铝合金船舶的腐蚀防护技术现状与展望

铝合金船舶的腐蚀防护技术现状与展望

李君楠

上海外高桥造船海洋工程有限公司

摘要：本文简单介绍了当前铝合金船舶的腐蚀情况，对船舶用铝合金腐蚀防护技术的现状进行了分析，同时也对未来船舶用铝合金腐蚀防护技术作了展望。

关键词：铝合金船舶；腐蚀防护技术；现状；展望前言

铝合金船舶中的铝合金是金属材料，金属材料易受化学介质腐蚀、海水腐蚀、大气腐蚀、磨损腐蚀等各种腐蚀。因此，加强铝合金船舶的腐蚀防护已成为造船工程的重要内容。

1铝合金船舶的腐蚀情况

海洋环境是比较严酷的环境，对处于该工作环境中的铝合金的防腐要求更高。对于船舶来说，不同部位所处的腐蚀环境不同，船底主要是受天然海水的渗透浸蚀作用和水生物的附着，水线以上部位主要是受盐雾腐蚀作用和大气老化作用。目前，铝合金船舶的腐蚀基本情况如下： (1)船体的腐蚀防护一般采用涂料+铝合金牺牲阳极的方法。(2)空舱基本为裸铝，没有涂料保护设计。对几艘在坞艇的空舱检查发现，空舱舱壁普遍存在点腐蚀。空舱地板与船壳板的焊接处，普遍存在较明显的腐蚀。(3)铝合金管海水管路存在电偶腐蚀现象。(4)在某型艇的专项全面检查中发现较多艇艉板法兰有明显腐蚀，有的局部严重腐蚀甚至穿孔。个别艇的艉轴管架端部、艉封板与艉板法兰连接的螺栓孔也出现了腐蚀。

2船舶用铝合金腐蚀防护技术现状2.1 牺牲阳极阴极保护

对于小型高速船，一般不采用外加电流阴极保护措施。目前国外最为普遍采用的是在艇体外板( 有防腐涂层)设置牺牲阳极。铝合金本身相对钢、铜等材料来说是一种很好的牺牲阳极材料； 对于铝船体，必须选用电极电位足够负的铝合金牺牲阳极来对它进行阴极保护，同时要考虑阳极具有良好的溶解特性及电位不能过负而导致铝发生碱腐蚀。目前，铝合金牺牲阳极材料的主要成分为Al-Zn-In-Mg-Ti； 牺牲阳极使用螺栓固定，阳极中的“铁蕊”必须使用铝蕊，螺栓必须使用铝质螺栓。

2.2铝合金船用防腐防污涂料

铝合金船船底和水线以上部位所处的腐蚀环境不同，船底主要是天然海水的渗透侵蚀作用和水生物的附着，水线以上部位主要是盐雾腐蚀作用和大气老化作用，因此，船底和水线以上部位对防腐漆的要求不完全相同。

船底防腐底漆应具有优良的耐海水腐蚀性能和优异的涂层附着力，如环氧聚酰胺类底漆； 而水线以上部位的底漆应具有优良的耐盐雾性能，如环氧聚酰胺类底漆、聚氨酯类底漆和氯化橡胶类底漆。尤其是环氧树脂，由于具有耐水性好、对基体附着力强、与多种涂料配套性好等优点而得到广泛应用，通过添加各种防锈颜料，可满足多种条件下的防腐要求，在配套体系中应用最为广泛。

铝合金船水线及水线以下的船壳在海水环境中深受海生物之害，附着在船底的海生物不仅增大了阻力和额外重量，还加速铝合金的缝隙腐蚀。因此，除了要涂装防腐涂料外，还必须涂装防污涂料。早期的防污涂料采用有机锡、砷等有毒防污剂，随着环保法规的陆续出台，有机锡、砷等有毒防污剂的使用已受到限制，而在含氧化亚铜的防污涂料中，由于铜与铝之间电极电位的差别，会加速铝合金船的腐蚀，因此在铝合金船上使用的防污涂料应避免氧化亚铜的出现。现在普遍应用的是环保型无锡自抛光防污涂料和低表面能防污涂料。

对于水线以上的部位，面漆则应具有良好的耐大气老化性、良好的光泽保持性以及装饰性，并且与底漆具有良好的配套性，可以采用聚氨酯类面漆、醇酸类面漆、丙烯酸酯类面漆等，现在通常采用的是聚氨酯类面漆。随着对涂料性能要求的不断提高，性能优越的氟碳涂料或者环氧、丙烯酸改性的氟碳涂料也开始应用到铝合金的配套涂层体系中。

2.3铝合金的微弧氧化处理

微弧氧化处理是近年来兴起的一种表面处理新技术。它采用较高的能量密度，将阳极氧化工作区从法拉第区引入到高压放电区，通过电化学、热化学及等离子体化学等的共同作用，在Al，Mg，Ti，Nd 等有色金属表面原位形成陶瓷质氧化膜。微弧氧化是阳极氧化技术的发展，其实质仍是较高电压下的阳极氧化。而与常规阳极氧化比较，微弧氧化对工件的前处理要求不苛刻，因而工件的表面状态对工艺的影响不大。

2.4 铝合金船的异种金属绝缘隔离保护技术

铝合金船虽然船体是铝材，但因各种机电设备、管路系统、舾装件等大部分是由非铝质金属构成的，而铝与非铝质金属存在电位差，较易形成电偶腐蚀。为了预防电偶腐蚀应采取措施： (1)相同区域或管系选用同一种耐蚀材料，如钛管钛阀、铝管铝阀，避免异种金属直接接触。(2)无法避免时，采取有效可靠的绝缘保护措施。无论是船体还是管系，铝合金材料与其它金属部件连接时，都要采取相对适用的绝缘措施，如环氧树脂、尼龙垫片、套筒及螺纹绝缘胶等。

3 船舶用铝合金腐蚀防护技术展望

铝合金由于具有多种优点而得到广泛的应用，随着船舶上铝合金使用部位的增多，对铝合金的防腐要求也越来越高。

(1)铝合金船体牺牲阳极布置时应兼顾考虑船停靠码头和高速航行时两种不同的状态，应采用模拟仿真计算和优化布置设计。根据铝合金的静态自然腐蚀稳定电位值和动态开路电位值，以牺牲阳极材料实验数据为基础，定量确定牺牲阳极最佳数量、布置位置及保护年限。同时，在不同的海域，应针对相应的海域特点使用能够有效发挥保护作用的牺牲阳极材料。

(2)铝合金表面对涂料有其特殊要求，选择适当的涂料和制定恰当的配套对铝合金船防腐效果至关重要。随着环保法规的陆续出台，今后用于铝合金的防腐涂料将采用新的技术，向着无毒、通用化、高性能的方向发展。开发新型环保、性能优异的防锈颜料是今后发展的重点。

(3)微弧氧化技术在国内外均未进入大规模工业应用阶段，但该技术的特点决定了其比较适用于对铝合金船的空舱腐蚀进行防护。因此，在铝合金船舶的防腐蚀领域，微弧氧化技术具有广泛的应用前景。

4结束语

总之，只有加强铝合金船腐蚀防护技术、不断提高船舶的设计和建造水平，进一步规范铝壳船的使用维护工作，并完善相关维修操作规程，进而建立腐蚀综合控制体系，才能最终做好铝壳船的腐蚀控制工作。

参考文献：[1]李杰，黄金. 探讨船舶腐蚀的成因及其相应的防护技术[J]. 科技与创新，2014，18：27.[2]万冰华，费敬银，王少鹏，等.牺牲阳极材料的研究、应用及展望[J].材料导报，2010 ，24(19)：87-93.

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