船体及螺旋桨材料.pptx

船体及螺旋桨材料的防腐与发展 一、船体材料 主要是金属材料、无机非金属材料和人工合成高分子材料三种 用量最多的是钢、铸铁以及有色金属中的钢、铸铁、铝、钛、铜合金；碳钢及高强度低合金钢占据主流 非金属材料中的木材、塑料、橡胶、涂料以及水泥、石棉，各种绝热隔音等特种材料。 ①水泥 优点：耐腐蚀性、抗振性、低温性能优良、造价低等特点 水泥用于造船已经有一百多年的历史，到20世纪70年代人们已经开发出了钢丝网水泥船、预应力混凝土船、大吨位混凝土工程船舶。 主要用于：渔船、小型船舶、海洋平台、大型液化气船 （1）钢筋混凝土船 （2）钢丝网水泥船 （3）预应力混凝土船 美国66000T液化石油气-预应力混凝土驳船 ②钢铁 19世纪末出现了铁船，但很快被各种性能更佳的钢船取代。 低碳钢和高强度钢：至今一直是大型船舶结构的常用材料。 缺点：抗腐蚀性差，须定期坞修 ③铝合金 纯铝的强度、硬度低，工业上应用不多 铝—铜合金：腐蚀严重 铝—镁合金：优点多 ● 密度小(2.5~2.88) ● 强度高(可达490~590MPa) ● 良好的塑性、易加工性、耐腐蚀 ，无需定期 涂漆维护等。 ●低温性能良好：没有低温脆性，可用于低温工 作的船舶结构。如英国曾用于沼气运输船的沼 气舱。 ④玻璃纤维增强塑料 即玻璃钢，40年代玻璃钢开始用于造船。 (1) 优点： 比重小、耐腐蚀性好、 表面光滑。可减小阻力、增加航速，具有良好的抗磁、隔音、电绝缘性能、不反射雷达波等特点，被广泛地用于小型船舶，尤其是各类军用和民用快艇。 (2) 缺点：弹性模量较小，刚性不足，船体变形较大， 不适合造尺度较大的船舶。 二、船体的防腐 目前，大多数船舶都采用金属外壳。而金属在海洋环境中，受海水温度、海水含盐度、海洋大气温度、海洋大气湿度的影响，腐蚀程度很严重，腐蚀不仅降低了船舶钢结构的强度，缩短了船舶的使用寿命，同时还会使航行阻力增加，航速降低，影响使用性能。更为严重的是，一旦出现穿孔或开裂，还会导致海损事故的发生，造成惊人的损失。这已引起国内外防腐专家的极大关注，并积极研究探索解决金属腐蚀的各种防护技术方法和措施。 ①合理选材 材料的选择是我们首选要考虑的，好的选材能为我们的防腐带来很大的便利。船舶的选材要考虑很多，要考虑其力学性能、热性能、密度、防腐性能等。现在越来越多的新材料被应用到船舶上。这些新材料有：碳素钢、合金钢、复合材料等。 ②表面保护 表面保护主要是表面涂上一层保护膜。目前，船舶涂料的品种有： 水线涂料、船壳涂料、甲板涂料、油舱涂料、饮水舱涂料、压载 水舱涂料、防污涂料等。 船舶用防腐蚀涂料的防蚀机理： (1)涂膜对腐蚀介质的屏蔽作用。当涂料在金属表面形成连续的涂膜以后，可以将金属和腐蚀介质隔离开。根据电化学腐蚀原理，如果能完全将腐蚀介质、氧气隔离，不和金属接触，就可以避免金属的腐蚀[13]。 (2)涂膜的阴极保护作用。有机高分子聚合物一般都是绝缘体，如果在成膜物质中加入能成为牺牲阳极材料的金属颜料，当金属颜料和金属表面直接接触，有腐蚀介质渗入后，金属颜料被腐蚀，可以保护金属。例如富锌底漆中的颜料为金属锌的粉末，将其涂刷在钢板上时，锌可作为牺牲阳极[14]。 (3)涂料的阳极钝化和缓蚀作用在涂料中含有水溶性颜料，当水渗入涂膜后，颜料溶解会起到缓蚀作用，或使金属表面钝化的作用。 ③阴极保护法 对于船舶中与海水直接接触的部位，采用比钢铁的电极电位更低的金属或合金与钢铁船体电性连接，使其在整体上成为阴极；或给钢铁船体不断地加上一个与钢铁腐蚀时产生的腐蚀电流方向相反的直流电，同样可使其在整体上成为阴极，并且得到极化，便可使钢铁船体免受腐蚀，即得到保护，对于这样的保护措施，称之为船舶的阴极保护。对于船舶的阴极保护来说，主要有牺牲阳极保护和外加电流保护两种。 (1)牺牲阳极保护技术 牺牲阳极阴极保护技术是通过在船体外表面安装充当阳极的被牺牲掉的金属块，以保护作为阴极的船体钢板不被腐蚀。牺牲阳极阴极保护是船舶浸水部分最有效的、应用广泛的方法之一，所采用的阳极材料电化学性能的好坏是牺牲阳极阴极保护水平的技术关键。目前，船体使用的牺牲阳极有锌—铝—镉三元合金(称为三元锌牺牲阳极)、高效铝合金阳极、铁合金阳极等。 (2)外加电流保护技术 外加电流阴极保护技术是将牺牲阳极保护中的牺牲阳极块更换成只起导电作用而不溶解的辅助阳极，在阳极和钢板之间加一直流电源，并通过海水构成回路。电源向钢板输入保护电流，使钢板成为阴极而得到保护[。该外加电流保护系统由恒电位仪也就是外加电源、参比电极、不溶性辅助阳极构成。整个系统使船体电位始终保持在保护电位范围内。外加电流保护技术越来越多地应用于船舶壳体的腐蚀保护，其优点是设计保护寿命长、电位、