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- 铜及其合金海水管系腐蚀案例
法国海军从安全可靠性要求对水面船舶海水管道材料进行选择,主要采用锡青铜制作无缝海水管,铝青铜制作大管径的焊接管道,泵、阀和铸件一般采用铝青铜制造,不锈钢由于缝隙腐蚀不理想而落选,紫铜、黄铜和70/30铜镍合金则被淘汰使用。同时法国海军也考虑采用耐蚀和标准化程度较高的90/10铜镍合金制作管子.B. C.赛雷特从缝隙腐蚀和点蚀、冲刷腐蚀、硫化物腐蚀、脱成分腐蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀开裂、冷凝液腐蚀、冲击腐蚀等方面深人分析了铜合金、不锈钢、钛合金等冷凝器管腐蚀破损原因和防护措施.
美国海军鉴于水面舰船海水管系及其配套管件(泵、阀等)在服役中经常有较高的破坏率,与海水阀门相关的费用已成为水面舰船总体维修费用中的一个主要因素,为了降低海水阀门全寿命费用,正在考虑将能形成钝化膜的合金如镍铝青铜和镍合金400替代现行阀门材料,研究结果表明,这些易钝化材料提高了合金对耐海水腐蚀及其与钛合金的电偶腐蚀能力,并在1999年完成了对这组候选合金在静止和流动海水中的缝隙腐蚀试验.
美国LaQue腐蚀技术中心研究了组成及微观组织对两种不同状态的镍铝青铜海水腐蚀性能的影响,这种铸造镍铝青铜被广泛用于海洋环境中的阀、泵及热交换器水室等。研究表明高铝含量耐蚀性明显,两种合金均存在选择腐蚀.
美国和法国海军在一个国防交换项目中指出,70/30铜镍合金由于其相对低的海水腐蚀率、耐污损及耐冲刷腐蚀性能而用在海水冷却热交换器中,其耐蚀性能主要依赖其形成的保护膜,70/30铜镍合金的主要失效原因是设计不合理引起的高流速冲刷腐蚀及点蚀造成的.在另一项美国和法国海军国防交换项目中,研究了环境因素对严酷海洋环境中使用的62S Ni-Cr-M合金缝隙腐蚀的影响,主要研究了在40℃和65℃海水中625合金发生缝隙腐蚀的临界电位-温度-时间关系,还研究了在海水中长期浸泡腐蚀电位变正与缝隙腐蚀发生的相互联系.
美国海军水面防务中心在2004年报道了对Ni-A1青铜的海水腐蚀评估,通过开路电位测量、不同面积比的电偶腐蚀试验和应力腐蚀试验,研究了镍铝青铜板、铸件及其焊缝在海水环境中的电偶腐蚀行为与SCC敏感性.
J. 0. Ratka报道了一种在海水中应用的高强CuNiSn合金的腐蚀性能评价,在美国海军水面防务中心进行了该材料在空气、海水中自然腐蚀及阴极保护条下的慢应变速率试验(SS-RT),以研究其应力腐蚀开裂和氢脆行为,并研究了与Alloy 625, Grade 2 titanium以及4340钢间不同面积比的电偶腐蚀行为。研究结果表明该合金系列适合作为高性能的海水阀材料.
美国海军实验室还针对70/30Cu-Ni合金进行了海水中SRB细菌腐蚀方面的研究,在5个月的试验周期内将材料置于交替充气和除气的含SRB的海水中,研究了微生物膜下Cu-Ni合金的点蚀、晶间腐蚀、脱成分腐蚀的机理.
对于材料和构件的海水试验方法,美国海军水面防务中心指出了海水环境腐蚀电化学试验中需考虑的事项,指出两个竞争的过程同时影响海水环境腐蚀,即破坏钝化状态的Cl- 活性和促进修复金属表面钝化膜的溶解氧,腐蚀试验的类型依赖于所需要信息的范围和种类、金属构件的服役环境条件。影响海水腐蚀的环境因素众多,了解这些因素对试验结果的影响有利于设计海水试验并将试验偏差最小化和设计最好的模拟服役条件。并从影响海水腐蚀的环境因素、腐蚀机理、实验室腐蚀电化学试验方法的优缺点、现场试验、特定材料的腐蚀特点对海水腐蚀试验提出建议.
我国近年来针对船舶海水管系的环境腐蚀开展的试验研究工作,主要集中在实海长期投样、实验室的材料腐蚀性能评价和腐蚀机理研究方面。从"八五"开始在自然基金的资助下进行了最长周期16年的材料实海暴露腐蚀,其中包括一些典型的海水管系材料,积累了管系材料在实海条件下的长期腐蚀行为数据。北京有色金属研究总院等单位在国家科委和国家自然科学基金委员会资助的重大项目"国产常用材料海水腐蚀数据积累及腐蚀与防护基础研究"中研究了铜合金在海水环境中的腐蚀规律和主要影响因素,林乐耘等研究了Cu-Ni合金在海水中的腐蚀行为,对Cu-Ni合金在海水中腐蚀产物膜的形成过程及腐蚀机理进行了研究[28~30].韩忠等研究了船舶海水管系中铝青铜管的腐蚀行为,探讨了铝青铜在使用过程中的脱成分腐蚀机制.七二五所进行了B10,HDR双相不锈钢与其它海水管系材料在实验室条件下的自然腐蚀行为和电偶腐蚀特性试验,研究了静态海水中主要海水管路材料的腐蚀电化学行为,以及铜合金海水管路的阴极保护参数和专用的防蚀材料;针对某铝合金快船开展了动海水条件下5083铝合金的腐蚀与阴极保护研究,确定了腐蚀机理和阴极保护参数[.吴真光等针对某船舶紫铜海水管的腐蚀泄露,评价海水流速、流态和时间等因素对管路腐蚀的影响,对海水管路防腐方案进行了分析.杨民针对船舶海水管路在南海的腐蚀进行了实船研究,从材料、流速控制、使用方面分析了腐蚀原因并提出了防腐措施.