專利名稱：：一種銅質海水管路集成防腐蝕方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種銅質海水管路集成防腐蝕方法，尤其是對管路中法蘭端部、彎管、三通等腐蝕嚴重的部位進行防護，既能起到陰極保護作用，又能耐海水沖刷腐蝕，有效延長海水管路使用壽命，屬于一種綜合防護銅合金海水管路腐蝕的方法。
背景技術：
：船舶的海水管路腐蝕問題，一直困擾著設計者和使用者，人們在不斷地探索其解決的辦法。海水管路的選用和表面處理有多種形式，如早期的鋼質海水管路采用鍍鋅、涂塑等方法提高管路耐蝕性；隨著船舶海水系統(tǒng)設計流速的提高，采用銅鎳合金、雙相不銹鋼、鈦合金等耐蝕性優(yōu)良的管路材料解決海水管的腐蝕問題，導致防腐成本加大。目前船舶用的管路材料主要是銅和銅鎳合金，由于很多管子直徑小，設計海水流速較高，彎頭、三通等異型管件多，造成管內海水紊流程度大；另外管系材料復雜，存在異種金屬接觸腐蝕，船舶海水管路不僅腐蝕破損嚴重，而且腐蝕防護也非常困難。還有在船舶上采用栓塞式鋅合金犧牲陽極對管路進行保護，但是由于船舶在有三元鋅陽極保護條件下海水管路仍然會出現(xiàn)腐蝕泄漏，其主要原因是因為鋅陽極與銅合金電位差過大(約800mV)，作為犧牲陽極溶解過快，加之海水管路通徑太小，犧牲陽極尺寸有限，鋅陽極壽侖太短，大都在幾個月內即完全消耗，船舶在航期間又不易經(jīng)常更換。因此海水管路僅在裝陽極后的數(shù)月內受到保護，以后長期處于無保護狀態(tài)?，F(xiàn)有的鋅塞的絲座、絲堵采用HPb59-l黃銅制作，該種材料在海水中對脫鋅腐蝕十分敏感，在鋅塞耗光之后，絲座、絲堵與銅合金管路形成大陰極小陽極腐蝕電偶，絲座、絲堵發(fā)生嚴重脫鋅腐蝕，造成在壓力條件下絲堵崩出影響船舶的安全。同時由于犧牲陽極說明書第2/5頁陰極保護在管道內的有效保護距離有限，而在船舶海水管路上不能安裝大量的犧牲陽極，因此單純采用犧牲陽極保護，依然較難解決海水管路的腐蝕問題。隨著銅鎳合金等一些耐蝕性好的管路材料的應用，由于原有的海水管路附件材料未相應的改進，從而造成異種金屬電偶腐蝕問題在海水系統(tǒng)中變得突出，電絕緣技術是解決海水管路異種金屬接觸腐蝕問題的重要技術手段。中國專利(CN03253305.5)"—種海水管路犧牲陽極保護裝置"介紹了一種海水管路犧牲陽極保護裝置。它可以對海水管路起到一定的陰極保護作用，但是該裝置無法完全解決彎頭、三通、法蘭等部位內壁嚴重的海水沖刷腐蝕以及不同材料之間的電偶腐蝕問題。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有海洋環(huán)境中防止銅質材料腐蝕技術中存在的缺點，尋求一種采用多種防腐蝕措施綜合的方法來解決海水管路的腐蝕問題，以三通、彎管、插管、變徑附近、水進口端法蘭之后、泵閥前后等腐蝕嚴重的薄弱部位作為陰極保護的對象。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種采用鐵合金犧牲陽極保護、化學鍍Ni-P合金鍍層以及電絕緣技術來防止銅合金海水管路系統(tǒng)腐蝕的方法；針對管路中腐蝕突出部位進行保護，使整個管路系統(tǒng)達到同壽命；采用法蘭間式或管段式犧牲陽極復合材料結構，其鐵合金犧牲陽極體為Fe-Mn、Fe-Cr;或Fe-Mn-Cr、Fe-Mn-Cr-Al合金，其中合金元素的總重量百分比含量在1~10%之間，其余為鐵(Fe);復合結構的外殼采用和管路相同的銅質材料；在管路的內壁或彎頭、三通等管件的內壁采用化學鍍的方法在銅基體上鍍上一層Ni-P鍍層以改善其耐沖刷性能，其Ni-P鍍層的平均厚度為5(Him，鍍層中P的重量百分比含量為10-13%;對管件、設備等異種金屬接觸的部位采用電絕緣的方法來防止電偶腐蝕，電絕緣法蘭接頭用聚四氟乙烯或芳綸橡膠等絕緣材料做密封墊片，緊固件上加絕緣護套和絕緣墊片構成絕緣法蘭，緊固件護套和墊片用尼龍或聚四氟乙烯或聚氯乙烯材料加工制成。本發(fā)明包括組構一種犧牲陽極保護裝置和實現(xiàn)一種Ni-P合金化學鍍層，以及形成一種法蘭電絕緣結構；選用法蘭間式或管段式鐵合金犧牲陽極對海水冷卻管路進行防護；對于船舶的原有海水管路，可利用原有法蘭，按陽極長度(預留密封墊片尺寸)截短管路后安裝犧牲陽極，或在需安裝陽極處截斷管路并焊接法蘭后安裝陽極；新造船舶可在管路施工階段提前預留陽極安裝位置。在安裝法蘭間式陽極時，將陽極環(huán)旋在兩法蘭之間，用加長螺栓將兩法蘭緊固；為防止陽極環(huán)與法蘭間滲水，需加密封墊片。螺栓與法蘭之間同時需要電絕緣處理；安裝時確保犧牲陽極環(huán)和密封墊片與管路的中心對正，按規(guī)定的擰緊力矩使緊固件連接可靠。本發(fā)明陽極環(huán)與需保護管路之間的電連接，在陽極外環(huán)悍上多芯接觸導線，導線直徑不小于2mm，導線自由端焊上接線頭或導電片，用厚度0.5-1.0mm的銅片作為接觸導線材料，接觸導線或導電片固定在被保護管路一側的螺栓或螺帽下面；導線與螺栓式螺帽的接觸面打磨至露出金屬光澤，接觸導線端頭或導電片的自由端以及壓緊墊圈制有鉛-錫復層；對焊接部位、接觸導線、緊固件等進行涂漆。本發(fā)明對于船舶的原有海水管路，尤其是內徑較小的彎管、三通或四通等標準件，按常規(guī)工藝放置在鍍槽內進行施鍍；對完整的管件或成型管配件進行化學鍍Ni-P鍍層，鍍后避免焊接，鎳磷鍍層進行釬焊，對鍍層性能無影響；內壁施加Ni-P化學鍍的管段與其它管段之間通過法蘭進行電絕緣處理，外壁進行涂漆。本發(fā)明對海水管系中相接觸的異種金屬間采用絕緣法蘭連接的形式進行電偶腐蝕控制，選擇聚四氟乙烯墊片和芳綸橡膠墊片材料作為密封墊片材料。本發(fā)明布置在分流管件、匯流管件、彎管、插管附近、變徑管附近、水進口端法蘭之后、泵閥前后、焊縫部位等水流發(fā)生紊亂之處，不同的防護措施選取位置不同，其布置原則有a.犧牲陽極布置原則一是彎管所需的犧牲陽極布置在出口端距彎管1-10倍管路通徑范圍之內；二是三通、四通等分流、匯流管所需的犧牲陽極布置在其總管距管件接口l-5倍管路通徑范圍之內；三是變徑管犧牲陽極應布置在管徑較大的管路一端，距變徑處1-5倍管路通徑范圍之內；四是泵、閥出口處流態(tài)紊亂，且其與管路間通常為異種材料連接，在出口端法蘭連接處安裝犧牲陽極。b.內壁化學鍍Ni-P鍍層布置原則海水冷卻系統(tǒng)中的三通、四通標準件，方便拆卸的局部管段，則在其內壁進行Ni-P化學鍍。C.電絕緣布置原則對泵、閥與管路間為異種材料連接，在泵、閥的兩端與管路連接法蘭處進行電絕緣。本發(fā)明通過綜合防腐蝕方法，與現(xiàn)有技術相比，不僅能夠對海水管路起到陰極保護作用，防止電偶腐蝕的發(fā)生，同時還能夠提高局部管路的耐海水沖刷性能，有效延長海水管路的使用壽命。具體實施例方式本發(fā)明實施時采用犧牲陽極保護、Ni-P合金鍍層、電絕緣技術綜合防止銅合金海水管路的腐蝕，選用法蘭間式或管段式犧牲陽極復合結構，其犧牲陽極體為Fe-Mn或Fe《r或Fe-Mn-Cr或Fe-Mn-Cr-Al合金，其中合金元素的總重量百分比含量為1~10%，其余為鐵(Fe)，鐵的百分比含量為90~99%;復合結構的外殼與管路同為銅質材料；在管路的內壁或彎頭、三通等管件的內壁采用化學鍍的方法在銅基體上鍍有Ni-P鍍層，鍍層平均厚度為50Mm，鍍層中P的重量百分比含量為10~13%;對管件、設備等異種金屬接觸的部位采用電絕緣防止電偶腐蝕，電絕緣法蘭接頭用聚四氟乙烯或芳綸橡膠等絕緣材料做密封墊片，緊固件上加絕緣護套和絕緣墊片構成絕緣法蘭，緊固件護套和墊片用尼龍或聚四氟乙烯或聚氯乙烯材料加工制成。本發(fā)明的實施根據(jù)實際海水管路結構特點，選用法蘭間式或管段式鐵合金犧牲陽極對海水冷卻管路進行防護；對于船舶的原有海水管路，利用原有法蘭，按陽極長度截短管路后安裝犧牲陽極；而新造船舶提前預留陽極安裝位置。在安裝法蘭間式陽極時，將陽極環(huán)旋在兩法蘭之間，用加長螺栓將兩法蘭緊固；為防止陽極環(huán)與法蘭間滲水，需加密封墊片。螺栓與法蘭之間進行電絕緣處理；安裝時確保犧牲陽極環(huán)和密封墊片與管路的中心對正，按規(guī)定的擰緊力矩使緊固件連接可靠。本發(fā)明陽極環(huán)與需保護管路之間的電連接采用在陽極外環(huán)焊上多芯接觸導線方式，導線直徑為1.5mm，導線自由端焊上接線頭或導電片，用厚度0.8mm的銅片作為接觸導線材料，接觸導線或導電片固定在被保護管路一側的螺栓或螺帽下面；導線與螺栓式螺帽的接觸面打磨至露出金屬光澤，接觸導線端頭或導電片的自由端以及壓緊墊圈都制有鉛-錫復層，并對焊接部位、接觸導線、緊固件進行涂漆。實施例在動水模擬試驗中，管路材料為TUP，其中一個彎管內壁施加化學度Ni-P鍍層處理，一段直管采用鐵合金犧牲陽極來保護，其余部分為PVC管組成；兩管段法蘭之間采用芳綸橡膠墊片進行電絕緣，螺栓采用絕緣熱縮套管、螺栓頭與法蘭之間采用聚四氟墊片進行電絕緣處理；中間的法蘭間式鐵陽極采用鑲嵌式結構，內環(huán)為Fe-Mn-Cr-Al鐵合金犧牲陽極，其中鐵的含量為95%，合金元素含量為5%;外環(huán)為紫銅護套，內外環(huán)間采用過盈配合鑲嵌連接。在管路干燥狀態(tài)下，用500V兆歐表測量各絕緣電阻值，檢査結果無短路，絕緣電阻為13kQ，管路系統(tǒng)的電絕緣處理措施為合格。經(jīng)過30天的實海模擬管路試驗，防腐方法安全可靠，系統(tǒng)無泄露，電絕緣防護效果良好，異種管路材料之間無電偶腐蝕，TUP管的腐蝕速度降低了90%以上，綜合防腐效果優(yōu)良，結果如表所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求1.一種銅質海水管路集成防腐蝕方法，其特征在于采用鐵合金犧牲陽極保護、化學鍍Ni-P合金鍍層以及電絕緣技術來防止銅合金海水管路系統(tǒng)腐蝕；采用法蘭間式或管段式犧牲陽極復合材料結構，其鐵合金犧牲陽極體為Fe-Mn、Fe-Cr；或Fe-Mn-Cr、Fe-Mn-Cr-Al合金，其中合金元素的總重量百分比含量在1～10％之間，其余為鐵(Fe)；復合結構的外殼采用和管路相同的銅質材料；在管路的內壁或彎頭、三通管件的內壁采用化學鍍在銅基體上鍍Ni-P鍍層，Ni-P鍍層的平均厚度為50μm，鍍層中P的重量百分比含量為10～13％；對管件、設備異種金屬接觸的部位采用電絕緣防止電偶腐蝕，電絕緣法蘭接頭用聚四氟乙烯或芳綸橡膠等絕緣材料做密封墊片，緊固件上加絕緣護套和絕緣墊片構成絕緣法蘭，緊固件護套和墊片用尼龍或聚四氟乙烯或聚氯乙烯材料加工制成。2.根據(jù)權利要求1所述的銅質海水管路集成防腐蝕方法，其特征在于選用法蘭間式或管段式鐵合金犧牲陽極對海水冷卻管路進行防護；按陽極長度截短管路后安裝犧牲陽極，或在需安裝陽極處截斷管路并焊接法蘭后安裝陽極。3.根據(jù)權利要求1所述的銅質海水管路集成防腐蝕方法，其特征在于對完整的管件或成型管配件進行化學鍍Ni-P鍍層，鍍后避免悍接，鎳磷鍍層進行釬焊；內壁施加Ni-P化學鍍的管段與其它管段之間通過法蘭進行電絕緣處理，外壁進行涂漆。全文摘要本發(fā)明涉及一種銅質海水管路集成防腐蝕方法，屬于綜合防護銅合金海水管路腐蝕的方法，采用鐵合金犧牲陽極保護、化學鍍Ni-P合金鍍層以及電絕緣技術來防止銅合金海水管路系統(tǒng)腐蝕；采用法蘭間式或管段式犧牲陽極復合結構，其鐵合金犧牲陽極體為Fe-Mn、Fe-Cr；或Fe-Mn-Cr、Fe-Mn-Cr-Al合金，其中合金元素的重量百分比含量在1～10％之間，其余為鐵(Fe)；復合結構的外殼采用和管路相同的銅質材料；在管路的內壁或彎頭、三通等管件的內壁采用化學鍍在銅基體上鍍Ni-P鍍層以改善其耐沖刷性能，不僅能起到陰極保護作用，還能夠提高沖刷性能，延長使用壽命。文檔編號C23C18/31GK101100752SQ20071001515公開日2008年1月9日申請日期2007年7月18日優(yōu)先權日2007年7月18日發(fā)明者萍姚,孫明先,李相波,王洪仁,許立坤申請人:中國船舶重工集團公司第七二五研究所