船舶结构钢海洋环境点蚀模型研究之一:最大点蚀深度时变模型

腐蚀是导致老龄船舶结构失效的主要原因之一.结合基本点蚀原理,本文对碳钢、低合金钢海水全浸带点蚀的主要影响因素、具体点蚀进程做了简要解释与评述.针对我国船舶结构常用碳钢、低合金钢的实海腐蚀试验观测数据建立了新型Weibull函数形式的点蚀最大深度模型.通过对比验证,证明采用Weibull函数表示点蚀最大深度随时间变化关系是合适的.     

点蚀板在纵向压力下的极限强度研究

本文着眼于老龄化船舶结构上的局部点状腐蚀和整体点状腐蚀,利用非线性有限元软件分析了超过100个船体板结构的极限强度。研究了蚀坑形状、蚀坑位置、蚀坑大小、蚀坑深度和板的柔度对含局部点状腐蚀船体板的极限强度的影响,蚀坑分布、板的柔度和腐蚀体积对含点状腐蚀船体板的极限强度的影响。拟合出了单面、双面局部点状腐蚀下的船体板极限强度折减公式,单面、双面点状腐蚀下的船体板极限强度折减公式。并得到同时适用于局部和整体点状腐蚀板极限强度的公式。     

碳钢、低合金钢全浸没海洋环境下最大点蚀深度简化模型

腐蚀是导致老龄船舶结构失效的主要原因之一。结合基本点蚀原理,文章对碳钢、低合金钢海水全浸没点蚀的主要影响因素、具体点蚀进程做了简要解释与评述。基于Melchers点蚀深度模型及其相关实验数据,文中提出一种简化形式的新型点蚀最大深度模型,并采用该模型对三组我国船舶结构常用碳钢、低合金钢的青岛海域全浸没点蚀试验观测数据进行分析。通过对比验证,证明采用Weibull函数表示点蚀最大深度随时间变化关系是合适的。此外,依据青岛、厦门、榆林海域碳钢试验数据,文中还对海水环境因素,如:溶解氧浓度、平均温度、盐度、PH值等,以及钢材成分变化对新型最大点蚀深度模型各参数的影响进行了初步探讨,得出了相应的函数关系式及相关结论。     

考虑点腐蚀影响的船体板疲劳寿命评估

针对疲劳现象对点腐蚀极为敏感的问题,基于点腐蚀蚀坑处的应力集中系数,计算了含点腐蚀船体板单元的疲劳寿命。结果发现:对于半球形蚀坑,蚀坑处应力集中系数随蚀坑深度的增加而增大,两者基本上呈线性关系;当蚀坑深度为0,即无点腐蚀时,累积损伤度约为1,结构的疲劳寿命约等于设计寿命,这与客观事实是相符的,验证了基于应力集中系数计算结构疲劳寿命的合理性;当蚀坑深度仅为0. 2倍板厚时,含2种蚀坑的板单元疲劳寿命迅速减小到原寿命的47%、9%和23%;当蚀坑深度达到板厚时,板单元被蚀穿。这一结果说明结构的疲劳寿命随蚀坑深度的增大急剧减小,结构的疲劳寿命对点腐蚀极为敏感。     

环氧粘结剂修补铸铁螺旋桨叶

长航工农兵船厂在修理“东方红407”号轮时,使用环氧粘结剂修复了腐蚀穿孔的铸铁螺旋桨叶片。该轮在进厂修理时,两只螺旋桨的六爿叶片均有大面积(达200×300毫米)的空泡腐蚀,其中四爿叶片有腐蚀穿孔,最大穿孔面积达60×100毫米,此外,还有多处直径在30～40毫米的小面积穿孔。使用环氧粘结剂修补,仅需3～4个人工,100元左右费用。修复后的螺旋桨,经二年多的航行实践,证明性能良好,由于表面涂有光洁度较高的环氧树脂层,船的航速甚至比原来还快。     

点蚀损伤板在复杂受力状态下的极限强度研究

采用非线性有限元软件模拟船底板单面点腐蚀,通过对边缘载荷系数比、蚀坑分布、直径、深度的改变,经过一系列的数值计算分析,结果表明横向载荷和侧压对板的极限强度影响不可忽略,计算板的极限承载能力时需要考虑计及侧压与横向载荷。在复杂受力状态下,就单考虑蚀坑深度时,板表面的蚀坑深度在0~0.5t区间变化时,极限强度相应的折减率比大于1/2板厚时更大,极限强度对蚀坑深度更加敏感。腐蚀面积不能有效表征腐蚀程度,当DOP系数相同时,点蚀后板的最小横截面决定了极限强度的大小。     

船体结构腐蚀模型及安全性评估研究进展

为得到船舶与海洋工程结构物腐蚀规律研究领域的发展趋势,本文对国内外该领域公开发表的文章进行了综述,根据本文的研究可以发现：①经验模型出现较早,发展日趋成熟,但由于缺乏对腐蚀机理的研究,经验模型的适用性较为有限；②物理模型尚处于起步阶段,且学者们对物理模型的研究基本上是基于海水挂片试验,缺乏实船历史腐蚀数据验证；③国内外对腐蚀模型的研究大多集中于均匀腐蚀,缺乏对点蚀蚀坑形态的描述。本文所做的研究可为该领域下一步研究方向提供参考。     

单点腐蚀船体板剩余疲劳寿命的数值计算

船体板在波浪载荷下会受到交变拉/压作用,因此必须考虑疲劳对船体板剩余寿命的影响,尤其是对含点腐蚀船体板剩余寿命的影响。本文对单点腐蚀船体板剩余疲劳寿命进行了数值计算,结果表明:使用二次单元对含蚀坑船体板应力集中系数的计算误差不超过10%,而使用线性单元误差可达40%;蚀坑直径对单点腐蚀船体板疲劳寿命的影响不大,而船体板剩余疲劳寿命随蚀坑深度的增大而迅速减小。可见,对于点腐蚀钢板的应力集中计算,使用而二次单元比使用线性单元更准确;蚀坑深度对单点腐蚀船体板剩余疲劳寿命的影响比蚀坑直径的影响更为显著。     

双点腐蚀对船体板应力集中影响研究

为研究双点腐蚀蚀坑的船外板孔边处的应力集中,以半球形蚀坑为例,建立含半球形蚀坑的船外板有限元模型,对蚀坑大小、蚀坑间距及排列方式对应力集中的影响进行数值计算。研究表明,当蚀坑垂直载荷方向分布时,则孔边应力集中随两孔间距的增大而增大,当2个蚀孔相切时,孔边应力集中达到最大,而后应力集中随蚀坑间距的增大而减小,当蚀坑间距大于3倍蚀坑半径时,2个蚀坑之间的相互影响可忽略不计;当蚀孔平行载荷方向分布时,孔边应力集中大体随蚀坑间距的增大而增大。当蚀坑间距大于5倍半径时,2个蚀坑之间的相互影响可以忽略不计。该研究可为考虑腐蚀的老龄舰艇强度计算提供参考。     

船舶结构钢海洋环境点蚀模型研究之二:实船蚀坑形态与径深比时变模型

文章基于点蚀生长原理与实船蚀坑形态检测数据,对船舶受点蚀构件的两类主要蚀坑的形态、形成机制及其随船龄演化情况作了大致描述.认为遭受点蚀船舶构件的蚀坑形态与其所处位置、服役时间等密切相关;两类蚀坑形态差异的原因在于其各自点蚀进程中的具体控制因素及相应的影响程度存在较大区别.论述证明将点蚀蚀坑径深比处理成随时间变化的函数是有理论和事实依据的;并与点蚀深度模型相结合,依据Yamamoto实测散货船货舱区肋骨蚀坑数据建立了相应的蚀坑径深比时变模型.     

含内腐蚀的船舶海水管道换管周期预测

文章针对船舶冷却系统的海水管道的主要失效原因——电化学腐蚀,以冷却系统中海水管道为研究对象,利用ANSYS软件分析了流速、腐蚀区域尺寸对含有电化学腐蚀的海水管道的剩余强度的影响,利用Origin得到各影响因素与最大等效应力的关系曲线图,计算了管道在各腐蚀深度下的失效压力,并选取经验公式对管道的剩余寿命进行预测,为管道的换管周期的确定提供一定的依据。结果表明,腐蚀深度和轴向长度对管道剩余强度的影响效果较为明显,在腐蚀深度达到管壁壁厚的40%时以及腐蚀轴向长度达到3.5 cm时,管道的等效应力变化速率非常快,因此,在对管道的日常检测维护中,应着重注意腐蚀的深度和轴向发展,以确保管道的正常运行,使船舶冷却水系统正常换热,从而保障船舶动力系统的正常运行。     

美国航空母舰之十——“约克城”号

“约克城”号是“埃塞克斯”级航空母舰中的第2艘,1941年12月1日在纽波特纽斯船厂开工建造;1942年9月26日定名为“约克城”号,以纪念1942年6月战沉的“约克城”级航母首制舰“约克城”号;1943年1月21日建成下水;1943年4月15日在诺福克海军基地正式投入服役,舰长为约瑟夫·克拉克。“约克城”号排水量为27100吨,全长265.8米,宽度28.3米(飞行甲板最大处宽45米),吃水8.7米,航速32.7节,兵员编制3448人,武器装备为12座127毫米火炮,32座40毫米高炮和46座20毫米机枪,载机80余架。1943年5月21日,“约克城”号驶离诺福克海军基地,前往特里尼达附近海…     

船舶的腐蚀与防腐措施

船舶在海洋环境中,不仅受海水强烈的腐蚀,还受到海洋微生物的腐蚀,严重影响着船舶的正常航行.论文介绍了船舶腐蚀的主要类型和腐蚀机理,探讨了船舶防海水和微生物腐蚀的措施,并指出了船舶防腐蚀的可持续发展方向.     

阴极保护30年码头钢板桩腐蚀状况

钢板桩入海35年,阴极保护运行30年。未发现板桩有腐蚀穿孔、腐蚀破损等现象,平均腐蚀减薄0.84 mm,平均蚀余厚度是原始厚度的95%;腐蚀减薄从大到小依次为水位变动区、浅水区、水中区和泥面区,泊位中段一根凸桩浅水区位置的减薄最大,为2.60 mm;凸桩和凹桩的平均蚀余厚度相差不大,凸桩不均匀腐蚀大于凹桩。阴极保护有效地抑制了海水对钢板桩的腐蚀。     

船舶海水管系腐蚀的原因及防腐蚀措施

海水作为含盐量非常高的天然腐蚀溶液,对船舶海水管系的腐蚀是巨大且无法避免的。主要分析了船舶海水管系不同的腐蚀机理、腐蚀因素、腐蚀形式,以及影响腐蚀的因素。针对海水管系腐蚀特点。提出海水管系常用的保护方式,以尽量减少海水管系的腐蚀及由此带来的危险。     

船舶外加电流阴极保护系统设计

海航船舶受到海水冲刷侵蚀。海水作为一种很强的腐蚀性介质,对船舶钢质外板有很强的腐蚀性。对于长期处于海水中的船体而言,腐蚀问题更显突出。本文首先对船舶的腐蚀机理进行分析;然后,对传统腐蚀防护方法进行研究。重点对液化气体船舶,对外加电流阴极保护装置的安全性、可靠性进行分析研究。最后,对船体阴极外加电流保护系统进行相关计算,为该类型船舶在船体设计中采用阴极保护装置提供参考。     

船舶海水管路防腐蚀研究

简述海水管路对船舶的重要性,以及船舶海水管路的腐蚀现状,然后主要从海水管路材质本身的原因和海水特性的原因出发,详细分析了船舶海水管路腐蚀的主要原因,并针对船舶的特点,提出了几种船舶实用和常见的海水管路防腐蚀措施,包括：合理选择海水管路及其附件材料;对海水管路采用耐腐蚀覆盖层;采用电化学保护法;控制管内的海水流速。对合理设计船舶海水管路系统具有一定的参考意义。     

“向阳红09”号承担新使命

1993年5月2日早晨,5时刚过不久,正在开始进行第6次太平洋多金属结核深海勘探研究的“向阳红16”号船,忽然在东海海域被塞浦路斯籍的“银角号”货轮撞破,不幸沉没。为此,我国不得不一度中断了太平洋锰结核的考察。如今,“向阳红09”号船正式接替“向阳红16”号船的考察使命,太平洋     

船舶海水管路腐蚀及监测技术发展综述

海水管路的腐蚀监测已成为当前船舶科学研究领域的一项重大课题。本文介绍船舶海水管路腐蚀原因及现状,分析管路腐蚀的重要因素,给出典型的管路防腐蚀设计方法。分析国内外针对腐蚀监测的研究现状,论述微电流测量对海水管路腐蚀监测的重要意义,提出了研制大口径开口型小电流传感器,对造成船舶海水管路腐蚀的杂散电流进行有效监测的思路。     

金属表面点蚀的稳态过程数值研究

[目的]腐蚀会严重影响舰船设备的使用寿命,了解腐蚀机理及对腐蚀进行预测能有效地减缓腐蚀对舰船设备的危害。[方法]构建了格子Boltzmann腐蚀模型,该模型可描述包含多相多组分流动与扩散、电化学反应和金属点蚀的稳态全过程。应用此模型,研究浸没于液体腐蚀环境中的金属表面单坑点蚀稳态过程;分析腐蚀化学反应速率、腐蚀溶液扩散系数、腐蚀产物扩散系数对腐蚀程度的影响。通过数值模拟,获得金属表面点蚀坑的形貌变化特征。[结果]结果显示,对于金属表面单坑点蚀的稳态过程,由于钝化膜与金属基体构成了"大阴极,小阳极"的电化学腐蚀体系,使腐蚀稳态点蚀将持续向金属材料基体的纵深发展,并且初生蚀孔除自身发生点蚀外,还将在蚀孔底部产生次生蚀孔。在不同影响因素下,腐蚀程度随腐蚀反应速率和反应物组分扩散系数的增大而增大,而随腐蚀产物扩散系数的增大而减小。[结结论]通过该腐蚀模型,可模拟出与真实金属相近的腐蚀形貌变化特征。