新型金属塑料复合防腐蚀技术

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船舶海水系统的腐蚀问题，长期以来困扰着各种船舶。“跑、冒、滴、漏”问题不断，严重影响了船舶尤其是水下作业特殊船艇的可靠性和安全性。　　2海水系统腐蚀规律易腐蚀系统主要有主海水管系统、冷却水系统、平衡系统、污水系统、制冷系统、喷水推进进口流道等。易腐蚀管路附件主要有防蚀螺塞、带铜衬套通舱管件、舷侧阀安装座板凹凸面法兰密封面、海水过滤器、吸干头等。　　腐蚀部位多发生在焊缝（约占6070%）、插焊支管、弯头、三通、四通、法兰（进口端）、海水滞留区腐蚀类型以冲击腐蚀、电化学腐蚀为主，在泥砂较多的海域则冲刷腐蚀严重，空泡腐蚀能在短时间穿孔。　　3腐蚀原因分析镀锌钢管耐海水腐蚀性能差，寿命短（45年）；紫铜材设计流速临界值为1. 8m/s，不耐冲击腐蚀；B10设计流速临界值为3m/s，但不适应含有泥砂的海水，抗冲刷性能差，且不能自行修复，易腐蚀穿孔。　　流速影响。经校核，凡造成腐蚀的管路，大都有超流速的问题。　　流态的影响。凡在流态恶化（紊流）的区域，如分支管、弯管、法兰连接处等，容易形成冲击、空泡腐蚀。　　水质的影响。含泥砂多的海域易造成冲刷腐蚀。　　人太长形成凸环，引起紊流。　　外表压成凹坑，内表形成紊流。　　管子与法兰连接翻边不完全，使焊缝暴露于流动海水中，加剧了冲击腐蚀作用，当为紫铜管时，还会产生黄铜脱成分腐蚀（只有复合管才能彻底解决）。　　凡有不同金属材料的接合部位（含焊缝处），当电位差大到一定程度时，都可能形成电偶腐蚀。　　4新型金属塑料复合防腐技术应用分析解决海水系统腐蚀，一是改进海水系统设计，降低流速，优化流态。二是提高金属材料的耐腐蚀性能，但会带来成本上升或转而腐蚀海水系统所服务的设备部件。三是应用新型金属塑料复合防腐蚀技术。国外从上世纪六十年代初开始研究用塑料（聚氯乙烯）对钢管内壁进行涂敷研究。国内1988年在浙江801客船上进行局部试验，1993年正式在运输船、测量船上推广应用，后出现环氧树脂涂层大量剥离问题，部分船东限制使用。正是在这种背景情况下，经过十年多时间研究，运用金属机械强度高和塑料耐腐蚀的特点，进行可靠复合，研发出了非常理想的新型金属塑料复合防腐蚀技术。　　4.1新型金属塑料复合防腐蚀技术性能分析根据对金属塑料复合防腐蚀的基本要求，对国内外许多种塑料进行了筛选，其性能要求极为苛刻，无论在粘结性、耐蚀性、耐磨性、抗海水冲击性、抗孔蚀性、化学稳定性、耐水性、可修复性、耐低温性、柔钿性、加工工艺性等各方面均要求优异。通过多年大量的研究分析对比，筛选出了一种新型理想的复合专用塑料粉末FH-1，即经过特殊改性处理的烯烃高分子共聚物。其各方面性能均能满足作为金属塑料复合涂层综合性能的要求。为了表述其性能的优点，将其和环氧树脂粉末涂料在同样试验条件下进行对比，结果见下表。　　表两种材料性能比较性能FH-1粉末环氧树脂粉末EP对比倍数附着力平均基本持平耐冲击性耐磨性耐盐雾性抗紫外线修复性FH-1可修，EP不可修脆化点FH-1高韧性，EP脆性延伸率FH-1高弹性，EP不抗应变从FH-1粉末与环氧树脂粉末（EP）性能对比表中可以看出，FH-1粉末较之环氧树脂粉末的综合理化性能优越的多。除某些改性环氧的附着力尚具有一定优势外，其他各项性能均不如FH-1粉末。尤其是环氧树脂属于热固性脆性材料，因涂层厚度受限，在造船厂安装施工中等受外力情况下极易产生微裂纹，在海水渗透压力作用下，造成管壁腐蚀，从而导致灾难性的管路系统失效。而FH-1粉末延伸率篼，弹性好，属热塑性韧性材料，可冷弯。　　为了研究和验证FH-1涂塑层在高、中流速、含泥砂水条件下的抗磨蚀性能，经某材料保护研究所对其进行涂层耐磨蚀性能试验测试，通过对FH-1试样及其他高耐磨EP涂层的对比试验，结果见。　　+FH-1环氧沥青无溶剂超强环氧（京）时间，h不同材质耐磨蚀性能比较通过试验发现，经looh的泥砂水冲刷后，热喷涂FH-1涂层，其外观仅出现微小变化，除原有表面光泽失去外，无任何损伤，涂层失重远远小于对比的国内环氧涂料，也远远小于为国内某大型水利发电工程新研发的无溶剂超强耐磨环氧涂层。从而验证了FH-1同金属复合，可有效抗海水中泥砂的冲刷磨损。　　4.2各种海水管寿命周期费用分析管材的初始费用不能完全说明效益的篼低，必须进行全寿命费用分析，才能计算出各种管路的效益高低。　　不仅计算管子费用，还应计算某种管子所配套的管件费用高低，如B10管件的配套费用为管子购置费用的1倍，而钛管则为6倍。　　应计算该型管路平时的维护保养费用。如更换牺牲阳极费用、平时的绝缘监测费用和因腐蚀而造成的故障排除检修费用等。　　最为突出的是在整个船舶使用寿命周期内（2025a），因为腐蚀需要修理和更换的费用，其要素有腐蚀率（修换次数）及牵连工程的大小等。　　可冷弯成型的金属管材经塑料复合后，可实施现场冷弯成型，给修复、调校、安装带来极大方便。　　兼容性优异。由于采取了可靠的绝缘防腐技术，复合管可和任何金属管、任何管路系统设备连接，而不发生异种金属电偶腐蚀问题。　　多用途。可广泛用于船舶上的海水、污水、淡水、饮用水、燃料油、滑油以及具有腐蚀性的各种介质以及作为电缆护管等用途，即任何需要防腐、纯净、卫生的管材、流道、壁板、舱柜均可应用。　　性价比高。实现了廉价金属管材（钢、紫铜、铝）经复合后可替代昂贵的金属管材（B10、不锈钢、钛）和价格十分高昂的管件。若考虑到终生免维修，其性价比要比现有高耐蚀金属管材高出510倍。　　不易凝露。在相对湿度环境篼的生活舱室，凡裸露的海水管路通过的部位，由于管壁凝露问题，给船员带来很大麻烦。由于复合层绝热性好，解决了凝露的问题。　　减振隔声性能好。由于涂衬塑层系高弹性、高阻尼的高分子材料，具有很好的管路减振、降噪性能。　　较好的防火性能。相对于全塑管而言，新型金属塑料复合管防火性较好，外壁为金属（铜、铝、镀锌）型的不会发生燃烧，内壁有流动的流体介质，带走热量。钢塑复合管外壁涂有阻燃性的防腐材料。在有火焰燃烧情况下，通水的复合管至少可在一小时内安全工作，而不发生堵管。防火等效性高于船舶电缆。　　绿色环保。复合产品在生产过程中不用碱涂油、不用酸除锈、不用化学去污剂除污，无污水排放，生产环保；复合产品长寿命，既节约金属材料，又节约能耗，使用环保。　　5应用实例试验项目：进行典型的易腐蚀区域的海水管路系统试验，其中包括直管段、直角弯管段、带法兰的管段。相配的专用管接、直管接、直角弯头、三通、堵头等。经过10年的实船使用考核，经拆检，情况一切正常，内表面如新，无任何腐蚀和泄漏情况发生。　　以某深潜作业艇为例2.试验项目：对该型艇极易腐蚀的12件管路附件和异型管道，进行FH-1塑料复合处理后的装艇应用试验，以往这些部位的管子2年左右就被海水蚀穿，经FH-1塑料复合后，使用10年时间未发现有任何腐蚀和泄漏现象，涂层内表面光滑如初。　　使用项目：该船喷水推进泵进口流道易受异物冲击，油漆涂层剥落，使用12年基体金属就严重腐蚀，对进口流道进行FH-1塑料涂塑复合使用至今复合层完好，未腐蚀。　　6推荐应用新型金属塑料复合防腐蚀技术的多用途性决定其众多场合可应用，作为应用最多的新型金属塑料复合管重点推荐如下：各种新型金属塑料复合管的应用范围。铜塑复合管适用于管路系统布置非常密集、难以检验与维修的管路系统、对可靠性要求高的船舶，如机舱管路等，也可用于无磁性要求的船舶。　　铝塑复合管适用于快艇、气垫船等要求比重轻的管路系统，该型复合管完全可以代替钛合金管，也可用于无磁性要求的船舶。　　钢塑复合管特别适用于各类大型船舶，效费比特别高，最能充分发挥复合管的优势。　　不同复合方式的复合管应用范围。涂塑复合管适合结构复杂的管路。已焊接好的各种不同口径的树枝状的金属管路因结构复杂，无法以衬塑方式完成复合，涂塑复合管可解决此难题。最适合于旧管修复时的防腐处理。　　衬塑复合管适合各种无分叉的直管路及弯曲形的管路，管路内壁非常光滑，壁厚均匀，可承受高温（100T.适合于新造船舶或管路系统改装时采用。　　不同管件的应用范围。快装式管件适用于衬塑、涂塑复合管，通径在DN60范围以内，压力NP3MPa.法兰连接方式适用于衬塑、涂塑复合管，口径、压力可满足船舶的全部要求。　　也可选用斯特劳勃管道连接器。　　7结束语新型金属塑料复合防腐蚀技术成功实现了耐腐蚀、免修理、少维护、长寿命、价格低廉、易于推广的理想境界，全面推广应用后，对船舶设备性能的提高，对船舶使用的安全性、可靠性将产生良好的影响。　　1长寿命。可实现与船舶同寿命。　　2钛管IB10镍铜管i紫铜管爸双相不锈钢管i镀锌无缝钢管铜塑复合管i钢塑a合管i各种管材寿命周期（25a）总费用比较表注：设定钢塑复合管寿命周期（25a）总费用为1. 4.3新型金属塑料复合防腐蚀技术的优点。　　3防腐可靠。金属与海水全绝缘，消除了管路腐蚀的各种基因，达到免维修，全寿命（3a）。　　4取消了各种复杂的牺牲阳极保护措施。由于整个复合管路系统的高绝缘防腐性能，无需任何牺牲阳极保护措施，如三元锌牺牲阳极螺塞，或是结构复杂更换困难的铁阳极保护装置。　　5流阻小。能够使用较小尺寸的管道而维持相同的流量。涂衬塑层表面光滑，不易结水垢。流动阻力小，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蚀（冲击、冲刷、空泡）受到遏制。涂衬塑层为高粘弹性、高分子材料，实现以柔克刚，吸收冲击，能使表面切向破坏应力和径向空泡爆破的能量耗散掉。应用金属-塑料复合管海水流速可不受限制。　　7高耐磨损性。能承受混浊泥砂的冲刷磨损，高粘弹性涂衬塑层具有减缓冲击，耐磨损的性能强。　　8法兰密封可靠。涂塑、衬塑工艺可实现管子与法兰无缝隙一体化，且可以取消法兰垫片，提高法兰的密封可靠性。　　9工艺成熟。可采取涂塑、衬塑工艺复合。凡