浅析舰艇船体防腐和阴极保护的优化设计方法

时间：2020-04-05 05:11:26 来源：千叶帆本文已影响人

【摘要】舰艇船体长期处于海洋环境之中，其环境特点与陆地情况存在极大的不同，受其影响，舰艇船体很容易出现腐蚀的问题，对于其质量的保证以及使用寿命的延长十分不利。本文首先分析了舰艇船体防腐和阴极保护的重要性，在此基础上对我国上述两方面工作目前的发展状况进行了研究，并以舰艇为主，提出了具体的优化设计方法，目的在于为以金属材料为主的舰艇船体防腐效果的改善以及阴极保护作用的加强提供保证。

【关键词】舰艇船体防腐阴极保护优化设计

舰艇船体长期处于海洋环境之中，舰艇船体很容易出现腐蚀的问题，特别是以合金钢为主要船体材料的各类舰艇长期与海水接触，金属设备其受海水腐蚀情况十分严重，因此有必要以其为主，对相应的防腐以及阴极保护过程进行优化设计。

1 舰艇船体防腐和阴极保护的重要性

海水腐蚀是影响以潜艇为主的舰艇船体使用性能的关键因素，同时，一直以来，解决这一问题都是有关领域的工作难点。调查显示，受海水侵蚀的影响，潜艇中的电子设备等通常会出现损坏的问题，这对于其战斗力的保证十分不利，同时对其进行维修也会对我国造成极大的军事、经济方面的损失[1]。总的来说，化学腐蚀以及电化学腐蚀是舰艇被腐蚀的主要原因。前者主要指的是由海水与制造舰艇的诸多材料之间发生化学作用而造成的腐蚀。后者指的是受电子流动影响而造成的腐蚀。就目前的情况看，上述两种情况是导致舰艇腐蚀的主要因素[2]。针对不同的情况，需要采取不同的手段对其进行解决，其中阴极保护以及防腐措施的实施便是两种重要的方法，實践证明，其应用效果相对良好。因此，有必要将上述措施应用到潜艇的防腐蚀过程中，以为其使用性能的保证以及使用寿命的延长提供基础。

2 舰艇船体防腐和阴极保护现状

目前，我国舰艇船体防腐和阴极保护水平已经得到了一定程度的提高，其保护效率与寿命也得到了演唱，但在计算与设计方法的应用过程中却存在着过于传统的问题，盲目性相对较强，为解决上述问题，这对于我国舰艇船体防腐水平的进一步提高十分不利。除此之外，相对于其他水面船体而言，潜艇的浸水面积较大，整个艇身都长期处于海水环境中，这是导致其保护电流增加的主要原因。为避免长期受海水腐蚀而对舰艇性能造成过于严重的影响，有必要对有关阴极保护的内容进行分析。另外，在舰艇防腐过程中，其防腐措施的应用会对舰艇周围的电场造成影响，我国存在的问题在于没有充分考虑上述影响，由此导致的安全性问题已经对舰艇本身性能的发挥造成了阻碍，对此，有关人员必须注意到上述问题，这样才能舰艇的防腐性能得到进一步的优化。

3 舰艇船体防腐和阴极保护的优化设计

3.1 防腐优化设计

海水对舰艇的腐蚀主要表现在舰艇表面以及内部设备两个方面，因此防腐的优化设计必须从上述两方面出发来实现。首先做好舰艇表面的防腐工作，对此，选择较为优质的防腐材料能够起到较为有效的作用，且具有简单便利的优势，合金结构钢是当前应用的主要防腐蚀材料，实践证明，这一材料应用效果较好[3]。除此之外，还要考虑缝隙腐蚀等方面的问题。缝隙的存在是舰艇的弱点，也是导致海水渗透腐蚀到内部装备的主要原因，因此在舰艇设计过程中，必须对其缝隙问题加以重视。另外，设备被腐蚀会直接导致舰艇设备无法正常投入使用，因此做好设备的防腐蚀工作同样十分重要。总的来说，在设备的制造过程中，要保证其防腐性能与舰艇整体的防腐性能相互匹配，同时在引进设备时，也要对其防腐参数进行再次确定，以使其性能能够充分的满足舰艇防腐的要求。

3.2 阴极保护优化设计

阴极保护措施在解决舰艇及海上装备被腐蚀的问题方面具有较好的应用效果，以与海水部位接触的管材为例，必须在其接头与法兰之间实施电绝缘处理措施[4]。就目前的情况看，我国已经将这一措施应用到了舰艇船体的防腐过程中，在此之前，军舰，潜艇往往需要安装大量的牺牲阳极，但在阴极保护技术下，牺牲阳极的安装数量大大减少，使舰艇的整体防腐性能得到了优化，同时还达到了节约成本的目的，对于我国军事等领域整体发展水平的提升以及成本的降低具有重要意义。

3.3 优化设计仿真

为判断优化设计效果及其合理性，在具体设计完成之后有必要展开仿真实验：首先，将合金结构刚作为了舰艇船体的主要材料，将其各方面参数输入到了计算机当中，同时分析其对舰艇本身及其内部设备防腐性能的影响，并从各角度出发，对舰艇的参数进行了计算，建立了具体的仿真模型。全面考虑舰艇所处的海水环境，并对舰艇主体部分进行了网格离散化，以其电学特征为基础，形成了广义耦合电池系统仿真模型的边界条件，并通过其他一系列过程完成了仿真模型的建立过程。其次，通过对计算机技术的应用以及对各项数据的综合，完成了有关舰艇金属材料防腐性能的计算工作，并得出了最终的计算结果，在对计算结果进行整理的前提下，完成了具体的分析工作。最后，通过对仿真结果的分析发现，采用上述防腐措施以及阴极保护措施，能够有效的达到提高舰艇表面防腐水平的目的。将本次仿真实验所得到的数据与传统数据对比发现，其防腐参数得到了极大程度的优化，因此认为，上述优化设计过程具有较强的实用性。

4 结语

做好舰艇船体防腐和阴极保护的优化设计能够得到提高其防腐性能的目的。潜艇长期处于水下环境中，相对于其他水面舰艇而言，其受腐蚀程度更加严重，因此做好防腐工作便显得更加重要。防腐措施的实施以及阴极保护的实现均能够使潜艇达到较好的防腐效果，因此在具体设计过程中，有必要对上述措施加以重视。

参考文献：

[1]孙建红，郑炜，王晓鹏.水面舰艇船体防腐和阴极保护的优化设计方法[J].中国舰船研究，2007（04）：60-63+67.

[2]吴建华，云凤玲，邢少华，姚萍，闫永贵.数值模拟计算在舰艇阴极保护中的应用[J].装备环境工程，2008（03）：1-4+66.

[3]孔祥峰，张婧，姜源庆，白强.船舶防腐蚀技术应用及研究进展[J].全面腐蚀控制，2014（10）：17-20.

[4]童辉，魏世丞，陈永雄，刘玉欣，刘毅，徐滨士.钢质潜水器表面防护的研究和发展现状[J].中国表面工程，2012（05）：21-25.

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