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舰船海水管系电偶腐蚀及其防护措施

文档作者：田志定武兴伟文档来源：中国船舶及海洋工程设计研究院		点击数：	更新时间： 2024年09月26日
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第23卷第5期(总第137期)
2012年1O月
船 舶
SHIP ＆ B0AT
V0I_23 No．5
October，2012
[船舶动力装置]
舰船海水管系电偶腐蚀及其防护措施
田志定 武兴伟
(中国船舶及海洋工程设计研究院 上海200011)
[摘要]HDR双相不锈钢和BIO铜镍合金是舰船海水管系中广泛使用的两种金属材料。当与其他金属在海
水中偶接，就必然会发生电偶腐蚀。发生电偶腐蚀过程的根本原因是溶液中有去极化剂存在。文章从腐蚀电化学的
某些层面厘清HDR、B10海水管系电偶腐蚀的机理，分析了海水管系电偶腐蚀的原因，并提出若干防护措施。
[关键词]HDR双相不锈钢；BIO铜镍合金；电偶腐蚀；电极反应；去极化
[中图分类号]TG172．5；U664．84 1 [文献标志码]A [文章编号]1001—9855(2012)05—0052—05
Galvanic couple corrosion and countermeasures for sea water piping
TIAN Zhi—ding W U Xing—wei
(Marine Design&amp;amp;Research Institute of China，Shanghai 20001 1，China)
Abstract：As two widely used metal materials in warship seawater piping，when HDR Biphase stainless steel and
B IO albata are coupled to other metals in seawater，the galvanic couple corrosion is going to happen．The corrosion
is basically due to the depolarization in the solution． With corrosion electrochemistry theory for clearing galvanic
couple corrosion of HDR and B IO seawater piping，the cause of seawater piping galvanic couple corrosion is
analyzed and the corresponding prevention countermeasures are also presented．
Keywords：HDR Biphase stainless steel；B IO albata；galvanic couple corrosion；electrode react0r；depolarizati0n
0 引 言
金属材料长期受海水浸渍而发生腐蚀是一种普
遍存在的自然现象。舰船海水管系是推进系统、电
力系统和辅助系统的重要组成部分。海水管系是由
管路、管附件、泵、阀及其相关设备等多种材料和设
备所组成的较复杂的电化学系统。舰船处于海洋环
境中．金属腐蚀的基本特征如：静止海水浸泡和流动
海水腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀、应力腐蚀、晶界腐蚀、局
部腐蚀及电偶腐蚀等．在海水管系中均有显现，其中
尤以电偶腐蚀最为复杂。HDR双相不锈钢和B10铜
镍合金是舰船海水管系中使用广泛且具有较好抗海
水腐蚀性能的两种金属材料。本文从腐蚀电化学的
52
某些层面厘清HDR、B10海水管系电偶腐蚀的机
理，并提出若干相应防护措施。
1 孤立金属电极的电化学腐蚀及其
自然腐蚀电位
一种均匀的金属材料构成了一个孤立的金属电
极。当此金属暴露在电解质中，必然会发生电化学
腐蚀。其原因是：电解质溶液中存在着可以使金属材
料氧化成金属离子或其化合物的去极化剂，且去极
化剂还原反应的平衡电位高于该金属氧化反应的平
衡电位。去极化剂对于被腐蚀的金属来说是氧化剂，
而它本身则在腐蚀过程中被还原。整个氧化一还原
[收稿日期]2012—03—08
[作者简介]田志定(1941一)，男，汉族，研究员，主要从事舰船动力装置设计。
武兴伟(1987一)，男，汉族，助理工程师，主要从事舰船动力装置设计。
田志定，等：舰船海水管系电偶腐蚀及其防护措施
反应就是腐蚀反应，而反应过程就是电化学腐蚀的
过程，其释放出来的化学能全部以热能的形式耗散。
在这样给定的腐蚀体系中，既没有净电流从金属表
面流出．也没有净电流流人金属表面。阴极反应和阳
极反应在同一个电位下进行，此时的电极电位即是
该金属的自然腐蚀电位。不论是在静止海水中浸泡，
还是受到含砂海水的流动冲刷．某种金属材料所测
得的自然腐蚀电位越正、越稳定，则表征该材料耐海
水腐蚀的性能越好，自身不易被氧化而腐蚀。
腐蚀电位是材料电化学腐蚀过程的结果．其过
程以最大限度的不可逆方式进行，但它本身并不是
一个热力学的参数。因此，不能不加条件的由此来
估计腐蚀速率的大小，错误地判断为“腐蚀电位愈
低，腐蚀速率愈大”；而只能在金属可能钝化的情况
下．凭借腐蚀电位的高低来判断金属处于钝化状态
还是处于活性区的腐蚀状态。一般在活性区均匀腐
蚀的情况下。自然腐蚀电位的高低同腐蚀速度之间
并无一定的联系⋯。
舰船海水管系常用材料在静止海水中的自腐蚀
电位和自然腐蚀率见表1。
表l 不同材料在静止海水中的自腐蚀电位和自然腐蚀率的排序表[2_3
材料 稳定电位平均值，V 自然腐蚀电位排序 自然腐蚀速率／(mg／m ·d) 自然腐蚀速率排序
HDR双相不锈钢 O．o04 ① 34．6 ⑩
316L不锈钢 -0．0ll ② 67．13 ⑨
KB10德国产KME -0．081 ③ 184．12 ⑥
1Cr18Ni9Ti 一0．11 ④ 160 ⑦
B1O 一0．11 ⑤ 357．64 ⑤
QSn5—5—5锡青铜 一0．195 ⑥ 412．27 ④
His硅青铜 -0．232 ⑦ 450．16 ②
QA19-2铝青铜 -0．265 ⑧ 442．54 ③
QA18Mn13Ni4Fe3镍铝青铜 -0．268 ⑨ 128．89 ⑧
20#碳钢 -0．769 ⑩ 2011．85 ①
HDR和B10的流动海水腐蚀和砂侵蚀腐蚀率 氧去极化控制的B10腐蚀率增大。
对比见表2。
表2 3 m／s流动海水腐蚀及砂侵蚀腐蚀率的对比表E41
腐蚀率／(mg／m ·d)
材料
流动海水(3 m／s) 流动海水(3 m／s，含3％砂)
HDR 9．4 40．1
Bl0 105．5 7l0-31
流动海水中的磨损腐蚀是由于在高速介质冲刷
下，金属内壁的保护膜破损而致加速腐蚀。若流速
过高，还会产生“空蚀”以致撕裂管子内壁金属表面。
海水流速增加，氧扩散加快，使HDR管的表面膜比
在静止海水中成长得快而牢固，促进钝化膜的稳定
性和可修复性。而当流速超过某一临界值且混有泥
沙等固体夹杂物时，铜合金的保护膜即遭到破坏。
流动海水带来充足的溶解氧。会使在海水中主要受
2 异种金属电偶腐蚀(接触腐蚀)及其
电极电位
当两块不同的金属浸在含有去极化剂的电解质
溶液中时，会有电流从电位较低的金属流向溶液(阳
极电流。该材料处于阳极极化状态，电极电位从该电
极的平衡电位向正方向偏离，其过电位值7／>0)，再
经过溶液流向电位较高的金属(阴极电流，该材料处
于阴极极化状态，电极电位从该电极的平衡电位向
负方向偏离，其过电位值rl

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