青岛中港海鸥浮码头海水全浸区钢铁腐蚀失效分析

青岛中港海鸥浮码头海水全浸区钢铁腐蚀失效分析

0浮码头浮港腐蚀损失是海洋设备坍塌的常见形式之一。由于设备及其使用环境，确定设备误差的标准。海鸥浮码头系20世纪50年代从上海拖到青岛中港,作为海洋调查船的浮码头使用。该浮码头海水全浸部分钢板腐蚀穿孔,已全部更换。对其进行失效分析具有一定使用价值。海鸥浮码头通常在3~5a进坞大修,进行常规的防腐防污涂装和阴极保护的联合防腐处理,除20世纪80年代采用一次外加电流阴极保护外1海鸥船底防污涂料2009年海鸥浮码头上坞,水中部分防腐处理为:(1)涂装中港合资烟台联邦化工有限公司生产的海船防腐配套涂料J44-74铁红底漆(铁红氯化橡胶厚浆防锈涂料)二道,J40-31氯化橡胶船底防污涂料一道,J40-4乙烯长效船底防污涂料一道。(2)安装Al基牺牲阳极。(3)使用高阻抗电位测量仪和自制Ag/AgCl参比电极的阴极保护电位进行不定期测量,其中对海鸥船体水中钢结构进行电位测量的点位图见图1。海鸥浮码头下水初期(2009年10月)、中期(2012年9月)和末期(2014年9月)的测量结果见表1。2取样点位置测试结果2015年4月,海鸥轮上坞随机对其船体的附着生物进行部分录像、照相、定点取样。取样点的位置见示意图2,测试结果为:船底生物污损面积经检测为100%(见图3),水下1m到船底为95%~100%(见图4),表层为60%~70%(见图5)。最大附着厚度为6cm,最大单位面积的附着质量为12.4kg/m3测定及清除钢板底材(1)取样:在船左右舷1~6号位(图2所示)随机选取相应的舷侧板,使用钢卷尺量取并划线40mm×40mm的取样面积,在每块待测厚舷侧板的左上、左下、右上、右下及中间位置选取5个测量点并标记。(2)前处理:在待测厚舷侧板的每个标记测量点周围,使用刮刀逐一刮除钢板表面固着的生物贝壳、附着生物膜及锈层,直至露出钢板底材。前处理清除范围应约为超声测厚仪探头直径的5倍的圆形。(3)测厚使用CYGNUS公司生产的超声测厚仪测量舷侧板厚度。使用标准试片对超声测厚仪校准清零。将耦合剂均匀涂抹在经过前处理的标记测量点上,将超声测厚仪探头按压在涂有耦合剂的钢板表面,使其与钢板紧密无缝接触,观察测厚仪读数直至稳定,在相应测量点位置记录测厚数据见表2。4全膜法上的完全投入对浮码头水下左右舷的牺牲阳极进行目测、照相,对牺牲阳极表面产物的结构、组成进行分析,牺牲阳极呈现出两种状态:(1)牺牲阳极完全牺牲,只留下钢骨架,见图7。(2)牺牲阳极完全牺牲,呈面包状,表面为棕色苔藓虫群体为主的污损生物覆盖,并附着大小不一、分布不均的Al阳极的腐蚀产物白色氧化铝,内层为可塑性的白色的牺牲阳极腐蚀产物——氧化铝的水合物,其包围在阳极的钢骨架上。此种牺牲阳极的状态首次发现,已被命名为“阳极苞”(见图8)并进行了专题讨论。5讨论与总结该浮码头海水全浸部分的钢板平均腐蚀厚度已为原钢板厚度的50%。此次大修已全部拆除换板(船底钢板为220m5.1双高水势梯度下的阴极保护电位测量该浮码头在2009年进坞大修,设计安装防腐期为5a的牺牲阳极。下水后1个多月测量其阴极保护电位在1000mV(Ag/Ag/Cl)以上。在2014年9月测试阴极保护电位为600mV(Ag/Ag/Cl),Al牺牲阳极已消耗殆尽5.2船底中间龙骨处电位海鸥浮码头长48m,宽10m,吃水深度1.2m。2009年安装的Al阳极分布示意见图10。Al阳极相对在船梆,即船侧分布较密。相对而言,船底中间龙骨处成为远离阳极区域。该区相对船的两侧的保护电位衰退较快,会首先出现锈蚀若电位测量在阳极处,则所测电位偏高,船底中间龙骨处电位低。本报告所测保护电位均为阳极点附近处,电位相比浮码头实际保护电位平均值偏高。2004年9月所测的保护电位均为船两侧阳极布点的位置,此点电位是船的自腐蚀电位,那么远离这些点的其他部位的船底早已开始自腐蚀。5.3“阳极制备”调查发现Al阳极被苔藓虫为主体的污损生物包覆形成“阳极苞”(见图12)。“阳极苞”表皮是污损生物硬壳,它们对阳极的电流发射产生一定的阻力R5.4污染生物的腐蚀5.4.1船底污损生物的分布浮码头所涂装的防污涂料,其防污期是1~2a。浮码头上坞时除水线下30cm以下的下层和底层区域,表层污损生物密度低、种类少、个体小,分析其原因为经过4个月的冬季(12月中旬至4月上旬),表层海水温度低,植物和大部分动物类附着生物均已死亡;而船底污损生物繁茂,附着密度高,有重叠附着现象。大型污损生物可破坏有机涂层,污损生物的代谢作用以及污损生物机体腐烂后产生的有机物,均可促进船体的局部腐蚀,并为微型生物的繁衍提供了温床5.4.2微生物腐蚀的影响微生物腐蚀的研究历史悠久,前人做了大量的工作。很早以前,在海洋、土壤、大气等各领域的研究均有发现微生物腐蚀,微生物在其新陈代谢过程中可能引起的腐蚀有以下几个方面(1)好氧菌通过呼吸作用分解有机物获取能量的同时,产生的无机酸和有机酸引起钢铁的腐蚀,如硫细菌、铁细菌的腐蚀。(2)某些厌氧菌产生的微生物腐蚀效果明显,如硫酸盐还原菌