摘  要：船体结构外部处于海洋环境，内部受压载水或者货舱侵蚀，影响船舶的结构完整性，增加船舶维修成本腐蚀。为此国内外开发系列耐蚀钢，提高船体结构构件的耐腐蚀性能，已经在多条实船建造得到应用。。

关键词：船舶腐蚀;防腐;耐蚀钢

中图分类号：      文献标识码：A        DOI：

工业和信息化部“耐蚀钢在大型船舶应用研究项目”资助项目

0   引言

船舶航行在海上，长期处于高湿、高盐的海洋环境中，极易发生腐蚀。船体结构如果受到严重的腐蚀，会降低船舶的结构强度，缩短船舶的使用寿命，直接影响到船舶的安全性和可靠性。为此，世界各国都在大力发展船舶防腐材料和技术，保障船舶的服役安全与可靠性，降低重大灾害性事故的发生。船舶常用的防腐蚀措施包括选用耐腐蚀的船体材料、涂层保护措施、阴极保护等。其中耐腐蚀的船体材料，提高材料本身的耐腐蚀性能，降低腐蚀速率，减少甚至免除船舶涂装，不仅减少船舶的維护频率，而且可以降低涂料的挥发物物质排放，成为船舶防腐蚀的一种选择。

目前，船舶上有应用的耐腐蚀材料主要有：原油油船货油舱耐蚀钢、延缓涂层失效的钢材、煤炭运输船货舱耐蚀钢，本文就目前船舶上应用的耐腐蚀钢材进行介绍。

1   原油油船货油舱耐蚀钢

一些研究表明，在原油油船货油舱中，经常发生上甲板的剥离状均匀腐蚀和内底板的点状腐蚀。货舱区域内甲板下结构的腐蚀可能降低纵向强度，从而导致发生更严重结构故障，内底板的点蚀可导致原油泄漏至双层底空间，从而增加爆炸和污染风险。

1.1货油舱上甲板耐蚀钢

原油油船顶部存在防止爆炸的惰性气体和大量原油挥发的H2S，对气体成分分析后，H2S气体浓度较高，O2、H2O和CO2共存。同时货油舱上甲板受阳光照射昼夜产生温度变化。实船检验发现货油舱上甲板腐蚀产物主要是含有硫元素的锈层，腐蚀形式通常是均匀腐蚀。

虽然抗硫化氢腐蚀的材料已经在石油等行业广泛应用，但是原油油船货油舱上甲板的腐蚀环境与石油行业并不相同。为此，国内外开发原油油船货油舱耐蚀钢，通过合金元素的添加提高钢材在货油舱环境下的耐腐蚀性能。

为了评价钢材在货油舱上甲板环境下的耐腐蚀性能，根据原油油船货油舱上甲板的腐蚀环境，建立模拟货油舱上甲板的钢材耐腐蚀试验。用蒸馏水和模拟货油舱气体（4% O2 - 13% CO2 - 100ppm SO2 - 500ppm H2S - 83% N2），试样在25℃到50℃两个温度之间转换。测算得到钢材在货油舱上甲板腐蚀环境下的年腐蚀率[1] 。

开发的货油舱顶部耐蚀钢在上述腐蚀环境下，年腐蚀速率约为常规钢的1/4左右。该耐蚀钢实际应用于原油油船货油舱顶部，且无保护涂层，暴露结果表明，该耐蚀钢的腐蚀速率与实验室试验结果相近。

1.2货油舱内底板耐蚀钢

理论上，原油的腐蚀性很小，但是货油舱内的原油不是100%的原油，实际上货油舱内底板有一定NaCl含量且酸性的溶液。实船检验内底板的腐蚀形式通常是点蚀。

根据原油油船货油舱内底板的腐蚀环境，建立模拟货油舱内底板的钢材耐腐蚀试验。将试样浸没于含有10%（重量比）的NaCl溶液，pH值调节到0.85酸性，测量耐蚀钢在这种腐蚀环境下的腐蚀速率[1]。

开发的货油舱内底板耐蚀钢在上述腐蚀环境下，点蚀密度远小于常规钢。

耐蚀钢力学性能和焊接性能和常规钢类似，相比常规钢具有优异的耐腐蚀性能，不需要涂装，理论上在整个船舶寿命（25年）期间无需更换钢板。

3   延长涂层寿命钢

船体结构多数由钢材建造，由于船舶长期处于海洋环境中，腐蚀极为严重，目前船体结构主要由涂层防腐蚀。一般涂层的目标寿命在5-15年左右，取决于涂料类型、钢材表面处理、涂装工艺、涂层检验及维护。以船舶25年目标寿命计算，至少需要重新涂装一次。由于涂层修补维护的操作环境不如新造船阶段，涂层修补难以长时间保证防腐蚀效果。因此，期待开发出延缓涂层失效、尽可能减少涂层修补的钢材。日本JFE钢铁公司开发出可抑制涂层劣化的新型耐腐蚀钢。该耐蚀钢适当添加Cu-Ni-Sn-W等元素，在耐腐蚀元素的作用下，耐蚀钢在漆膜下形成保护层，保护层可抑制涂层起泡和剥落。JFE通过实验室加速根腐蚀试验和实船挂片验证耐蚀钢的耐腐蚀效果。加速腐蚀试验估算的重新喷漆间隔是传统钢材的1.7倍，耐蚀钢应用于压载水舱顶部挂片显示耐蚀钢有效将涂层失效面积抑制到常规钢的75%，耐蚀钢的腐蚀深度降低到常规钢的84%延长涂层寿命[2]。如果将延长涂层寿命耐蚀钢应用于压载水舱，可以将单次涂装的涂装寿命延长到25年，减少重新喷漆的次数，降低船舶的维护修理成本。

4   煤炭运输船货舱耐蚀钢

煤炭运输船货舱由于煤炭中的硫与水发生反应，生成稀硫酸溶液，对货舱钢板产生严重腐蚀。为此国际船级社协会（IACS）在散货船和油船结构共同规范规定散货船内底板腐蚀增量最大增厚3.7mm。即使货舱舱底采用涂层保护，可是装卸货时铲车或者抓斗经常造成涂层的破坏，造成涂层失效，发生腐蚀。为此日本开发出耐煤炭腐蚀的钢材。实验室进行的煤炭腐蚀试验表明，该耐蚀钢对于煤炭的腐蚀速度明显下降[3]。因此，可以预期，煤炭运输船货舱采用耐蚀钢将会降低运煤船货舱的维护费用。自2014年开发以来，日本煤炭运输船货舱耐蚀钢已经在九条船舶得到应用，主要应用于货舱内肋骨和部分内底板。

5   结语

近年来，日本先后开发原油油船货油舱耐蚀钢、延长涂层寿命耐蚀钢、煤炭运输货舱耐蚀钢，实验室模拟试验和实船试验表明，耐蚀钢相比传统钢材，腐蚀速率明显下降。耐蚀钢提高了船体结构的耐腐蚀性，降低船舶涂装成本，已经在多条船舶得到应用。

参考文献

[1]国际海事组织，MSC.289（87）决议原油油船货油舱防腐蚀替代方法性能标准，2010.

[2]SHIOTANI Kazuhiko.NAKAMURA Masayoshi.Coating Deterioration and Corrosion Behavior of Ship Using Corrosion Resistant Steel for Ballast Tank “JFE-SIPTM-BT”[R].JFE TECHNICAL REPORT，2015（3） ：40-46.

[3]世界金属导报.耐蚀性系列船用钢板JFE-SIP[EB/OL].（2020-11-10）[2020-11-17].http：//www.worldmetals.com.cn/viscms/bianjituijianxinwen1277/20201117/253112.html.

基金项目：工业和信息化部“耐蚀钢在大型船舶应用研究项目”资助项目

作者简介：黑明（1979-），男，硕士研究生，研究方向为船舶和海上设施材料与焊接规范标准。