新型金屬塑料復(fù)合防腐蝕技術(shù)

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船舶海水系統(tǒng)的腐蝕問題，長期以來困擾著各種船舶?！芭?、冒、滴、漏”問題不斷，嚴(yán)重影響了船舶尤其是水下作業(yè)特殊船艇的可靠性和安全性?！　?海水系統(tǒng)腐蝕規(guī)律易腐蝕系統(tǒng)主要有主海水管系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)、污水系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、噴水推進(jìn)進(jìn)口流道等。易腐蝕管路附件主要有防蝕螺塞、帶銅襯套通艙管件、舷側(cè)閥安裝座板凹凸面法蘭密封面、海水過濾器、吸干頭等。　　腐蝕部位多發(fā)生在焊縫（約占6070%）、插焊支管、彎頭、三通、四通、法蘭（進(jìn)口端）、海水滯留區(qū)腐蝕類型以沖擊腐蝕、電化學(xué)腐蝕為主，在泥砂較多的海域則沖刷腐蝕嚴(yán)重，空泡腐蝕能在短時間穿孔?！　?腐蝕原因分析鍍鋅鋼管耐海水腐蝕性能差，壽命短（45年）；紫銅材設(shè)計流速臨界值為1. 8m/s，不耐沖擊腐蝕；B10設(shè)計流速臨界值為3m/s，但不適應(yīng)含有泥砂的海水，抗沖刷性能差，且不能自行修復(fù)，易腐蝕穿孔?！　×魉儆绊?。經(jīng)校核，凡造成腐蝕的管路，大都有超流速的問題?！　×鲬B(tài)的影響。凡在流態(tài)惡化（紊流）的區(qū)域，如分支管、彎管、法蘭連接處等，容易形成沖擊、空泡腐蝕?！　∷|(zhì)的影響。含泥砂多的海域易造成沖刷腐蝕。　　人太長形成凸環(huán)，引起紊流?！　⊥獗韷撼砂伎?，內(nèi)表形成紊流。　　管子與法蘭連接翻邊不完全，使焊縫暴露于流動海水中，加劇了沖擊腐蝕作用，當(dāng)為紫銅管時，還會產(chǎn)生黃銅脫成分腐蝕（只有復(fù)合管才能徹底解決）?！　》灿胁煌饘俨牧系慕雍喜课唬ê缚p處），當(dāng)電位差大到一定程度時，都可能形成電偶腐蝕?！　?新型金屬塑料復(fù)合防腐技術(shù)應(yīng)用分析解決海水系統(tǒng)腐蝕，一是改進(jìn)海水系統(tǒng)設(shè)計，降低流速，優(yōu)化流態(tài)。二是提高金屬材料的耐腐蝕性能，但會帶來成本上升或轉(zhuǎn)而腐蝕海水系統(tǒng)所服務(wù)的設(shè)備部件。三是應(yīng)用新型金屬塑料復(fù)合防腐蝕技術(shù)。國外從上世紀(jì)六十年代初開始研究用塑料（聚氯乙烯）對鋼管內(nèi)壁進(jìn)行涂敷研究。國內(nèi)1988年在浙江801客船上進(jìn)行局部試驗，1993年正式在運輸船、測量船上推廣應(yīng)用，后出現(xiàn)環(huán)氧樹脂涂層大量剝離問題，部分船東限制使用。正是在這種背景情況下，經(jīng)過十年多時間研究，運用金屬機(jī)械強(qiáng)度高和塑料耐腐蝕的特點，進(jìn)行可靠復(fù)合，研發(fā)出了非常理想的新型金屬塑料復(fù)合防腐蝕技術(shù)?！　?.1新型金屬塑料復(fù)合防腐蝕技術(shù)性能分析根據(jù)對金屬塑料復(fù)合防腐蝕的基本要求，對國內(nèi)外許多種塑料進(jìn)行了篩選，其性能要求極為苛刻，無論在粘結(jié)性、耐蝕性、耐磨性、抗海水沖擊性、抗孔蝕性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐水性、可修復(fù)性、耐低溫性、柔鈿性、加工工藝性等各方面均要求優(yōu)異。通過多年大量的研究分析對比，篩選出了一種新型理想的復(fù)合專用塑料粉末FH-1，即經(jīng)過特殊改性處理的烯烴高分子共聚物。其各方面性能均能滿足作為金屬塑料復(fù)合涂層綜合性能的要求。為了表述其性能的優(yōu)點，將其和環(huán)氧樹脂粉末涂料在同樣試驗條件下進(jìn)行對比，結(jié)果見下表。　　表兩種材料性能比較性能FH-1粉末環(huán)氧樹脂粉末EP對比倍數(shù)附著力平均基本持平耐沖擊性耐磨性耐鹽霧性抗紫外線修復(fù)性FH-1可修，EP不可修脆化點FH-1高韌性，EP脆性延伸率FH-1高彈性，EP不抗應(yīng)變從FH-1粉末與環(huán)氧樹脂粉末（EP）性能對比表中可以看出，F(xiàn)H-1粉末較之環(huán)氧樹脂粉末的綜合理化性能優(yōu)越的多。除某些改性環(huán)氧的附著力尚具有一定優(yōu)勢外，其他各項性能均不如FH-1粉末。尤其是環(huán)氧樹脂屬于熱固性脆性材料，因涂層厚度受限，在造船廠安裝施工中等受外力情況下極易產(chǎn)生微裂紋，在海水滲透壓力作用下，造成管壁腐蝕，從而導(dǎo)致災(zāi)難性的管路系統(tǒng)失效。而FH-1粉末延伸率篼，彈性好，屬熱塑性韌性材料，可冷彎。　　為了研究和驗證FH-1涂塑層在高、中流速、含泥砂水條件下的抗磨蝕性能，經(jīng)某材料保護(hù)研究所對其進(jìn)行涂層耐磨蝕性能試驗測試，通過對FH-1試樣及其他高耐磨EP涂層的對比試驗，結(jié)果見?！　?FH-1環(huán)氧瀝青無溶劑超強(qiáng)環(huán)氧（京）時間，h不同材質(zhì)耐磨蝕性能比較通過試驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)looh的泥砂水沖刷后，熱噴涂FH-1涂層，其外觀僅出現(xiàn)微小變化，除原有表面光澤失去外，無任何損傷，涂層失重遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于對比的國內(nèi)環(huán)氧涂料，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于為國內(nèi)某大型水利發(fā)電工程新研發(fā)的無溶劑超強(qiáng)耐磨環(huán)氧涂層。從而驗證了FH-1同金屬復(fù)合，可有效抗海水中泥砂的沖刷磨損?！　?.2各種海水管壽命周期費用分析管材的初始費用不能完全說明效益的篼低，必須進(jìn)行全壽命費用分析，才能計算出各種管路的效益高低。　　不僅計算管子費用，還應(yīng)計算某種管子所配套的管件費用高低，如B10管件的配套費用為管子購置費用的1倍，而鈦管則為6倍?！　?yīng)計算該型管路平時的維護(hù)保養(yǎng)費用。如更換犧牲陽極費用、平時的絕緣監(jiān)測費用和因腐蝕而造成的故障排除檢修費用等。　　最為突出的是在整個船舶使用壽命周期內(nèi)（2025a），因為腐蝕需要修理和更換的費用，其要素有腐蝕率（修換次數(shù)）及牽連工程的大小等?！　】衫鋸澇尚偷慕饘俟懿慕?jīng)塑料復(fù)合后，可實施現(xiàn)場冷彎成型，給修復(fù)、調(diào)校、安裝帶來極大方便?！　〖嫒菪詢?yōu)異。由于采取了可靠的絕緣防腐技術(shù)，復(fù)合管可和任何金屬管、任何管路系統(tǒng)設(shè)備連接，而不發(fā)生異種金屬電偶腐蝕問題。　　多用途。可廣泛用于船舶上的海水、污水、淡水、飲用水、燃料油、滑油以及具有腐蝕性的各種介質(zhì)以及作為電纜護(hù)管等用途，即任何需要防腐、純凈、衛(wèi)生的管材、流道、壁板、艙柜均可應(yīng)用。　　性價比高。實現(xiàn)了廉價金屬管材（鋼、紫銅、鋁）經(jīng)復(fù)合后可替代昂貴的金屬管材（B10、不銹鋼、鈦）和價格十分高昂的管件。若考慮到終生免維修，其性價比要比現(xiàn)有高耐蝕金屬管材高出510倍?！　〔灰啄?。在相對濕度環(huán)境篼的生活艙室，凡裸露的海水管路通過的部位，由于管壁凝露問題，給船員帶來很大麻煩。由于復(fù)合層絕熱性好，解決了凝露的問題?！　p振隔聲性能好。由于涂襯塑層系高彈性、高阻尼的高分子材料，具有很好的管路減振、降噪性能?！　≥^好的防火性能。相對于全塑管而言，新型金屬塑料復(fù)合管防火性較好，外壁為金屬（銅、鋁、鍍鋅）型的不會發(fā)生燃燒，內(nèi)壁有流動的流體介質(zhì)，帶走熱量。鋼塑復(fù)合管外壁涂有阻燃性的防腐材料。在有火焰燃燒情況下，通水的復(fù)合管至少可在一小時內(nèi)安全工作，而不發(fā)生堵管。防火等效性高于船舶電纜?！　【G色環(huán)保。復(fù)合產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中不用堿涂油、不用酸除銹、不用化學(xué)去污劑除污，無污水排放，生產(chǎn)環(huán)保；復(fù)合產(chǎn)品長壽命，既節(jié)約金屬材料，又節(jié)約能耗，使用環(huán)保?！　?應(yīng)用實例試驗項目：進(jìn)行典型的易腐蝕區(qū)域的海水管路系統(tǒng)試驗，其中包括直管段、直角彎管段、帶法蘭的管段。相配的專用管接、直管接、直角彎頭、三通、堵頭等。經(jīng)過10年的實船使用考核，經(jīng)拆檢，情況一切正常，內(nèi)表面如新，無任何腐蝕和泄漏情況發(fā)生?！　∫阅成顫撟鳂I(yè)艇為例2.試驗項目：對該型艇極易腐蝕的12件管路附件和異型管道，進(jìn)行FH-1塑料復(fù)合處理后的裝艇應(yīng)用試驗，以往這些部位的管子2年左右就被海水蝕穿，經(jīng)FH-1塑料復(fù)合后，使用10年時間未發(fā)現(xiàn)有任何腐蝕和泄漏現(xiàn)象，涂層內(nèi)表面光滑如初。　　使用項目：該船噴水推進(jìn)泵進(jìn)口流道易受異物沖擊，油漆涂層剝落，使用12年基體金屬就嚴(yán)重腐蝕，對進(jìn)口流道進(jìn)行FH-1塑料涂塑復(fù)合使用至今復(fù)合層完好，未腐蝕?！　?推薦應(yīng)用新型金屬塑料復(fù)合防腐蝕技術(shù)的多用途性決定其眾多場合可應(yīng)用，作為應(yīng)用最多的新型金屬塑料復(fù)合管重點推薦如下：各種新型金屬塑料復(fù)合管的應(yīng)用范圍。銅塑復(fù)合管適用于管路系統(tǒng)布置非常密集、難以檢驗與維修的管路系統(tǒng)、對可靠性要求高的船舶，如機(jī)艙管路等，也可用于無磁性要求的船舶?！　′X塑復(fù)合管適用于快艇、氣墊船等要求比重輕的管路系統(tǒng)，該型復(fù)合管完全可以代替鈦合金管，也可用于無磁性要求的船舶。　　鋼塑復(fù)合管特別適用于各類大型船舶，效費比特別高，最能充分發(fā)揮復(fù)合管的優(yōu)勢?！　〔煌瑥?fù)合方式的復(fù)合管應(yīng)用范圍。涂塑復(fù)合管適合結(jié)構(gòu)復(fù)雜的管路。已焊接好的各種不同口徑的樹枝狀的金屬管路因結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無法以襯塑方式完成復(fù)合，涂塑復(fù)合管可解決此難題。最適合于舊管修復(fù)時的防腐處理?！　∫r塑復(fù)合管適合各種無分叉的直管路及彎曲形的管路，管路內(nèi)壁非常光滑，壁厚均勻，可承受高溫（100T.適合于新造船舶或管路系統(tǒng)改裝時采用。　　不同管件的應(yīng)用范圍。快裝式管件適用于襯塑、涂塑復(fù)合管，通徑在DN60范圍以內(nèi)，壓力NP3MPa.法蘭連接方式適用于襯塑、涂塑復(fù)合管，口徑、壓力可滿足船舶的全部要求?！　∫部蛇x用斯特勞勃管道連接器?！　?結(jié)束語新型金屬塑料復(fù)合防腐蝕技術(shù)成功實現(xiàn)了耐腐蝕、免修理、少維護(hù)、長壽命、價格低廉、易于推廣的理想境界，全面推廣應(yīng)用后，對船舶設(shè)備性能的提高，對船舶使用的安全性、可靠性將產(chǎn)生良好的影響?！　?長壽命?？蓪崿F(xiàn)與船舶同壽命?！　?鈦管IB10鎳銅管i紫銅管爸雙相不銹鋼管i鍍鋅無縫鋼管銅塑復(fù)合管i鋼塑a合管i各種管材壽命周期（25a）總費用比較表注：設(shè)定鋼塑復(fù)合管壽命周期（25a）總費用為1. 4.3新型金屬塑料復(fù)合防腐蝕技術(shù)的優(yōu)點?！　?防腐可靠。金屬與海水全絕緣，消除了管路腐蝕的各種基因，達(dá)到免維修，全壽命（3a）?！　?取消了各種復(fù)雜的犧牲陽極保護(hù)措施。由于整個復(fù)合管路系統(tǒng)的高絕緣防腐性能，無需任何犧牲陽極保護(hù)措施，如三元鋅犧牲陽極螺塞，或是結(jié)構(gòu)復(fù)雜更換困難的鐵陽極保護(hù)裝置。　　5流阻小。能夠使用較小尺寸的管道而維持相同的流量。涂襯塑層表面光滑，不易結(jié)水垢。流動阻力小，流量可增加2030%. 6流速不受限制。高流速的海水所形成的三大腐蝕（沖擊、沖刷、空泡）受到遏制。涂襯塑層為高粘彈性、高分子材料，實現(xiàn)以柔克剛，吸收沖擊，能使表面切向破壞應(yīng)力和徑向空泡爆破的能量耗散掉。應(yīng)用金屬-塑料復(fù)合管海水流速可不受限制?！　?高耐磨損性。能承受混濁泥砂的沖刷磨損，高粘彈性涂襯塑層具有減緩沖擊，耐磨損的性能強(qiáng)。　　8法蘭密封可靠。涂塑、襯塑工藝可實現(xiàn)管子與法蘭無縫隙一體化，且可以取消法蘭墊片，提高法蘭的密封可靠性?！　?工藝成熟?？刹扇⊥克?、襯塑工藝復(fù)合。凡