8.4 Коррозия судов и судового оборудования

Коррозия корпусов морских судов, танков, судовых трубопрово­дов и прочего судового оборудования является типичной разновиднос­тью электрохимической коррозии. Коррозия судокорпусных деталей в морской воде за длительный период времени (годы) можно принять как равномерную. Но за более короткий период времени коррозия имеет яв­но выраженный местный характер (язвенная, питтинговая, пятнами, ме­жевая.)

Интенсивность и характер коррозионного разрушения корпусов морских судов зависит от многих факторов: района и длительности пла­вания судна, скорости хода, качества лакокрасочных покрытий, эффек­тивности электрохимической защиты. Наибольшему разрушению под­вергаются обшивка днища, пояс переменных ватерлиний, набор внутри двойного дна на сухогрузах, набор в грузовых танках и подпалубный набор на танкерах. Повышенную скорость коррозии имеет поверхность корпуса, омываемая носовым буруном, поднимаемым при ходе судна.

Среднестатистические скорости коррозии судовых конструкций представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Среднестатистические скорости коррозии судовых конструкций.

Сухогрузные суда		Нефтеналивные суда
Элементы конструкций корпуса	Скорость коррозии мм/год	Элементы конструкций корпуса	Скорость коррозии мм/год
Надводный борт	0,10	Надводный борт	0,13
Подводная часть (днище со скулой)	0,15	Подводная часть (днище со скулой)	0,18
Район переменных ватерлиний	0,15	Район переменных ватерлиний	0,17
Верхняя палуба между бортом и люковыми вырезами	0,10	Настил палубы	0,20
Нижние палубы	0,11	Обшивка продольных переборок между грузовыми танками (нижний, верхний пояс)	0,20
Настил второго дна в районе балластных танков	0,15	Обшивка продольных переборок между грузовыми и балластными танками: -нижний пояс: -верхний пояс:	0,25 0,30
Крайний междудонный лист настила второго дна	0,20	Обшивка поперечных переборок (нижний, верхний пояс)	0,20
Набор внутри двойного дна	0,14	Набор бортов и переборок	0,15-0,19
Бортовой набор	0,10
Подпалубный набор	0,12

Корпус судна и судовое оборудование подвержены следующим ви­дам электрохимической коррозии: контактной, примесной, коррозии вследствие неравномерной аэрации.

Высокая скорость коррозии пояса переменных ватерлиний (ППВ) связана с изменением полярности этого участка корпуса судна, в зависимости от его осадки. Подводная часть корпуса судна при этом яв­ляется анодом, а надводная - катодом. При загрузке судна, а также при волнении часть корпуса уходит под воду, и бывший катодный участок становится анодным. ППВ является электрохимически неустойчивой системой и корродирует практически с той же скоростью, что и днище судна.

Протекающие процессы;

Fe - 2е = Fe²⁺ анодный

2Н₂0 + 0₂ + 4е = 40Н^- катодный

Схема коррозионной гальванопары:

Fe / Fe²⁺ | Н₂0, 0₂ | (Fe) 2Н₂0, 0₂ / 40Н^- подводный борт надводный борт

Большое значение для наружной обшивки судов имеет коррозия сварных швов и околошовной зоны. Коррозия сварных соединений определяется как разницей стационарных электродных потенциалов между металлом шва и основным материалом, так и технологией свар­ки, при отдельных режимах которой возникает большая разность потен­циалов между металлом околошовной зоны и металлом шва. Если ме­талл шва имеет более отрицательный потенциал, чем материал наруж­ной обшивки, сварной шов сильно разрушается. Если же более положи­тельный потенциал - разрушается околошовная зона.

Разрушение палубного настила наблюдается у бортов в местах скопления воды и грязи, на участках, подверженных температурным воздействиям, под фундаментами палубных механизмов. Коррозии спо­собствует недоступность отдельных участков конструкции (люковые за­крытия трюмов, пазы под резиновыми уплотнениями). Частичное разру­шение лакокрасочного покрытия приводит к возникновению участков с различными потенциалами, при этом анодом является оголенный учас­ток, протекает язвенная коррозия.

В надстройках из алюминиевых сплавов возникает коррозия в мес­тах контакта с остальными конструкциями.

Судовые трубопроводы используются в системах морской и пре­сной воды, свежего и отработанного пара, топлива и масел. Применяют­ся трубы из углеродистых, низколегированных сталей, оцинкованные, медные. Судовые трубопроводы имеют протяженность 22 -24 тыс. мет­ров для судов водоизмещением 10 000 тонн, 30 - 40 тыс. метров для су­дов 20 000 тонн и свыше 50 тыс. метров для танкеров.

Основным фактором, влияющим на коррозионные разрушения ме­таллических трубопроводов, является скорость потока воды, топлива или пара.

Медь и большинство ее сплавов являются материалами коррозион­но-стойкими в морской воде. Медь и медные сплавы обычно применя­ются для деталей судовых механизмов, работающих в морской воде без специальных средств защиты от коррозии. Основные области примене­ния: гребные винты и трубопроводы.

Коррозия меди в морской воде протекает с образованием на по­верхности пассивирующей пленки закиси меди Cu₂0 и карбонатов СuСО₃, и (СuОН)₂С0₃ .

Особенностью коррозии меди и ее сплавов в морской воде являет­ся ее зависимость от скорости движения воды. При эксплуатации мед­ных труб возможно местное нарушение пассивной пленки вследствие возмущений и срывов потока воды, что приводит к местной язвенной коррозии. Коррозионные разрушения в этих участках быстро прогрес­сируют вплоть до образования сквозных свищей. При дальнейшем увеличении скорости потока морской воды происходит общий срыв пассив­ных пленок на поверхности, скорость коррозии увеличивается, коррози­онные разрушения имеют равномерный характер.

Для постройки судов используются легированные стали. При эксп­луатации судна и судового оборудования в присутствии морской води и атмосферы протекает примесная коррозия. Например, на участках ста­ли, содержащей примесь марганца, образуются микрогальвано пары:

2Мп - 4е = 2Мп²⁺ анодный процесс

0₂ + 2H₂O + 4е = 40Н^- катодный процесс

Схема микрогальванопары:

Мп | Мп²⁺ | Н₂0, O2| (Fe) 2Н₂0, 0₂ / 40H^-

Продукты коррозии: 2Мп²⁺ + 40Н- = 2Мп(ОН)₂

Электрокоррозия судов. Электрокоррозия - это электролитичес­кое растворение металла при его анодной поляризации под воздействи­ем электрического тока от внешнего источника.

Электрокоррозия судов возникает в случае утечки тока с корпуса судна в воду при неправильном электроснабжении потребителей на судне, а также под воздействием блуждающих токов (стоящие лагом суда, сварочные работы, при работе катодной защиты на рядом стоящем судне).

Задача.

Как протекает контактная коррозия пары «гребной винт из медных сплавов -корпус судна»? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии, схему коррозионной гальванопары. Какие продукты коррозии образуются?

Решение. Стандартные электродные потенциалы железа и меди соответст­венно равны:

=-0,44B =-0,34B

Поэтому в образовавшейся гальванопаре железо будет анодом, а медь - като­дом. Так как коррозия протекает в морской воде, то процессы выражаются уравнениями:

Fe - 2ё = Fe²⁺ анодный

0₂ + 4ё + 2Н₂0 = 40Н^- катодный

Схема образовавшейся гальванопары:

Fe/Fe²⁺ | Н₂0, 0₂ | (Сu) 2Н₂0, 0₂ / 40H^-

Продукты коррозии: 2Fe²⁺ + 40Н^- = 2Fe(OH)₂

4Fe(OH)₂ + 0₂ = 4FeO(OH) + 2Н₂0

2FeO(OH) + Fe(OH)₂ = (Fe" Fe'"₂) 0₄ + 2H₂0

Образуется бурый рыхлый осадок (ржавчина).

14