船舶海水管系是船舶推進保障系統、發電機組保障系統和輔助系統的重要組成部分，對于保證船舶動力裝置、輔助機械和設備的正常工作具有重要的作用。船舶海水管系擔任著冷卻主輔機、消防、壓載、清洗等任務，在保證船舶主要設備正常運行及安全、船舶平衡等方面起著重要作用。海水管系輸送的均為海水,致使海水管系必然面臨著嚴重的腐蝕問題，從而嚴重影響了設備的正常運行和船舶安全運行，大量維修也造成很大的人力、物力上的損失。因此，分析海水管系的腐蝕情況、提出有效防腐措施具有重要的意義。

　　1.概述

　　1.1海水管系材料

　　海水管系材料的種類繁多，目前我國船舶使用過和正在使用的主要海水管路材料包括鋼管、銅及銅合金、不銹鋼、鋁合金、鈦合金等。早期的海水系統大多采用碳鋼、鑄鐵建造，鋼制海水管路由于耐海水腐蝕性能較差，僅在輔助船舶中表面處理后少量使用。銅合金海水管路配套的泵閥材料以鑄造黃銅和錫青銅等為主，我國針對B10海水管路提出，配套的海水泵等構件用鑄造合金也改為與B10耐海水腐蝕性能相當的鑄造鎳鋁青銅，以降低海水系統的全壽命成本。

　　國內有關單位近年來研制了新型的Ni-A1一Fe—Mn含鉻鎳鋁青銅，并開展了該材料用于海水泵、閥以及海水管路制造方面的研究工作。不銹鋼由于在溶解氧含量高的動態海水中可以鈍化、耐蝕性較好而在海水管系中得到應用，而雙相不銹鋼由于具有較高的耐海水腐蝕性能，在國外海水管路特別是化工行業中得到成功應用，我國曾采用雙相不銹鋼作為海水管路材料應用于部分船舶。但由于存在工藝和材料匹配等方面的問題而出現了較多的腐蝕問題，其使用受到了限制。

　　由于重量和材料配套原因，鋁質快船的大部分管路材料為鋁管，如我國某鋁合金快船的海水管路即采用與船體相同的耐蝕鋁合金。鋁管用于海水系統時，對其使用壽命的反映不一，容易出現點蝕穿孔現象，特別是消防管系在使用2～3年以后。鈦合金具有優異的耐海水腐蝕性能，各國都非常重視船用鈦合金的研究開發，俄羅斯和美國己成功將鈦合金用于各類動力的船舶、水面船舶。

　　美國海軍對薄壁鈦合金管從費效角度進行評價，作為水面船舶海水冷卻系統的候選管材，減輕90/10銅鎳合金管的腐蝕和沖刷破壞，但由于鈦合金管系與當前使用的海水閥材料電偶不匹配，它們間的電絕緣造價高。為確定與鈦管系匹配且成本低的新閥體材料，美海軍對當前使用的包括90/10Cu-Ni、Alloy400和M35鎳基合金等管系材料與候選海水閥材料，包括奧氏體及超級奧氏體不銹鋼、超級雙相不銹鋼、鎳-鉻-鋁合金、鈷合金以及鈦合金進行了對比試驗。

　　美國TicoTitanium，Inc.也對鈦合金與船用海水管系材料90/10、70/30銅鎳合金、316不銹鋼的各種性能進行了對比，認為鈦合金耐蝕性能優異，可減輕腐蝕維護費用、降低重量、延長使用周期。我國從上世紀60年代起開始研究開發船用鈦合金，可基本滿足各類船舶不同強度級別使用要求并適用于包括海水管系在內的不同部位。鈦合金具有密度小、高比強度、耐蝕及抗剝蝕破壞的能力，適用于制造小直徑的薄壁管路、閥及配件。俄羅斯軍艦使用BT1-0、ⅡT-7M、3M、3B、ⅡT-3B等鈦合金產品的實際情況表明，船舶海水管系使用鈦合金的效果很好，不論是綜合力學及加工性能還是耐海水腐蝕性能，其可靠性都是很高的。

　　研究及使用經驗表明，船用鈦合金產品可以承受不低于1.2×105h的腐蝕，這就使得設備正常運行時間超過了40年。鈦合金的綜合力學性能和抗海水沖刷腐蝕的性能優異，適合用來建造海水管路系統，尤其是在海水的流速與壓力比較大的情況下。船舶管路系統采用鈦合金來制造，最顯著的優勢是需要設計的管路壁厚的腐蝕余量減小，另外，用鈦合金建造的海水管路能承受大的水流速度，從而管路的直徑和壁厚就減小，管路的質量減輕。但是鈦合金設備與其它材料的設備一起使用的時候，比較容易出現接觸腐蝕問題，為了防止這一問題的出現，還需要設計、制造與之相匹配的其它鈦合金設備(鈦泵、鈦閥等)。

　　1.2腐蝕原理

　　實際海水管路的腐蝕形式多樣，分述如下。(1)根據腐蝕的機理,可分為電化學腐蝕、化學腐蝕和物理腐蝕。這幾種腐蝕形式接觸的介質不同，化學腐蝕是純化學反應造成的，接觸的是非電解質;物理腐蝕是因固體顆粒的物理溶解，對金屬引起的劃傷磨損破壞;電化學腐蝕是海水管路最普遍、最常見的腐蝕種類，接觸介質為電解質。(2)根據金屬的腐蝕破壞特性，金屬腐蝕又分為均勻腐蝕和局部腐蝕。局部腐蝕通常不易預測，危險性更大，容易造成嚴重的事故。常見的局部腐蝕有點蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕、湍流腐蝕及空泡腐蝕等。

　　(3)彎頭處由于海水流向發生改變，對彎頭內壁有較大沖擊力，既加速了腐蝕產物的遷移，又加劇了電化學腐蝕，造成管壁明顯變薄或有馬蹄形蝕坑，甚至斷裂，即還發生了沖擊腐蝕和湍流腐蝕。(4)法蘭在安裝中，螺栓上緊過程中可能存在受力不均，連接處的焊縫也存在殘余應力，除了電化學腐蝕外還發生了應力腐蝕等;由于法蘭、螺栓、鋼管三者間為異金屬連接,存在小面積的陽極大面積陰極，造成腐蝕加劇。由此可見，管路的海水腐蝕種類繁多，由于海水的電阻率低，在金屬表面容易形成微電池和宏觀電池，腐蝕范圍較廣，發生腐蝕種類也比較多，同時存在均勻腐蝕和多種局部腐蝕。

　　1.3腐蝕分類

　　依照環境進行分類，可分為三類：干蝕、溫蝕及微生物的腐蝕。干蝕包括硫腐蝕與高溫氧化所產生的腐蝕等;溫蝕包括化學藥品、大氣以及水溶液(淡水、海水及其它溶液)等;微生物的腐蝕包括藻類、真菌、細菌腐蝕等。依照腐蝕的形態進行分類，可分為兩類：全面腐蝕與局部的腐蝕。

　　全面腐蝕是指在發生在整體表面上的均勻腐蝕;局部的腐蝕是指點、縫隙及晶間的腐蝕等。依照腐蝕的原因及現象進行分類，可分為四種：電偶的腐蝕、晶間的腐蝕、縫隙的腐蝕以及積物的腐蝕等。動態環境當中的腐蝕有沖擊的腐蝕、應力的腐蝕、泡的腐蝕、疲勞的腐蝕。海洋環境不同產生的腐蝕有海上的大氣區域、飛濺區域、潮差區域、全浸的區域腐蝕。

　　2.船舶海水管系腐蝕研究現狀

　　2.1影響海水管系腐蝕的主要因素

　　(1)材料的影響海水管系材料大部分都與輸送介質直接接觸，因此管路內的腐蝕在很大程度上取決于材料本身的耐蝕性。常用的海水管路材料耐蝕性能遞增順序為：鋼、鍍鋅鋼、鋁黃銅、銅鎳合金、70-30銅鎳合金。(2)氣蝕的影響由于海水的擴散、旋渦和流道過窄及振動，在流體中形成低壓區，在金屬管壁與海水的界面上，由于大量氣泡的不斷破裂使管壁表面膜產生機械損傷，從而形成氣蝕。由于氣蝕的存在，使管壁被腐蝕成馬蜂窩狀的麻孔。

　　(3)海水流速的影響海水的流動使空氣中的氧擴散到金屬表面的速度加快，同時，它還會沖刷掉在金屬表面所形成的各種保護膜。隨著海水流動速度的增加，水流會呈紊流狀態流動，使管壁處的氧供應量得到充分保證，因而氧的去極化作用一直處于高峰狀態，導致腐蝕電流較大。在流動體系中，腐蝕介質與金屬表面間的相對運動會加劇金屬腐蝕。金屬表面和腐蝕性流體之間由于高速相對運動引起的金屬損壞現象，稱為流動腐蝕，也是機械性沖刷和電化學腐蝕交互作用的結果。還會讓海水接觸到的管道表面出現空氣泡或蒸汽泡破裂，導致沖擊壓力更大，加快管道的損耗。

　　(4)腐蝕環境特點的影響船舶海水管道在使用期間，遭受動態海水的沖刷作用。在關閉期間遭受海水浸蝕或潮濕海洋大氣的作用。經常停泊于淡水港內或河口港內的船舶管道，由于易遭有機物質的沉積和污染海水或河水的作用，不僅發生沉積腐蝕的可能性增加，還可導致硫酸鹽還原菌腐蝕，加速材料的破損。在不同的地理位置，船舶所受到的腐蝕性也會不同。例如：在南海行駛的船舶就會由于那里的海水和大氣溫度高而導致海水管系腐蝕的程度嚴重。隨著海水溫度的增加，海水中的溶解度就會降低，促使導電率、腐蝕電流增加，腐蝕速度會變快。

　　(5)管道構型的影響流體紊亂的地方最易發生沖擊腐蝕，如分流處、匯流處、彎管處、管徑變化處等，在同樣流速下，直管部分可能僅遭全面均勻腐蝕，而上述地方可能出現明顯的馬蹄形蝕坑或管壁明顯變薄的現象，危害較大。船舶海水管系的腐蝕還直接受船舶海水管系連接方式的影響。管子連接之間的縫隙處易因縫隙腐蝕而破壞，管子連接處的的下游段易形成湍流而破損。異種金屬接觸也影響海水管道的腐蝕。如紫銅管路與裝有銅鎳合金的冷凝器連接時，都會加速管道的腐蝕。

　　管材連接時要安裝大小頭、三通、四通、彎頭等管子附件，不全是同一管徑直管。海水流到這些地方，容易發生紊亂，對管材內壁造成較大的沖擊，使得管子連接處出現不太規則形狀的凹坑或管壁變薄的現象，這些部位容易出現局部腐蝕。船舶海水管系的腐蝕還直接受船舶海水管系連接方式的影響。管子一般采用法蘭連接，焊接處焊縫要做特殊處理，否則會加重腐蝕異金屬接觸也影響海水管道的腐蝕。

　　(6)海洋生物的影響海洋生物的存在一方面使海水中含氧量增加，另一方面是海洋生物活動中放出CO2或分解出H2S，從而使周圍海水酸化，兩者都將導致海水管系腐蝕速度加快。微生物腐蝕的特征是局部腐蝕如孔蝕、縫隙腐蝕、膜下腐蝕、脫成分腐蝕和應力腐蝕開裂，因而其危害性更大。對微生物腐蝕敏感的金屬材料有：碳鋼、不銹鋼、銅合金、鎳合金等。

　　不同的金屬和合金在海水中被海洋生物污損的速度是不同的，銅及其合金能有效防止海洋生物污損。在快速流動的和潔凈的海水中，微生物的含量比較少，對材料腐蝕的影響也不明顯，但如果船舶大部分時間處于停泊狀態，這時管系中往往存有滯流的海水，并沉積大量的淤泥(在南海尤其如此)，就會給微生物的大量繁殖提供溫床，這時微生物腐蝕就會成為材料失效的主要原因。海水管系是目前船舶腐蝕最嚴重的部位之一，經常發生腐蝕泄漏事故。

　　目前發現的造成海水管系腐蝕的細菌主要有四大類：硫酸鹽還原菌(Sulfate-reducingbacteria，簡稱SRB，下同)、產粘泥細菌(Slime-producingbacteria)、產酸菌(Acid-producingbacteria)、產氨菌(Ammoniumproducingbacteria)。2.2國外船舶管系材料的環境腐蝕研究現狀在海水管系材料的環境腐蝕研究方面，各國均進行了大量的基礎和應用性研究，早期工作主要集中在材料的環境腐蝕數據的積累。

　　英、美等國針對其Cu-Ni合金海水管路材料的海洋環境腐蝕及與其配套材料間的電偶腐蝕兼容性開展了大量的試驗研究，英國的S.A.Campbell等進行了銅鎳合金與雙相不銹鋼、316和416不銹鋼間的電偶匹配試驗研究。英國Southampton大學受國防科技實驗室資助研究了海水中環境因素對Ni-Al青銅(NAB)腐蝕性能的影響。報道的NAB典型應用包括高性能螺旋槳和海水處理系統，海水泵、閥及管件等，以及海上平臺和海船的冷卻系統。

　　針對NAB(UNSC95800)材料，研究了溶解氧、海水溫度及鹽度環境因素對材料在海水中腐蝕的影響，開展了其與鈦合金、Cu-Ni合金在海水中長達3年的電偶腐蝕研究。美國海軍鑒于水面船舶海水管系及其配套管件(泵、閥等)在服役中經常有較高的破壞率，與海水閥門相關的費用已成為水面船舶總體維修費用中的一個主要因素。為了降低海水閥門全壽命費用，正在考慮將能形成鈍化膜的合金如鎳鋁青銅和鎳合金400替代現行閥門材料。研究結果表明，這些易鈍化材料提高了閥門的耐海水腐蝕及其與鈦合金的電偶腐蝕能力。

　　2.3國內船舶管系材料的環境腐蝕研究現狀

　　我國近年來針對船舶海水管系的環境腐蝕開展的試驗研究工作，主要集中在實海長期投樣、實驗室的材料腐蝕性能評價和腐蝕機理研究方面。七二五所進行了B10、HDR雙相不銹鋼與其它海水管系材料在實驗室條件下的自然腐蝕行為和電偶腐蝕特性試驗;楊民針對船舶海水管路在南海的腐蝕進行了實船研究，從材料、流速控制、使用方面分析了腐蝕原因并提出了防腐措施。

　　近年來國內外關于海水管系材料的環境腐蝕研究集中于材料的腐蝕機理研究、特種材料的腐蝕特性研究、新型管系材料的電偶腐蝕匹配性研究等方面。相對國外船舶海水管系材料的環境腐蝕研究而言，我國現有的環境腐蝕試驗研究工作不夠系統和深入，試驗材料不夠全面，針對管系構件的環境腐蝕研究開展不多，腐蝕環境因素在試驗中未予重點考慮。

　　3.船舶海水管系腐蝕防護措施

　　目前應用于不同艦船海水管路的防腐蝕措施主要有：選用耐蝕管材(銅鎳合金管材、HDR雙相不銹鋼)、犧牲陽極保護(鋅環)、涂鍍層保護(內表面涂塑)、鍍膜保護(硫酸亞鐵成膜)等。

　　3.1海水管系微生物腐蝕的控制

　　首先，陰極保護不能解決海水管系的微生物腐蝕問題。其次，電解防污技術也不能解決微生物腐蝕的問題。目前控制微生物腐蝕最有效的方法是添加殺菌劑、緩蝕劑和粘泥剝離劑。通過添加殺菌劑殺滅微生物，防止管系的微生物腐蝕。殺菌劑通過阻礙菌體的呼吸作用、抑制蛋白質的合成、破壞細胞壁、阻礙核酸的合成等方法殺滅微生物。

　　添加Cu-Ni合金高效緩蝕劑，控制合金的自然電化學腐蝕。緩蝕劑通過物理或化學吸附，與基體結合，阻礙腐蝕反應的進行。通過添加粘泥剝離劑，去除管壁的微生物粘泥，提高殺菌劑的殺菌效果，并有利于緩蝕劑起作用。粘泥剝離劑應具有殺菌作用。3.2防止海水管系腐蝕的措施從影響船舶海水管道腐蝕原因中可以看出,船舶海水管道的腐蝕,是諸多原因疊加的結果,消除某一個腐蝕原因,只能夠部分地改善管道的腐蝕,不能完全解決管道的腐蝕問題。海水管路的防腐是一個綜合性的研究課題。

　　4.結語

　　近些年來，隨著高科技技術的發展，耐腐蝕性的材料越來越多，在當今的船舶行業得到廣泛應用。隨著相應部門對船舶海水管系腐蝕問題的深入研究，海水管系腐蝕問題在一定程度上也得到了解決，雖然如此，但是防腐措施還并不完善，今后還要繼續研究和探索，從而在根本上解決船舶海水管系腐蝕問題，促進船舶行業發展。相信隨著技術的進步，設計和建造水平的提高，腐蝕問題一定會得到更好的解決。

　　相關論文投稿刊物：《船舶標準化工程師》Ship Standardization Engineer(雙月刊)曾用刊名：艦船標準化工程師，1957年創刊，是中國船舶重工集團公司主管的面向全國公開發行的艦船標準化技術刊物。是一份內容豐實、網絡暢通、信息快捷、技術含量高。