是在靜止海水中浸泡，
還是受到含砂海水的流動沖刷．某種金屬材料所測
得的自然腐蝕電位越正、越穩(wěn)定，則表征該材料耐海
水腐蝕的性能越好，自身不易被氧化而腐蝕。
腐蝕電位是材料電化學(xué)腐蝕過程的結(jié)果．其過
程以最大限度的不可逆方式進行，但它本身并不是
一個熱力學(xué)的參數(shù)。因此，不能不加條件的由此來
估計腐蝕速率的大小，錯誤地判斷為“腐蝕電位愈
低，腐蝕速率愈大”；而只能在金屬可能鈍化的情況
下．憑借腐蝕電位的高低來判斷金屬處于鈍化狀態(tài)
還是處于活性區(qū)的腐蝕狀態(tài)。一般在活性區(qū)均勻腐
蝕的情況下。自然腐蝕電位的高低同腐蝕速度之間
并無一定的聯(lián)系?。
艦船海水管系常用材料在靜止海水中的自腐蝕
電位和自然腐蝕率見表1。
表l 不同材料在靜止海水中的自腐蝕電位和自然腐蝕率的排序表[2_3
材料 穩(wěn)定電位平均值，V 自然腐蝕電位排序 自然腐蝕速率／(mg／m ·d) 自然腐蝕速率排序
HDR雙相不銹鋼 O．o04 ① 34．6 ⑩
316L不銹鋼 -0．0ll ② 67．13 ⑨
KB10德國產(chǎn)KME -0．081 ③ 184．12 ⑥
1Cr18Ni9Ti 一0．11 ④ 160 ⑦
B1O 一0．11 ⑤ 357．64 ⑤
QSn5—5—5錫青銅 一0．195 ⑥ 412．27 ④
His硅青銅 -0．232 ⑦ 450．16 ②
QA19-2鋁青銅 -0．265 ⑧ 442．54 ③
QA18Mn13Ni4Fe3鎳鋁青銅 -0．268 ⑨ 128．89 ⑧
20#碳鋼 -0．769 ⑩ 2011．85 ①
HDR和B10的流動海水腐蝕和砂侵蝕腐蝕率 氧去極化控制的B10腐蝕率增大。
對比見表2。
表2 3 m／s流動海水腐蝕及砂侵蝕腐蝕率的對比表E41
腐蝕率／(mg／m ·d)
材料
流動海水(3 m／s) 流動海水(3 m／s，含3％砂)
HDR 9．4 40．1
Bl0 105．5 7l0-31
流動海水中的磨損腐蝕是由于在高速介質(zhì)沖刷
下，金屬內(nèi)壁的保護膜破損而致加速腐蝕。若流速
過高，還會產(chǎn)生“空蝕”以致撕裂管子內(nèi)壁金屬表面。
海水流速增加，氧擴散加快，使HDR管的表面膜比
在靜止海水中成長得快而牢固，促進鈍化膜的穩(wěn)定
性和可修復(fù)性。而當(dāng)流速超過某一臨界值且混有泥
沙等固體夾雜物時，銅合金的保護膜即遭到破壞。
流動海水帶來充足的溶解氧。會使在海水中主要受
2 異種金屬電偶腐蝕(接觸腐蝕)及其
電極電位
當(dāng)兩塊不同的金屬浸在含有去極化劑的電解質(zhì)
溶液中時，會有電流從電位較低的金屬流向溶液(陽
極電流。該材料處于陽極極化狀態(tài)，電極電位從該電
極的平衡電位向正方向偏離，其過電位值7／>0)，再
經(jīng)過溶液流向電位較高的金屬(陰極電流，該材料處
于陰極極化狀態(tài)，電極電位從該電極的平衡電位向
負(fù)方向偏離，其過電位值rl

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