【作者語】：俗話說，人不學(xué)要落后，刀不磨要生銹！人過中年，學(xué)習(xí)的勁頭常常力不從心，確實大打折扣，也許可能有無數(shù)個理由，記憶力不好，工作繁忙，家庭事情多等等云云，究其原因就是一個字“懶”字來形容，包括我在內(nèi)如果能心平氣和的讀書學(xué)習(xí)，閑暇時寫一篇文章確實很難得，我也是坐不住，時時刻刻也是想跑跑轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。

像我這個職業(yè)說實話休假在家確實事情不多，朋友五湖四海，能方便聚在一起的知心朋友就更少了，甚是傷感！曾幾何時，高中同學(xué)已多年不聯(lián)系，即使熟悉一二，聚會聊天也是怪怪的，已經(jīng)沒有了曾經(jīng)那種純真無邪的吹牛談四海了。

作者近照

人在很無聊的時候，精神食糧還是要靠讀書學(xué)習(xí)的，在這個網(wǎng)絡(luò)如此發(fā)達的時代，玩手機刷視頻久之依賴，只會讓你更空虛，所以今天和大家一起學(xué)一下船體鋼板腐蝕原因及防腐蝕的相關(guān)知識，相信對從事船舶輪機方面工作的小伙伴有所幫助！

在了解船體防腐蝕的基本原理同時，必然會涉及到高中化學(xué)的一些知識，為了讓小伙伴們知其然必知其所以然,讓我們蕩起雙槳回到過去，翻開起塵封多年發(fā)黃的書本，把已經(jīng)交給老是多年的知識毫不吝嗇的從老師那里要回來吧！

高中化學(xué)實驗

記得我上高中時，我雖然選擇的是理科，但是化學(xué)成績不是很好，不過原電池這個知識點還是能看懂的，下面的這個動圖是高中化學(xué)（電化學(xué)知識）最經(jīng)典的一個試驗，當(dāng)銅板和鋅板同時插入稀硫酸溶液中，會產(chǎn)生一系列化學(xué)現(xiàn)象，由于鋅板的活潑型比銅板強，所以鋅原子極易失去電子，被氧化成 Zn2+ 進入稀硫酸溶液中，鋅板上的失去的電子通過導(dǎo)線（或者實物接觸）流向銅板，根據(jù)電荷同性相吸異性相斥原理，負(fù)2-價硫酸根離子向鋅板靠攏，溶液中的游離H+離子向銅片靠攏，在銅片處2個H+相結(jié)合獲得電子還原成氫原子，氫原子在結(jié)合生成氫分子從銅片上溢出，結(jié)果是：溶液中H+離子濃度逐漸減小，同時鋅板被腐蝕消耗，鋅棒變細(xì)，其質(zhì)量不斷減輕。

銅鋅原電池原理動畫圖

如果我們把外部導(dǎo)線連接一個精密的電流表（如下圖），可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)產(chǎn)生上述所有現(xiàn)象同時，電流表的指針會發(fā)生擺動，這套裝置就是原電池最基本、最經(jīng)典的雛形，即利用兩個電極的電勢不同金屬或者非金屬，產(chǎn)生電勢差從而使電子流動產(chǎn)生流，是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。也是目前我們?nèi)粘Ｊ褂靡淮涡哉彰麟姵亍⒖刂朴秒姵?、紐扣電池等電池基本原理，由于這種型號的原電池氧化還原反應(yīng)的可逆性很差，放完電后不能重復(fù)使用，故又也稱為一次電池。

銅鋅原電池（電解質(zhì)：稀硫酸）微觀反應(yīng)方程式原理如下：

銅鋅原電池

鋅易失電子作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋅離子進入溶液。

負(fù)極(Zn)電極反應(yīng)式為：Zn-2e-=Zn2+（失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)），鋅塊的質(zhì)量不斷減小。

銅不活潑作正極，正極上氫離子得到電子生成氫氣，有氣泡生成，發(fā)生還原反應(yīng)。

正極(Cu)電極反應(yīng)式為：2H+ + 2e-=H2↑（得到電子發(fā)生還原反應(yīng)），溶液中氫離子濃度減小。

總反應(yīng)式為：Zn + 2H+ ═ Zn2+ + H2↑

銅鋅原電池原理圖

通過以上知識學(xué)習(xí)，我們基本上對原電池有了最基本的了解，也可以得出產(chǎn)生原電池反應(yīng)最基本的3個條件如下：

1、電極材料由兩種金屬活潑性不同的金屬或由金屬與其他導(dǎo)電的材料（非金屬或某些氧化物等）組成。

2、電解質(zhì)存在。

3、兩電極之間有導(dǎo)線連接（或者兩極間直接接觸），形成閉合回路。

原電池原理的實際應(yīng)用

船錨及船體的腐蝕

跑過船的小伙伴都深有感觸，船上生銹真是無處不在無孔不入，其是甲板部的弟兄們最怕甲板及船體生銹了，整天是沒完沒了的氣榔頭除銹打油漆，烈日炎炎下水頭帶頭磨洋工，敲完船頭敲船尾，敲完船尾敲艙蓋，底漆和環(huán)氧漆一層又一層涂抹，真是勞民傷財，吃力不討好的工作，尤其是國企船舶一旦遠(yuǎn)洋回國，為了面子工程，甲板、機艙真是打了個底朝天，曾經(jīng)碰到一個不喜歡機艙打油漆的機務(wù)訪船，一進機艙一股新鮮的油漆味，抱怨大管為啥機艙到處打油漆咋不把花鐵板掀開，背面也打了呢？

言歸正傳，理解上述講解的原電池的原理之后，我們就好理解金屬發(fā)生腐蝕的基本原理了，其實金屬在自然界中的腐蝕是復(fù)雜的，多方面的因素共同作用的，所謂金屬腐蝕即是指金屬或者合金與周周接觸到的氣體或者液體進行物理和化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致的一種破壞性侵蝕損耗的過程。

簡言之，金屬腐蝕的本質(zhì)就是金屬本身失去電子變成陽離子的過程（發(fā)生氧化反應(yīng) M - ne- = Mn+）即金屬被氧化成金屬離子而產(chǎn)生的消耗，比如通常所說的生銹【Fe2O3.XH2O(鐵銹）】。

現(xiàn)在咱們將復(fù)雜的問題簡單化，剝絲抽繭只關(guān)注“女一號”金屬腐蝕的化學(xué)反應(yīng)，而基于化學(xué)反應(yīng)原理的金屬腐蝕又可以選擇性的發(fā)生電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕兩種。

下面咱們再說說這兩種金屬腐蝕的特點：

（1） 傳統(tǒng)化學(xué)腐蝕：金屬跟接觸到的物質(zhì) ( 一般為非電解質(zhì) ) 直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的一種腐蝕。

（2）電化學(xué)腐蝕：不純的金屬 ( 或合金 ) 接觸到電解質(zhì)溶液發(fā)生原電池反應(yīng)，相對較活潑的金屬原子失去電子而被氧化所引起的腐蝕。

自然界中大部分金屬腐蝕主要是一種化學(xué)過程，而且95%是電化學(xué)腐蝕所造成的，同時伴隨著氧化-還原反應(yīng)的發(fā)生，尤其是日常生活使用鐵質(zhì)用品、交通運輸工具、工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備、機構(gòu)等等，使用清一色的金屬多是以鋼鐵作為基本的構(gòu)造單元，尤其是非?！俺薄钡倪h(yuǎn)洋運輸貨輪，自從入水投入營運幾乎全部是躺在海水或者淡水里，很難避免鋼鐵的腐蝕，下面我們學(xué)習(xí)一下，鋼鐵到底是怎么發(fā)生腐蝕的，這對我們后續(xù)更進一步了解鋼鐵防止腐蝕的采取的有效措施，提供理論性的幫助。

塢修作業(yè)

通常純鐵的抗腐蝕的能力比較強，不容易被腐蝕，但是硬度和強度不夠，不能滿足實際生產(chǎn)需求，為了提高純鐵的機械性能，必然要在煉鐵的過程中加入其他金屬或者非金屬元素，提高純鐵的機械性能和拉伸強度，所以“鋼鐵”應(yīng)運而生，鋼鐵是鐵與C(碳)、Si(硅)、Mn(錳)、P(磷)、S(硫)以及少量的其他元素所組成的合金，其中C的含量對鋼鐵的機械性能起著主要作用，故統(tǒng)稱為鐵碳合金。它是工程技術(shù)中最重要、也是最主要的，用量最大的金屬材料，例如造船鋼板通常用鐵碳合金鋼包括碳素鋼和低合金鋼。

眾所周知，海水是自然界中量最大、腐蝕性較強的一種天然電解質(zhì)，且海水中溶有大量的以氯化鈉為主的鹽類，同時海水中又溶解了大量的氧氣，是鋼鐵腐蝕的強烈的催化劑，所以鋼鐵在海水中的腐蝕強度是淡水區(qū)域的很多倍。

當(dāng)造船鋼板使用碳素鋼作為船體材料時，由于鋼板內(nèi)含有碳及其他相關(guān)金屬、非金屬或者表面可能已氧化的銹皮和其他雜質(zhì)，這些物質(zhì)通常都比鐵的電位正，因此在鋼鐵接觸了電解質(zhì)溶液時，表面就形成了無數(shù)的微電池，那些金屬或者非金屬、或者雜質(zhì)活潑型相對較弱作為微電池的陰極，相對活潑的鐵作為微電池的陽極。所以在發(fā)生原電池反應(yīng)時，鐵極發(fā)生氧化反應(yīng)生成鐵離子而溶解，即發(fā)生了電化學(xué)腐蝕。同時，陰極因接收了從鐵極流來的電子而吸引溶液中的陽離子（或其他成分）發(fā)生陰極反應(yīng)。根據(jù)陰極反應(yīng)的不同，電化學(xué)腐蝕又可將鋼鐵腐蝕分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕兩種。

（1）析氫腐蝕

金屬在大氣環(huán)境中接觸到的電解質(zhì)溶液一種是帶酸性的溶液，且溶液中含有氫離子。在發(fā)生原電池反應(yīng)時，這些氫離子和雜質(zhì)極（陰極）上的電子結(jié)合，生成氫氣放出來。這種有氫氣放出來的電化學(xué)腐蝕，稱作析氫腐蝕。

條件：水膜呈強酸性（溶有CO2、SO2、H2S）

鐵（負(fù)極）：Fe-2e-=Fe2+

Fe2+ + 2H20= Fe(OH)2 + 2H+

雜質(zhì)（正極）：2H+ + 2e- = H2

總式：Fe+2H2O=Fe(OH)2 + H2

氫氣在碳的表面放出，由于有氫氣析出鐵被腐蝕，所以叫析氫腐蝕。

（2）吸氧腐蝕：

鋼鐵在海水中的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕，導(dǎo)因為電性極強的海水溶液中必然溶解了大量的氧氣，由于天然海水的PH值經(jīng)常穩(wěn)定在 7.9-8.4之間呈現(xiàn)弱堿性，這為吸氧腐蝕提供充足的電解質(zhì)條件，所以鋼鐵在海水中的腐蝕基本都是吸氧腐蝕。

當(dāng)金屬落在潮濕的空氣里時，鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜，這層水膜里含有少量 H＋和 OH－，還溶解了O2等氣體，結(jié)果在鋼鐵表面形成了一層中性電解質(zhì)溶液，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳恰好 形成無數(shù)微小的原電池 ，也會為發(fā)生吸氧腐蝕提供條件。

條件：水膜呈中性、弱酸性或者堿性

鐵（負(fù)極）：2Fe-4e-=2 Fe2+

雜質(zhì)（正極）：O2+2H2O+4e-=4OH-

總式：2Fe+ O2+ O2=2 Fe(OH)2

4 Fe(OH)2+ O2+ 2H2O=4 Fe(OH)3

2Fe(OH)3=Fe2O3.XH2O(鐵銹）+ (3-X)H2O

吸氧腐蝕原理圖

在上圖電化學(xué)反應(yīng)過程中吸收消耗氧氣，所以叫做吸氧腐蝕。

由于析氫腐蝕與吸氧腐蝕生成的Fe(OH)2最終被氧化生成Fe(OH)3，然后Fe(OH)3再次脫水生成Fe2O3.XH2O(鐵銹）。鐵銹是一種棕紅色的物質(zhì)，由于它不像鐵那樣堅硬，一塊鐵完全生銹后體積會脹大8倍，所以質(zhì)地疏松且很容易脫落，這也是船體鋼板在腐蝕后逐年變薄的原因。

正如前文所述，由于海洋高鹽度的水質(zhì)環(huán)境，溫度及氣候復(fù)雜多變，所有的海工設(shè)備，如石油鉆井平臺、跨海大橋、潛艇海船等等，尤其是海船必須有一個可靠穩(wěn)定性強的防腐蝕措施，目前海工設(shè)備防腐蝕技術(shù)已經(jīng)有了突飛猛進的發(fā)展。

相關(guān)的防腐蝕技術(shù)如下幾種分類：

1、改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)提高其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定（不銹鋼：如把鋼中加Cr、Ni制成不銹鋼。青銅：是在在純銅(紫銅)中加入錫或鉛的合金）。

2、表面覆蓋保護層

a、用電鍍、熱鍍、噴鍍的方法，在鋼鐵表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬。

b、在鋼鐵表面涂礦物性油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等物質(zhì)。

涂抹礦物油脂、油漆等，目前高性能環(huán)保油漆，是船舶鋼板化學(xué)防腐技術(shù)的輔助辦法。

c、用化學(xué)方法使鋼鐵表面生成一層致密而穩(wěn)定的氧化膜。(表面鈍化)

3、電化學(xué)防護法：（目前船舶鋼板化學(xué)防腐蝕主要辦法）

a、犧牲活潑金屬（陽極）的陰極保護法(被保護的設(shè)備與活潑的金屬相連接)

犧牲陽極的陰極保護原理圖

實際生產(chǎn)中通常在塢修時，在船殼水下部分鑲上鋅塊【負(fù)極（鋅塊）：外加的一種更活潑的金屬可以有效地防止船殼腐蝕】，此時正極（Fe）被保護金屬，所以可以有效的阻止船體鋼板進一步腐蝕。

船舶犧牲陽極的陰極保護實際應(yīng)用

b、（ICCP）外加電流的陰極保護法(把被保護的設(shè)備與外接電源的負(fù)極相連)

ICCP （外加電流的陰極保護）不一定所有的船要裝（航行于淡水區(qū)域的船不用安裝），大型遠(yuǎn)洋海船必須安裝，但是如果海船沒有安裝，或者ICPP外加電流陰極保護裝置長時間失效，加之船體外加鋅塊缺失或者消耗殆盡，船體鋼板將會加速腐蝕進度，將會大大縮短船舶的使用壽命，嚴(yán)重時甚至船體鋼板銹穿，大量進水或者船體折斷，造成船舶沉沒等等惡性事故。

外加電流的陰極保護法原理圖

如上圖原理圖，外加電流陰極保護是通過外部電源來改變周圍環(huán)境的電位，使得需要保護的設(shè)備的電位一直處在低于周圍環(huán)境的狀態(tài)下，從而成為整個環(huán)境中的陰極，這樣需要保護的設(shè)備就不會因為失去電子而發(fā)生腐蝕了。

由于字?jǐn)?shù)的關(guān)系，這兩種防腐蝕的方法細(xì)節(jié)講述，我會在后續(xù)【船體是怎樣防海水腐蝕的，涉及化學(xué)知識，一文徹底明白（下篇）】詳細(xì)介紹，尤其是ICCP的介紹，希望和大家探討探討，畢竟這個設(shè)備盡管短時間不影響航行安全，但是有些公司的機務(wù)還是非常重視該設(shè)備的！

【結(jié)束語】：經(jīng)過多次修改整理，參考相關(guān)學(xué)習(xí)資料，終于把船體鋼板腐蝕的原因總結(jié)出來了，我還是刪減及結(jié)合自己的觀點，以最通俗易懂簡單的語言描述呈現(xiàn)給伙伴們，我也是遺忘了很多高中知識，目前結(jié)合這個知識點算是找回來一少部分，希望以后繼續(xù)學(xué)習(xí)總結(jié)吧，有空我會繼續(xù)更新【船體是怎樣防海水腐蝕的，涉及化學(xué)知識，一文徹底明白（下篇）】，對從事船上工作的同仁肯定有幫助！

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