Коррозия корпуса. Виды и причины износа корпуса

Коррозия - это самопроизвольный процесс разрушения поверхности металла при его взаимодействии с внешней средой, протекающий в большинстве случаев без подведения энергии от какого-либо внешнего источника. Физический процесс коррозии объясняется тем, что в природе черные или цветные металлы, которые корродируют, в свободном состоянии не встречаются, а для их получения из минералов и руд затрачивается энергия. В результате же коррозионного разрушения металлы переходят в окислы, сульфиды, карбонаты и другие свойственные им природные соединения.

Коррозию металла можно разделить на три вида.

Химическая коррозия происходит от действия сухих газов или жидкостей, не проводящих электрических ток по законам химических реакций. Чаще всего химической коррозии подвержены внутренние поверхности грузовых танков нефтеналивных судов, перевозящих светлые нефтепродукты с большим содержанием сернистых соединений и кислотных остатков, вступающих в химическую реакцию с металлом. При этом происходит разрушение поверхностей набора в виде местных отдельных язвин. Скорость разрушения достигает 1,2-2 мм/год, что может вызвать появление сквозных разрушений обшивки корпуса.

Биологическая коррозия вызывается жизнедеятельностью различных микроорганизмов на подводной части корпуса судна. В данном случае микроорганизмы используют металл как питательную среду или поражают его своими выделениями. Существенных разрушений биологическая коррозия не производит, но она, как правило, совмещается с другими видами коррозии.

Электрохимическая коррозия происходит при соприкосновении металла с токопроводящими жидкостями (электролитами). В условиях судна в роли электролита выступает забортная вода. Металл корпуса судна и его защитная пленка неоднородны. Металл может иметь разные внутренние напряжения и физические условия (температуру, скорость обтекания водой и т. д.). Поэтому при соприкосновении металла с водой на нем образуется множество гальванических пар, в результате чего протекает электрохимическая коррозия, при которой металл корпуса, являясь анодом, частично переходит в электролит. Из всех видов коррозии при электрохимической происходят наибольшие разрушения металла корпуса, трубопроводов и другого судового оборудования. Интенсивность коррозии зависит от солености воды, содержания в ней кислорода и химического состава металла. В судовых условиях гальванические пары наиболее часто могут образовываться при контакте разнородных металлов.

Примером такого контакта являются бронзовые втулки опорных подшипников в дейдвудной трубе или гребной винт, выполненный из цветных сплавов, и корпус судна. При этом роль анода, который будет разрушаться, берут на себя металлы или сплавы с более низкими электродными потенциалами. Медь и ее сплавы, обладая более высоким потенциалом, при контакте со сталью создают катод.

Коррозия наносит непоправимый вред корпусу, трубопроводам и другим конструкциям судна, так как в местах, подвергающихся коррозионному разъеданию, металл утончается, из-за чего происходит уменьшение прочности и плотности конструкций и корпуса в целом. Для устранения последствий коррозии необходимо выполнять дорогостоящие ремонты. Следует учитывать, что большинство деталей судовых механизмов и элементов корпуса подвергается одновременному воздействию механических напряжений и коррозионного разрушения. Различают несколько видов коррозионно-механических разрушений:

коррозионно-усталостное разрушение под действием переменных механических напряжений и коррозионной среды; коррозионное растрескивание под воздействием постоянных механических напряжений и коррозионной среды; коррозионно-кавитационные разрушения под воздействием пульсирующих механических напряжений и коррозионной среды.

На практике наиболее часто встречаются коррозионно-усталостные разрушения, которые могут привести к появлению трещин и постепенному их распространению в глубину металла перпендикулярно действию нормальных напряжений.

Участки судна испытывают воздействие различных агрессивных сред - морской воды, морской атмосферы, химически активных сыпучих грузов, нефтепродуктов, конденсата, воздуха различной влажности и др., которые способствуют коррозии.

Интенсивность и характер разрушения зависят от района плавания, скорости хода, длительности рейса и эффективности защиты от коррозии. Из всех элементов конструкций корпуса судна наибольшие разрушения наблюдаются на нефтеналивных судах в районе обшивки продольных переборок между грузовыми и балластными танками, где скорость коррозии верхнего пояса достигает 0,3 мм/год, нижнего -0,25 мм/год. Большая интенсивность коррозиии также в районах между грузовыми танками, наборов бортов и настилов палуб. Значительным разрушениям подвержены подводная часть, район переменных ватерлиний, настил второго дна в районе балластных танков, набор внутри двойного дна.

Для большинства перечисленных конструкций, которые подвергаются электрохимической коррозии, характерно разрушение сварных швов и околошовной зоны по причине разных стационарных электродных потенциалов между материалом шва и основным материалом. Если металл шва имеет более отрицательный потенциал, чем основной материал, сварной шов сильно разрушается, если более положительный - шов не разрушается, но происходит разрушение металла вблизи шва.

Сварное соединение может также разрушаться от прокатной окалины и последствий сварки, так как в этих случаях создается большая разность потенциалов между металлом шва и основным материалом или окалиной. Сократить действие коррозионного разъедания в этом случае можно путем последующей термообработки или сварки по специальной технологии с наложением отжигающих валиков.

Интенсивная электрохимическая коррозия в элементах набора корпуса судна наблюдается в местах сопряжения из разных материалов и в первую очередь стали и алюминиевых сплавов, если не приняты специальные меры защиты. В условиях эксплуатации судна наблюдаются большие разрушения палубного настила в местах скопления воды и грязи, в труднодоступных участках, под фундаментами палубных механизмов, на участках, подверженных температурным воздействиям.

Из-за коррозионных разрушений морских судов возникают значительные потери металла и, как следствие, большие экономические затраты на ликвидацию этих разрушений. Проведенные исследования в СССР и за рубежом показывают, что на долю работ по ликвидации коррозионных разрушений приходится 20-30 % общих затрат на заводской ремонт судна. Кроме этого, в процессе эксплуатации судна экипаж проводит большую работу по ликвидации коррозионных разрушений, особенно в районах подводных бортов, палуб и надстроек, что также относится к затратам из-за коррозии. Доковый ремонт судна не менее чем на 60 % может быть отнесен к затратам на работы по ликвидации коррозии.

Из-за коррозионных разрушений происходят частые поломки и связанные с ними ремонты многих судовых трубопроводов, насосов и судовых конструкций. Учитывая потери в материале, трудовые затраты по ликвидации последствий коррозионных разрушений, необходимо иметь в виду, что экономические убытки включают в себя еще и стоимость оборудования, которое преждевременно выходит из строя или простаивает по причине разрушения отдельных частей и деталей, поэтому необходимо постоянно искать источники сокращения этих потерь.