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铝合金舰船防腐设计与措施

http://www.pf.hc360.com2019年09月06日09:44 来源:铝加工T|T

    慧聪表面处理网讯:舰船与海洋设施铝构件、结构的防腐措施包括:合金及状态选择、设计、有机涂层、缓蚀剂、阴极保护、增厚表面氧化膜、改善环境等。下面一起来了解下铝合金舰船防腐设计与措施。

    合金及状态选择

    在选用合金时,首先考虑的是材料力学性能、可焊性能与资源,其次是抗腐蚀性能。在海洋环境中,5XXX系合金的抗蚀极高,其次是1XXX系合金,以下的次序是:3XXX系合金,6XXX系合金,2XXX系及7XXX合金,在8XXX系合金中,除AL-Li合金外,其他合金与1XXX系合金的抗蚀性差不多。6XXX系合金的抗蚀性比3XXX系合金的略差一些,在使用中可不进行防腐蚀处理,建筑材料的涂漆与阳极氧化主要是为了美观、装饰与卫生。

    材料状态对晶间腐蚀与应力腐蚀开裂对海洋材料的重要性已如前述。包铝的2XXX系合金与7XXX系合金有很好的抗蚀性,包覆层电位至少比被包覆芯层的负100mV,以便进行有效的阴极保护。有包覆层的3004合金屋面板在海洋大气中使用30年后,包覆层的腐蚀深层只不过76μm。

    设计

    设计考虑不周会造成严重的腐蚀,设计时应特别注意三点:正确选择材料的合金与状态;正确地确定与铝构件接蚀的其他金属或非金属材料;正确地选定填密材料。以下准则设计时宜充分考虑。

    

    1.避免异种金属接触,避免铝件与吸水率>20%木材接触。如果设计需要,则应采取严密的防腐蚀措施。据中国船舶部门统计,在艇体中修更换的外板中,属于结构不合理造成的腐蚀占25%,异种金属接蚀造成的腐蚀占15%,与木材接触引起的腐蚀占15%,属于电化学腐蚀的45%。显然,精心设计可减少工件腐蚀,延长舰船修理期限;

    2.避免缝隙。对不可避免的缝隙严密密封,防止海水与潮气进入;

    3.尽量采用连续焊,不用或少用点焊与铆接,最佳的焊接方法是摩擦搅拌焊(FSW);

    4.采用易排水、清洗方便结构;

    5.祼铝表面不易吸水、吸潮材料接触,不可避免时,应采取有效防潮措施;

    6.管路系统内尽量避免急转弯外;

    7.避免热传递到热点;

    8.避免流体直接撞击;

    9.避免大的机械应力集中;

    10.设备安于腐蚀最小处;

    11.如果设备或设施要涂油漆,应消除尖锐的边缘。

    为避免接触腐蚀,在设计上应做到:

    1.异种金属电位应尽可能地与铝电位相近;

    2.紧固不同金属工件时,紧固件对铝应呈阴极。例如可用不锈钢螺钉固定铝-钢件,不得使用铝螺钉,最好使用镀铝的不锈钢螺钉;

    3.两种金属间须完全电绝缘时,采采用不导电的绝缘垫。同时两种金属间不得与外部电路相连;

    4.如果须在两种金属接合面上刷涂油漆,应涂于阴极金属上,不得涂于铝上,否则会引起针孔腐蚀;

    5.铝管与其他金属连接时,应采用可更换的厚壁铝接头或凸缘,不得采用螺拉;

    6.尽可能将异种金属接头处远离腐蚀处;

    7.向异种金属制的液体循环系统中添加缓蚀剂;

    8.采用阴极保护;

    9.在导电性环境中,阴-阳极面积比。例如在海水中,此比值至少应为1∶5。

    避免沉积腐蚀准则:

    1.不采用重金属零件;

    2.在可引起腐蚀的金属件上涂油漆;

    3.采用包铝的铝材;

    4.添加缓蚀剂;

    5.经常清洗铝构件上沉积的重金属与污物。

    缝隙腐蚀的预防:

    首先在设计上尽量做到无缝隙,若不可避免,需用非硬化的弹性材料密封,以防液体与潮气进入,常用的密封材料有丁基橡胶、硅橡胶、环氧树脂。密封材料不得因老化而开裂。祼铝表面不得与吸潮材料(纸、布、木材、石棉等)接触。

    

    有机涂层:在铝设备与构件上涂有机涂料大都是为了美观,如建筑门面与汽车车身,但在特殊情况下也有为了防腐的。不管为了哪种目的,在涂漆之前都应精心选择涂料和严格进行预处料。

    涂层是铝表面与环境之间的物理性阻挡层。有些涂料含有铬酸盐之类的缓蚀剂。为了显露铝的本色可涂透明漆。在贮存与运输中,为了预防腐蚀,可涂易于清洗的涂料,对埋设于土壤与混凝土中的铝构件可涂煤焦油等。在严重腐蚀环境中应定期维护有机防腐涂层。

    缓蚀剂:缓蚀剂有两种,阳极缓蚀剂,如铬酸盐,它能降低铝的阳极反应;阴极缓蚀剂,如聚磷酸盐,它能减缓阴极反应。阳极缓蚀剂的量不够时,反而会加速铝的点腐蚀。因此,阴极缓蚀剂更为安全与可靠,两种缓蚀剂同时使用效果会更好些。

    铝及铝合金的缓蚀剂有磷酸盐、硅酸盐、氟化物、三乙醇胺、乳酸胶等,它们既可以单独使用,也可以混合使用。在闭环系统中,如有铜或铜合金零件存在,以钠硫醇笨并噻唑作缓蚀剂能预防铜腐蚀及随后铝的沉积腐蚀。向弱碱性溶液添加硅酸钠能抑制的铝的腐蚀。

    阴极保护:铝构件的阴极保护所用的电流可由牺牲阳极供给,也可以由外部电源提供。牺牲阳极可用Zn、Mg和Zn合金,在海水中也可以用某些铝合金。Zn及Zn合金牺牲阳极很安全,能有效地保护铝构件。

责任编辑:李翔1

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