船舶海水管路防污防海生物系统

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摘要：本文主要介绍海上船舶海水管路防污防海生物系统的基本原理及其在海上船舶及海上平台应用的重要性。

关键词：船舶；海水管路；防污防海生物系

中图分类号：F407.474 文献标识码：A 文章编号：

引言

在夏季，在没有防腐防海生物系统保护的船舶海水管路中海生物繁殖和生长都十分旺盛，特别是对于在热带沿海施工的工程船舶及海上平台来说，海生物的生长几乎达到“泛滥”的程度。海生物大量吸附于海底阀和海水管路内壁，一方面造成船舶海水系统的堵塞，清理困难，另一方面海生物的分泌物对管壁金属组织和防腐涂层腐蚀严重，造成海水管路的过早失效，给船舶单位带来巨大的经济损失。船舶海水管路的防污防海生物系统对于提高船舶海水管路工作的可靠性，延长其使用寿命，保证系统正常运转以及整个船舶的安全运行有着及其重要的作用。以下本文就对船舶海水管路防海生物系统原理及应用予以介绍和探讨。

1．防防污海生物装置分类

目前海上船舶及工作平台最常用的防污防海生物装置为外加电流防海生物系统，即ICAF(impressed current anti-fouling system)。 主要有两种：一是电解海水防污防海生物装置，生成次氯酸，杀灭海生物。二是电解铜、铝（铁）电极方式，以海水为导体通过外加直流电流的方式电解悉出金属离子，海水中的金属离子达到一定浓度后可以杀灭管路中滋生的微生物，抑制海生物的生长。

1.1电解海水防污装置

海水中含有大量的氯化钠为主的盐类，其中氯化钠含量最高约2.7%左右，占总盐度的10.9%。在海水的组成中，氯离子含量最高，氯浓度达19%左右，占离子总含量的55%。电解海水防海生物装置，它用镀铂钛电极或特制的电极将海水电解，以产生NaClO、HClO和Cl2，这些有效氯是强氧化剂，能杀死或击晕海生物的幼虫和孢子，达到防污染的目的。根据实验室研究结果表明，有效氯为20mg/L的处理海水，能杀死海水中几乎所有的细菌和海生物。

电解海水制氯防污是20世纪60年代后期随着析氯电催化活性阳极即DSA技术的发展而走向工业化，这种技术在海上船舶、海上平台、海中设施等领域中得到了广泛应用，而且在环保行业也得到了成功的应用。电解海水制氯主要技术特点有3点：①有效氯防污效果好，各种海生物都能有效地得到防治；②操作较其它方法麻烦，需定期对电极维护；③加药浓度与腐蚀性成正比关系。

电解海水防污所需防止海生物污损的加药浓度应该是控制海上平台海水系统的终端出口残余氯浓度，一般来说只要大于0.03-0.05ppm既可满足要求，对应的防污装置加入海水系统有效氯浓度一般为1-0.5ppm。其有效氯即使对碳钢材质的海水管系造成腐蚀，相对于海水腐蚀还是微不足道的。一般情况下，平台电解海水防污之所以导致海水管路腐蚀增加，均由于加药浓度过大造成的。因此合理控制有效氯的浓度，对电解海水制氯装置的海水系统非常重要[2]。

1.2电解氯、铜/铝（铁）防海生物装置

通过铜阳极在海水中电解，产生微量铜离子，铝或铁阳极电解后生成少量氢氧化铝或氢氧化铁絮状物，海水载着这种具有很高黏性的铜、铝絮状物从系统中通过时，絮状物就散布开来，粘在海生物幼虫可能栖生的海水流的较缓慢的区域，随着电解时间的加长，这些絮状物就附着在海水管系内壁上，从而在整个系统中形成一层很薄的保护层，进而防止海生物附着及海水腐蚀的双重作用。根据实验研究结果表明，当海水中铜离子含量达2μg/L（2mg/m3）时，铜离子能有效地抑制海生物在海水管系中生长。如果海水管系的材质是钢，则需选用铝阳极。如果海水管系的材质是铝或铜，则需选用铁阳极。所以根据海水管系的材质的不同，须正确选择使用阳极[3]。

图1：电解铜-铝防海生物装置

电解氯、铜—铝防海生物污损装置由控制电源、DSA阳极、防污铜合金阳极、防腐铝合金阳极和阴极接地座等组成。利用低压直流电对防污铜合金阳极和防腐铝合金阳极进行电解产生CuO和AI(OH)3，通过DSA阳极将海水进行电解，产生有效氯，利用氯、铜这两种毒物的协同作用来防治海生物。其技术特点如下：①操作维护非常方便，只需定期更换电极。②Cu的防污效果较差，不能有效地防止各种海生物的污损，特别是对黏液类生物及贝类的成虫。③在运行过程中，所加入的铜离子浓度一般太低，很难满足防海生物的要求。④在运行过程中，对铜和铝资源是不可再生地消耗，因此也是一些发达国家不推荐使用的原因之一。因此控制铜离子的浓度对电解氯、铜—铝装置的运行至关重要，同时加大铜离子的浓度也意味着阳极消耗的增速，增加运行维护费用。

1.3 电解氯、铜一铝电极防污与电解海水防污技术的选择

目前在船舶和海上平台设备防污防海生物系统选型时选用哪种技术还没有明确的规定，根据使用效果的反馈，目前设计选型一般根据以下几个方面考虑。

（1）根据应用的海域海生物生长的情况，若海生物繁殖较多，特别是黏液类生物、藻类和贝类较多，应优先选择电解海水防污；反之，选择电解氯、铜—铝防污。

（2）处理海水量，若较大则最好选择电解海水防污，因为铜、铝的消耗量较大。

（3）从使用操作的方便性考虑，优先考虑电解氯、铜—铝技术。

总之，合理选择防海生物装置，对平台的海水系统的稳定运行非常重要，特别对于一些主电站系统需要海水冷却的平台，海生物如不能有效抑制，将导致主机冷却系统的不稳定，导致冷却循环系统和发动机必须经常维修或大修，不仅浪费时间及金钱，而且严重影响平台的安全生产。因此平台在选择防海生物装置时应综合考虑各方面因素，选择最适合的防海生物装置。

2防海生物装置的组成

2.1直接式电解海水防污装置

将电解阳极直接安装在海水过滤器、海水管路或船舶的海底阀箱中，以海水管道本身作为阴极，外加电压为0~12V、电流为0~40A的直流电源，利用海水构成回路，电解产生的有效氯离子直接混合在海水中，随海水被吸入海水管路，杀灭和抑制管路中的海水生物的生长与繁殖，对系统进行保护。直接式电解海水防海生物装置具有结构简单、安装方便、成本低的特点，还能使管道得到一定的阴极保护[3]。该装置可以在机舱内对电流电压进行集中控制，船员根据季节变化与海域不同，根据海生物的生长规律特性，调节电压电流的大小。比如在冬季或在北方寒冷的海域，电流可以调整至几mA即可，以节约电能。该装置具有自动故障报警功能，维修也很方便。

本系统通过在我单位几艘沿海工程船舶上应用，防腐效果明显，管路内变得的清洁，管路腐蚀得到极大的改观，海底阀、海水管路清洗和检查维护周期可延长了1~2倍左右。

2.2间接式电解海水防海生物装置

也就是电解槽式海水防海生物装置，将一部分海水通过过滤器和压力控制器后再送入电解槽内进行电解，电解后含有有效氯的海水经输送管道再送到海水管路或船舶的海底发向内。该系统的电解槽，对材质要求较高，因为它受到的腐蚀较严重；但对其下游，只要保证有效氯的浓度不超过2*10-6，就不会产生明显的腐蚀。电解槽式电解海水防海生物装置具有处理量大、操作和维修方便的特点。

结语

综上所述，本文通过对船舶海水管路防腐防海生物系统原理及其功能的描述，得出船舶海水管路上应用该系统的重要性，值得在海洋船舶及平台设备上推广应用。

参考文献

[1]武玉增.船舶海水管系管材腐蚀及防腐技术探讨[J].船舶.2009.(06).113.

[2]刘光洲.船舶Cu-Ni合金海水管系的微生物腐蚀与控制[J].海洋科学.2010.(07).69.

[3]洪理平,胡强生.船舶海水管系的腐蚀及其防护[J].浙江海洋学院学报(自然科学版). 2012.(01).23.