一種復雜結構壓載水艙的集成防腐蝕方法技術

本發明專利技術涉及一種復雜結構壓載水艙的集成防腐蝕方法，屬于艦船及民用船舶壓載水艙的防腐方法技術領域，該方法針對船舶壓載艙部位的結構、環境和工況特點，聯合采用多種腐蝕防護方法和措施，針對壓載水艙自身特點和腐蝕現象，從防腐選材、防腐設計、環境因素、陰極保護、涂料保護、絕緣隔離、腐蝕檢測技術等眾多方面采用先進的防腐材料和技術集成解決其腐蝕問題，選用高性能重防腐涂層體系、高活性犧牲陽極材料及優化布置方案、保護效果檢測技術和異種金屬電偶腐蝕防護技術，使其協同作用，形成最優化的防腐蝕集成技術體系，達到防腐有效期可達10年以上，保護度大于90％，確保壓載水艙的安全使用性能。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術涉及，屬于艦船及民用船舶壓載水艙的防腐方法
，該方法針對船舶壓載艙部位的結構、環境和工況特點，聯合采用多種腐蝕防護方法和措施，針對壓載水艙自身特點和腐蝕現象，從防腐選材、防腐設計、環境因素、陰極保護、涂料保護、絕緣隔離、腐蝕檢測技術等眾多方面采用先進的防腐材料和技術集成解決其腐蝕問題，選用高性能重防腐涂層體系、高活性犧牲陽極材料及優化布置方案、保護效果檢測技術和異種金屬電偶腐蝕防護技術，使其協同作用，形成最優化的防腐蝕集成技術體系，達到防腐有效期可達10年以上，保護度大于90％，確保壓載水艙的安全使用性能。【專利說明】
本專利技術涉及一種艦船及民用船舶壓載水艙的防腐方法，具體地說是一種復雜結構 壓載水艙的集成防腐蝕方法。
技術介紹
船舶壓載水艙經常處于海水干濕交替的惡劣工況狀態，因而腐蝕非常嚴重，特別 是有的壓載水艙結構非常復雜，艙室由各種不同的材料構成。例如，有的艙壁是耐壓殼體的 一部分，采用高強鋼制造，而另外的艙壁則采用普通結構鋼。同時艙內往往還會有一些銅合 金（如紫銅、BlO和B30銅鎳合金等）、不銹鋼、甚至是鈦合金材料的管路系統，它們和鋼結 構之間易產生由異種金屬接觸而導致的電偶腐蝕。另外艙壁結構采用焊接方式成型，焊縫 熱影響區以及本體金屬之間會存在電化學不均勻性。艙內還有很多用于加強結構的肋骨， 形成了分割的局部結構區間，易對陰極保護電流產生屏蔽作用。以往是采用普通的環氧瀝 青涂層和鋅合金犧牲陽極或普通鋁合金犧牲陽極（如AL-Zn-In-Cd犧牲陽極）來保護，由 于這些犧牲陽極在海水干濕交替工況下表面結殼，極易產生鈍化失效，而環氧瀝青涂層使 用壽命短，且含有瀝青，存在環保問題。因此壓載水艙的現有防護方法不能提供有效的長 壽命保護，此外，目前對壓載水艙內的保護狀況缺少監測，而這些復雜結構的壓載水艙人員 很少進入，有的甚至難以到達，不易及時發現存在的保護不足問題，存在腐蝕損傷及安全隱 患。
技術實現思路
本專利技術的技術任務是針對現有技術的不足，提供一種復雜結構壓載水艙的集成防 腐蝕方法。該方法針對船舶需保護部位的結構、環境和工況特點，聯合采用多種腐蝕防護方 法和措施，通過綜合協同作用獲得最終保護效果的最優化，同時對保護狀況進行監測，實現 壓載水艙安全、可靠、有效的長壽命保護。 本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是： ，采用了適于干濕交替工況環境的專用 高活化性能的多元鋁合金犧牲陽極材料和壓載水艙專用涂層，對銅、不銹鋼和鈦管路及部 件采用包覆絕緣涂層的重防腐蝕方法，通過陰極保護數值模擬技術進行犧牲陽極數量和位 置的優化，實現涂層和陰極保護之間的協同作用，使不同的結構材料均處于最佳保護范圍， 從而獲得優化的防腐蝕效果；同時采用了腐蝕狀況監測裝置，及時了解復雜結構壓載水艙 的保護狀態，確保壓載水艙的安全使用性能。 所述多元鋁合金犧牲陽極材料以鋁為原料，添加鋅、銦、鎵、錳、鎂、鐵合金元素，通 過多種合金元素協同活化作用，形成六元鋁合金犧牲陽極材料，其組成為（以質量％計）： 鋅 2 ?7%、銦 0· 01 ?0· 05%、鎵 0· 01 ?0· 04%、鎂 0· 3 ?L 5%、鐵 0· 03 ?0· 2%，余量 為鋁。 所述壓載水艙專用涂層（詳見專利號ZL 201110376683. 7)，包括甲組分和乙組 分，甲組分和乙組分按照質量比4.3 : 1組合而成，甲組分組成為（以質量％計）：環氧樹 脂25?50%、縮水甘油醚活性稀釋劑10?15%、有機膨潤土 0. 3?2%、聚酰胺蠟0. 2? 1. 5%、附著力促進劑、0. 3?0. 9%、含酸性基團共聚體潤濕分散劑0?0. 5%、超細云母粉 10?25%、納米級防銹顏料5?15%、三聚磷酸鋁防銹顏料5?15%、二甲苯3?6%、正 丁醇3?6%;乙組分組成為（以質量％計）：腰果殼油改性酚醛胺固化劑60?80%、二甲 苯15?30%、正丁醇5?10%。 所述對銅、不銹鋼和鈦管路及部件采用包覆絕緣涂層的重防腐蝕方法，無需對銅、 不銹鋼、鈦等管路表面采用噴砂或打磨處理，在僅進行表面清潔并保留表面鈍化膜的情況 下，先采用涂有緩蝕劑油脂的聚合物膠帶進行包覆處理，然后在其上再采用玻璃纖維增強 環氧樹脂進行包覆，形成絕緣包覆層，不僅對這些管道本身有保護作用，而且顯著減少了對 鋼結構的電偶腐蝕效應，同時也可有效減小犧牲陽極陰極保護所需消耗的電流，改善電位 分布，延長犧牲陽極的壽命，獲得更經濟的保護效果。 所述犧牲陽極數量和位置的優化采用陰極保護優化設計軟件測試邊界條件，基于 邊界元數值計算各種不同的結構材料在海水干濕交替工況下的極化特征以及涂層退化及 破損狀況的仿真模擬，用以實現陰極保護優化，使得壓載水艙從保護初期一直到設計的保 護期效的末期均可獲得良好的保護；同時，犧牲陽極采用支架式空間優化布置，以改善肋骨 等分割結構相互遮擋的電流屏蔽效應，避免犧牲陽極直接焊接在高強鋼結構上，以消除高 強鋼結構、鈦管等因保護電位過負而產生氫脆危險。通過這種綜合的陰極保護優化設計和 犧牲陽極優化布置，不是要讓壓載水艙所有表面均獲得均勻的電位分布，而是要使復雜結 構壓載水艙中的各種不同材料表面均處于各自的最佳保護電位范圍內。 所述腐蝕狀況監測裝置設在壓載水艙內，其包括傳感器、數據采集裝置及分析軟 件。傳感器包括電位傳感器、溫度傳感器、犧牲陽極發生電流傳感器、涂層極化電流密度傳 感器，傳感器布置在壓載水艙內代表性位置；數據采集裝置具有至少12個通道，用于電位 檢測的不少于8個通道，數據采集頻率可以依據需要調節；分析軟件可以獲得壓載水艙表 面的保護電位分布狀態及其隨時間的變化，犧牲陽極發生電流隨時間的變化，涂層極化電 流密度隨時間的變化以及環境溫度和壓載周期隨時間的變化。通過分析可以了解犧牲陽極 的工作狀態、壓載水艙不同部位的保護效果、涂層保護性能隨時間的退化規律、壓載水艙環 境溫度和工況及其對防腐保護效果的影響。 上述復雜結構壓載水艙的集成防腐蝕方法，通過監檢測裝置所獲得的保護狀況及 其參數反饋到前面所述的陰極保護優化設計軟件中，通過反演計算以及對輸入的邊界條件 進行修正，可以提升數值模擬優化設計的精度，進一步改進在下一次塢修或維護時的保護 方案，實現循環優化，持續改進。 上述復雜結構壓載水艙的集成防腐蝕方法不僅可用于船舶復雜結構的壓載水艙， 而且可以用于船舶其他內艙，或是海洋工程的壓載水艙以及其他類似工況的結構和設備。 本專利技術的與現有技術相比，所產生的有 ?效果是： 本專利技術針對壓載水艙自身特點和腐蝕現象，從防腐選材、防腐設計、環境因素、陰 極保護、涂料保護、絕緣隔離、腐蝕檢測技術等眾多方面采用先進的防腐材料和技術集成解 決其腐蝕問題，選用高性能重防腐涂層體系、高活性犧牲陽極材料及優化布置方案、保護效 果檢測技術和異種金屬電偶腐蝕防護技術，使其協同作用，形成最優化的防腐蝕集成技術 體系，達到防腐有效期可達10年以上，保護度大于90%，確保壓載水艙的安全使用性能。 【專利附圖】【附圖說明】 附圖1為本專利技術壓載水艙檢測裝置及其電位探頭的安裝部位模擬圖。 附圖2為本專利技術本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種復雜結構壓載水艙的集成防腐蝕方法，其特征在于，采用了適于干濕交替工況環境的專用高活化性能的多元鋁合金犧牲陽極材料和壓載水艙專用涂層，對銅、不銹鋼和鈦管路及部件采用包覆絕緣涂層的重防腐蝕方法，通過陰極保護數值模擬技術進行犧牲陽極數量和位置的優化，實現涂層和陰極保護之間的協同作用，使不同的結構材料均處于最佳保護范圍，從而獲得優化的防腐蝕效果；同時采用了腐蝕狀況監測裝置，及時了解復雜結構壓載水艙的保護狀態，確保壓載水艙的安全使用性能。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李相波，許立坤，藺存國，程文華，
申請(專利權)人：中國船舶重工集團公司第七二五研究所，
類型：發明
國別省市：河南;41