銅合金偶合加速腐蝕行為及防污性性能能研研究究.pdf

1、目前船舶海水管路制作材料主要采用銅合金或不銹鋼材料，為了提高海水管路的耐蝕性，減輕重量，鈦質(zhì)合金管路取代目前最常用的銅管路、不銹鋼管路是今后海水管路重點(diǎn)研究方向。與銅合金管路相比，鈦質(zhì)管路具有更低的密度和更加良好的耐蝕性能。但不利之處在于，鈦合金具有較好的生物相容性，在海水環(huán)境中表面極易附著海生物，如不加以控制，管路內(nèi)部將會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的海生物污損問題。管路污損后，會(huì)縮小管道的有效直徑，減少海水流量，降低換熱效率，使機(jī)器不能正常運(yùn)行，堵

2、塞嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)黄韧C(jī)、停航，增加了維修工作量和費(fèi)用，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，迫切需要針對(duì)鈦質(zhì)管路開展防污技術(shù)研究。
　　本文針對(duì)鈦合金管路易產(chǎn)生嚴(yán)重污損的問題，研制了一種新型自偶合防污裝置。以銅合金為主要材料，利用電偶腐蝕原理，加速銅離子的溶出，使其在管路中保持一定的濃度，利用銅離子的防污作用殺滅管路中的海生物，從而達(dá)到防止生物污損的效果。首先通過計(jì)算，根據(jù)銅離子的防污濃度，確定了管路中銅離子的溶出速率為56.16 g/(m

3、2﹒d)；對(duì)當(dāng)前所用的銅材料進(jìn)行篩選，研究海水中不同材料的銅離子釋放速率。結(jié)果表明：與其他材料相比，紫銅在靜態(tài)海水中具有最大的銅離子溶出速率，即0.827g/(m2﹒d)，錫青銅在沖刷條件下具有最大的銅離子溶出速率，即19.74g/(m2.d)。將銅粉與其他材料制備成復(fù)合材料，研究不同復(fù)合材料釋放速率。結(jié)果表明，Cu-20％Cu2O比例材料的銅離子溶出速率最大，達(dá)到62.18g/(m2.d)，可以滿足管路中防污要求。利用電偶腐蝕原理，將

4、紫銅與其他電位較正的材料進(jìn)行偶接，研究偶接后銅離子的溶出速率。結(jié)果表明，貴金屬氧化物對(duì)紫銅有最大的加速溶出效果；通過增加貴金屬氧化物與紫銅的面積比，最終確定當(dāng)兩者的面積比為4:1時(shí)，銅離子的釋放速率可滿足管路防污要求，即58.89g/(m2﹒d)。根據(jù)前述結(jié)果，制備了防污樣品，并將其安裝到鈦合金管路中，在海洋環(huán)境中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，在實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)，管路中銅離子濃度超過4ppb；安裝了防污材料的鈦合金管路中未有污損發(fā)生，采用GB/T5