某型潜艇杯形管节的腐蚀与防护对策

周建奇，李 平，龙 彪

(1.海军装备技术研究所，北京 102442;2.海装广州代表局驻427厂军代室，广东广州 510260)

0 概述

潜艇长期工作在海洋环境中，且经常在水面及水下作业。与水面舰船不同，在大深度水下工作时，各通海部件还要承受大深度的海水压力，因而对各相关设备、管路提出了更高的要求。杯形管节(图1)作为舷侧阀的支撑结构，与艇体焊为一体，在设计建造时，杯形管节在选材方面主要考虑其机械和焊接等方面的性能，常采用与船体结构材料性能相近的钢材制作，而与杯形管节相连的舷侧阀的法兰通常为铜合金 (如B10、B30等材料)。杯形管节内壁直通海水，一旦该部位发生腐蚀穿孔即使在舷侧阀处于关闭状态，海水仍然能够由穿孔部位进入舱内，影响艇内其他设备的正常运行，危及艇的安全，因而危害极大。

1 腐蚀现状

据对某型在修潜艇的调查，杯形管节普遍存在较为严重的腐蚀问题，主要表现为凹凸密封面的内凸缘部位以及杯形管节内壁的腐蚀。如该潜艇Ⅰ舱的舱底泵出口的杯形管节在使用3～4年时间后，其内凸缘部位腐蚀非常严重 (图2)，杯形管节内表面则有大量腐蚀产物 (因杯形管节未拆下检查，不便于检查腐蚀坑点的深度)，其他舱室舱底泵、输送泵、冷却器出口的杯形管节均有类似的腐蚀问题。杯形管节直接通海，如发生腐蚀穿孔后只能采取应急防护措施处理，待上排修理或进坞坐墩修理时才能彻底解决。

图1 杯形管节的结构示意图

2 腐蚀原因分析

杯形管节的腐蚀是多方面因素引起的，既有材料自身耐蚀性差的原因，还与杯形管节与阀之间通过螺栓连接时留存的固有缺陷有关。

图2 杯形管节的腐蚀情况

1)材料因素。

材料是影响杯形管节腐蚀的主要因素，材料的耐蚀性好坏直接关系到杯形管节的使用寿命，同时还会对该系统整体性能的发挥产生重大影响。杯形管节属于管道系统中的一小截管路，在设计时主要考虑其结构强度和焊接性能等因素，在选择材料时与船体结构材料接近，以该潜艇为例，船体材料为921A钢，杯形管节为607A制作。由于607A铸钢属于不耐海水腐蚀的钢铁材料，如不采取任何防腐蚀措施，在海水环境中极易发生腐蚀。从现场检查情况可以看到，杯形管节内壁出现大量腐蚀斑点，凹凸密封面位置的内凸缘部位腐蚀十分严重，如图2所示。

2)环境因素。

杯形管节作为海水进入船体内的前沿部分，内壁长期处于海水环境中。杯形管节在海水中的自腐蚀电位－660 mV，与杯形管节相连的阀的法兰通常是铜合金材料 (海水中的自腐蚀电位大于－270 mV［1］)，二者间存在较大的电位差，并且杯形管节与法兰间通过螺栓连接，此种连接方式形成了宏观电偶，即铜合金阀兰、阀体作为阴极而受到保护，钢质杯形管节作为阳极被腐蚀，特别是法兰凹凸密封面位置的内凸缘部位，腐蚀最为严重。

铜合金舷侧阀与钢质杯形管节间虽然通过螺栓连接，并且形成了宏观电偶，但因为连接后二者之间具有一定的电阻，因此表现为距离靠近密封面位置的内凸缘部位腐蚀较强烈，而随着离密封面位置距离的增加，电偶腐蚀的作用减弱，因而杯形管节内表面整体表现为均匀腐蚀。

3 预防腐蚀的措施

从对杯形管节腐蚀原因分析可知，因杯形管节在选材方面首先要考虑强度和焊接等方面的因素，不可能改变现有的材料体系。因此，根据这种情况，可从杯形管节的表面入手，采取先进的防腐蚀技术，提高其防腐蚀水平。

1)电绝缘技术措施。

钢质杯形管节和铜质阀之间的连接不可避免，则可以考虑在二者之间采取必要的电绝缘措施［1］，如在杯形管节的密封面、连接螺栓表面制备绝缘涂层，增加法兰与杯形管节之间的电阻，降低电偶对(铜－铁)之间所产生的电流密度，减少电偶腐蚀的影响，从而降低其腐蚀速度。

2)重防腐蚀涂层保护。

在目前杯形管节使用材料上，主要考虑的是满足其机械性能、焊接性能等方面的因素，其耐蚀性能较差，可通过采用先进的防腐蚀技术措施以弥补其耐蚀性能的不足，如管内衬塑、制备结合力强的陶瓷涂层［2］等，可有效提高杯形管节内表面的耐海水腐蚀性能。

3)外加电流保护［3］。

外加电流保护法具有对水流阻力影响小、使用寿命长、工作可靠、保护效果好等特点。对重点部位的杯形管节，可考虑在局部安装外加电流阴极保护系统。通过外部电源提供微小的局部电流的措施，可减轻或避免杯形管节的腐蚀。

4 结论

综上所述，某型潜艇杯形管节的腐蚀是由于其材料自身耐蚀性能不足以及杯形管节与舷侧阀间连接时形成的固有缺陷而引起的。在不改变杯形管节材料的前提下，可通过在杯形管节的表面和连接螺栓的表面制备绝缘涂层减少因电偶腐蚀的作用;通过在杯形管节内表面制备防腐蚀涂层以及外加电流阴极保护的方法，可提高其整体耐蚀水平。

［1］王虹斌，方志刚.舰船海水管系异金属电偶腐蚀的控制［J］.腐蚀科学与防护技术，2007，19(2):145－147.

［2］刘学文，石元昌，柏其亚.烧结Al2O3陶瓷在海水中的耐腐蚀性能研究 ［J］.山东大学学报 (工学版)，2008，38(5)113－116.

［3］许立坤，王廷勇，等.船舶外加电流阴极保护用辅助阳极组件［J］.材料开发与应用，2001，16(2):35－38.