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赵永德聊涂塑钢管在造船这个事应用

来源:http://www.81929.net/article/2020520294.html

    钢管在船舶建造中占有重要的地位。船用钢管数量相当可观,一艘万吨级船舶的全船管系长度可达30 km。根据不同的功能,管系可分为冷热海水管道、冷热淡水管道、蒸汽和废汽管道、燃料和油料管道四种基本类型。而各种类型的管道又具有内径不一,长短不同,走向各异,结构多样等特点。‘它们涉及到船体、主辅机及上层建筑等各个部分,起着保证船舶正常航行,保障船员和旅客的生活和安全等作用。

一、船舶管系的腐蚀状况
    船舶管系的突出矛盾就是维修工作量相当大,约占船舶总维修量的1/4。而维修的根本原因是管道受腐蚀损坏,特别是冷热海水的管道,腐蚀程度相当严重。
    海水是一种典型的电解质。海水中盐分含量很大,主要是氯化物,它占海水总盐量的88,700,其余为硫酸盐和碳酸盐等。海水的成分在各海区有所不同,盐度一般在32^-37,5输之间,对某些金属腐蚀的速度没有明显的影响。但由于海水的电阻率小,电导率大,在钢铁表面形成的微电池会增加活动性,因此,腐蚀比较严重。
    钢铁在海水中受腐蚀,还有物理因素和生物因素。海水温度愈高,金属腐蚀速度愈快。一般认为,海水温度每上升10 C,腐蚀速度将增加一倍。在海洋中,存在大量的附着生物,生物附着于管壁,就会引起生物腐蚀。
    当船舶在港湾河口的环境中营运时,海水中的固体颗粒对管壁产生磨损,并沉积在管壁上引起隙缝腐蚀,因而出现由于摩擦而引起的腐蚀现象。
    船舶管系受腐蚀的原因较多,状况较严重。经测定,管壁受腐蚀的深度每年在1-rz mm之间,腐蚀速度相当惊人,所以非采取切实可行的防护措施不可。

二、船舶管系的防护措施
    为了解决钢管内壁的腐蚀问题,目前普遍采用热镀锌工艺。即将船用钢管、管件经三士热浸镀锌处理,使其内、外壁形成一层镀锌膜,这层锌膜在海水中形成称为络化物的一层致密的保护层,它能对钢管起良好的保护作用。但由于海水中各种因素的影响,此保护层逐渐减薄,乃至完全消失,最后各种介质侵蚀管体本身,烂穿管壁。一般来说,镀锌管的寿命最长的不过7 ^-8年,最短的只有0,5年左右。
    如果要改变此状况,克服镀锌管的弊端,延长钢管使用寿命,有效的措施是将钢管内壁进行涂塑处理。
    造船工业中应用钢管涂塑在国外已经相当普遍,日本、西欧一些发达国家广泛应用涂塑钢管。从80年代初开始至今,外国船东和我国签订出口船时,一再提出压载管系、海水冷却系统要使用涂塑管。以前,我们没有涂塑工艺,有些船东提出变通办法,要求加厚管壁再热镀锌,这就增加了钢管自重,提高了造船成声,而且钢管寿命也延长不了多长时间。

    最理想的防护措施是尽可能使用涂塑钢管,它与热镀锌管比较有着明显的优点:
    (1)保证了使用性能,减轻了重量
    钢管涂塑意即在管内壁涂敷一均匀塑料涂层。它将低碳钢的强度、刚度和塑料的耐腐蚀性能有机地结合在一起,无须象热镀锌管那样要加厚管壁。如果在钢管的强度和刚度允许的范围内,可以考虑减薄钢管壁厚再涂塑。这样,既节省了钢材,又减轻了船舶的自重;既降低了造船成本,又提高了船舶营运能力。
    (2)涂塑管的费用大大低于镀锌管
    据英国《MER》介绍,对海水管道系统采用的镀锌管与涂塑钢管20年使用期间的总费用作了比较(见表)。

    (3)涂塑管的防腐性能大大优于镀锌管
    据上海几家船厂统计,3^-4年船舶小修时,部分镀锌管因受严重腐蚀必须更换,7 ^-8年船舶大修时,全部管道需更换。沪东造船厂建造的三用工作船在中国南海配合海底石油钻井施工时,用于海水排污、冷却系统的镀锌管,不到半年就发生烂穿现象。而涂塑管的寿命据国外资料分析,达40年左右。1961年,英国泰特和拉依尔公司所属的休葛拉因干货海‘运公司发现,其散装货船舱底的低碳钢镀锌钢管遭到严重腐蚀,某些部位2}3年就穿孔了。后来安装了涂塑管道,使用2年后,没有发生点蚀或起泡现象。1966年,布格拉妙哥的拉依次哥港新建的几艘船上,舱底安装了涂塑管道,营运11年后,管道未发生腐蚀现象。

    1984年,中船总船舶工艺所钢管涂塑小组根据日本JIS标准进行了涂塑管与镀锌管对照腐蚀试验:在3% NaCl恒温60℃的人造海水中,以3 m/s的流速,在镀锌管、涂塑管内流动lOh,常温静止14h为一周期,共试验180周期。结果发现,镀锌管内锌层两个星期后全被冲光,而涂塑管内塑料涂层,6个月后保持原样。由此可见,涂塑管的耐海水腐蚀性能甚佳。

    (4)采用钢管涂塑工艺可以节省涂敷材料
    热镀锌工艺是将钢管内、外壁同时镀锌,实际上,一般船用钢管外壁不必采用镀锌层来防护,这就不可避免地造成浪费材料和能源。而涂塑工艺可以同时、也可以单独对管的内外壁涂塑。由于船用钢管内壁流经各种腐蚀程度较强的液体,所以成功地对管内壁涂塑,具有“对症下药”的效用。

    (5)采用涂塑工艺可以节约能源
    热镀锌工艺耗能非常严重。镀锌操作时,要将几十吨的锌块加热到510-520 C,才能熔融。即使在三班停镀间隙期间,锌池也必须保温在500℃以上,这就消耗大量能源。而涂塑工艺所要求的加热温度在200℃左右,而且可L}I间隙操作,所费热能仅为热镀锌的1/60。

    (6)的涂塑工艺可以控制涂层厚度,便于修补
    采用热镀锌工艺钢管的锌层厚度一般在100 lam左右,要增加镀层厚度非常困难。而采用涂塑钢管的涂塑层厚度能任意控制,可以一次成型,也可以多次成型达到预期的涂层厚度。
    当工作表面出现凹陷,或因焊接造成焊缝不平整而产生纹路时,热镀锌工艺无法弥补,而涂塑工艺就可弥补这一缺陷。
    镀锌层出现针孔或产生漏涂时,无法用仪器测出,也难修补,而涂塑尽一旦产生漏涂或针孤『用检漏仪就可立即测出,并可修补。
    另外,涂塑钢管还具有良好的电气绝缘性、耐磨性、降低流体阻力等功能。并旦“三废”污染要比镀锌工艺少得多。然而,同任何事物都具有两重性一样,与热镀锌工艺相比,涂塑工艺也有其不足的方面:


    (1)涂塑设备一次性投资较大,根据管子规格、形状不同,所需设备就不同。而热镀锌工艺可以在同一锌池内实现各类工件的镀锌操作。
    (2)涂塑层与镀锌层相比,在韧性、耐冲击性能方面较欠缺。
    权衡利弊得失,钢管涂塑在总体上是占绝对优势的,是技术进步的发展趋势,它的逐步推广应用,越来越显示了突出的社会效益、环境效益和经济效益。