金属腐蚀与防护——海水腐蚀
海上平台金属腐蚀与防护研究
48海上石油平台作为全球能源供应的关键基础设施，常年受到海水、湿气、温度变化以及生物侵蚀的影响。
这种特殊的环境使得金属腐蚀成为一个不可忽视的问题，直接关系到平台的安全运营和使用寿命。
海水中的盐分、湿气和氧气是金属腐蚀的主要诱因，而温度的波动和生物活动则加速了腐蚀过程。
这种腐蚀不仅危及结构安全，还可能导致重大的环境污染事件，如石油泄漏等。
高质量的金属防腐蚀技术不仅可以提高平台的安全性和可靠性，减少事故和损失的风险，而且可以降低运营成本，提高经济效益。
1 腐蚀分类1.1 均匀腐蚀均匀腐蚀是常见的腐蚀形式，表现为金属表面均匀地失去材料，这种腐蚀通常导致金属表面出现均匀的锈蚀或蚀刻，但不会形成孔洞或裂缝。
在海洋环境中，由于海水中含有大量的氯化物，铁及其合金容易发生均匀腐蚀。
此类腐蚀通常与金属表面与腐蚀介质（如海水中的盐分和氧气）的直接接触有关。
不同类型的金属和合金对均匀腐蚀的抵抗力不同。
例如，铁和钢在海水中更容易均匀腐蚀，而某些不锈钢和合金显示出更好的抗腐蚀性能。
1.2 局部腐蚀局部腐蚀是指金属材料在特定部位集中发生的腐蚀现象，与均匀腐蚀不同，它通常在金属表面的局部区域内快速进行，导致材料性能的严重下降。
在海上平台的应用环境中，局部腐蚀尤为关键，因为它直接影响到平台的结构完整性和安全运行，尤其是在管道上局部腐蚀可导致整条管道失效。
局部腐蚀主要可以分为以下几种类型。
1.2.1 点蚀点蚀是局部腐蚀的一种常见形式，表现为金属表面出现微小但深入的坑洞。
这种腐蚀通常发生在被局部化学或电化学环境破坏的区域，如金属表面的缺陷或污染物聚集处。
在海上平台中，点蚀通常发生在管道和阀门等部件上，尤其是那些接触海水的部分，因为海水中的盐分和氧化剂可以加剧点蚀的发展。
1.2.2 缝隙腐蚀缝隙腐蚀发生在金属的缝隙或接合处，如螺栓连接、焊缝和覆层边缘。
这种腐蚀形成的原因通常是由于缝隙区域中腐蚀介质的积聚或流动性差，造成局部化学环境的变化。
金属在海水环境中的腐蚀
编辑课件
7
2)pH值 海水pH在7.2~8.6之间。pH值可因光合作用 而稍有变化；在深海处pH值略有降低, 不利于金 属表面生成保护性的盐膜。
3)溶解氧 海水中的溶解氧是海水腐蚀的重要因素。 大多数金属在海水中的腐蚀受氧去极化作用控制。
• 溶解氧含量随海水深度不同而变化.
• 海水表面与大气接触含氧量高达12×10-6cm3/L。
• 盐度是指1000g海水中溶解固体盐类物质的总 克数，一般海水的盐度在3.2％~3.75％之间， 通常取3.5％为海水的盐度平均值。
• 海水中氯离子的含量很高，占总盐量的 58.04%，使其具有较大腐蚀性。
• 海水平均电导率为4×10-2S/cm，远超过河水
和雨水的电导率。 编辑课件
2
4.2.1.2 溶解氧 • 海水中溶解氧，是海水腐蚀的重要因素。 • 正常情况下海水表面层被空气饱和； • 氧的浓度随水温一般在(5~10)×10-6cm3/L
• 海洋开发受到重视，海上运输工具、海上采油平台， 开采和水下输送及储存设备等金属构件受到海水和 海洋大气腐蚀的威胁愈来愈严重；
• 研究海洋环境中金属的腐蚀及其防护有重要意义。
编辑课件
1
4.2.1 海水腐蚀特点
4.2.1.1 盐类及导电率
• 海水为腐蚀性介质，特点是含多种盐类，盐分 中主要是NaCl，常把海水近似地看作质量分 数为3%或3.5%的NaCl溶液。
• 海平面至-800m深处,含O逐渐减少并达到最低值;
• 海洋动物要消耗氧气；-800m再降-1000m，溶氧 量又上升，接近海水表面的氧浓度，因为深海水 温度较低、压力较高的缘故。
编辑课件
8
4)温度 海水T每升高10℃，化学反应速度提高约 10%，海水中金属的腐蚀速度将随之增加。
海洋腐蚀与防护PPT
海洋腐蚀防护方法
❖ 当前，国内对于海洋钢铁设施大气区通常采用涂料保 护，海水全浸区主要采用电化学保护，并且取得了较 好的保护效果。
❖ 针对国内一处名为海洋飞溅区海水冲刷比较严重故采 用PTC技术： PTC技术采用了优良的缓蚀剂成分并采用了能隔绝 氧气的密封技术。PTC新型包覆防蚀系统由四层紧密 相连的保护层组成，即防蚀膏、防蚀带、聚乙烯泡沫 和玻璃钢或者增强玻璃钢防蚀保护罩。防蚀膏和防蚀 带作为防腐蚀保护材料涂抹、缠绕在钢铁设施表面上； 聚乙烯泡沫和玻璃钢或者增强玻璃钢防蚀保护罩作为 外防护层包覆在钢铁设施外表面。
所造成的经济损失约占国民经济生产总值的2%-4%。 1969年英国因腐蚀而造成的损失为13.65 国2001年的腐蚀直接损失为国民生产总值的3.1% 约合2760亿美元。这一调查结果当时震惊了全世界。
年由于腐蚀所造成的损失可达5000 GDP的5%。腐蚀所造成的经济损失除直接损失外还 包括停工停产、设备维修、产品降级、效率降低等一 系列间接损失。
LOGO
海洋腐蚀与防 陈护淼
什么叫海洋腐蚀
❖ 金属构件在海洋环境中发生的腐蚀。海洋环境是 一种复杂的腐蚀环境。在这种环境中，海水本身 是一种强的腐蚀介质，同时波、浪、潮、流又对 金属构件产生低频往复应力和冲击，加上海洋微 生物、附着生物及它们的代谢产物等都对腐蚀过 程产生直接或间接的加速作用。海洋腐蚀主要是 局部腐蚀，即从构件表面开始，在很小区域内发 生的腐蚀，如电偶腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀等。 此外，还有低频腐蚀疲劳、应力腐蚀及微生物腐 蚀等 。
PTC的优点
❖ 具有如下特点： ❖ ①防腐蚀效果优异，有效防护效果达30年以上； ❖ ②施工方便，表面处理简单，可带水作业；可适
用于任何形状结构物； ❖ ③具有良好密闭性和抗冲击性能，质量轻，对结
船舶海水管系腐蚀与防护
船舶海水管系腐蚀与防护摘要：作为我国海洋综合研究的一部分，一些学者还对海水管系统的腐蚀现状进行了更深入的研究。
对研究结果的分析表明，诸如管道材料、海水流速、腐蚀环境、管道结构和海洋生物等因素对船舶海水管的腐蚀影响。
在这方面，本文根据影响海水管道腐蚀的主要因素，深入探讨了控制海水管道腐蚀的方法。
关键词：船舶航行；海水管系；腐蚀情况；防护情况船舶海水管系是船舶推进系统、发电机系统和辅助系统的重要组成部分，在船舶电力设施和辅助机械的正常运行中发挥着重要作用。
海水管系履行诸如制冷、消防、压载和清洗主要辅助机械等任务，对主要船舶设施的正常运行和安全以及船舶平衡发挥着重要作用。
由于海洋管道输送海水，它们不可避免地面临严重的腐蚀问题，严重影响设备的正常运行和船舶的安全运行，而且大量维修造成巨大的人员和财产损失。
因此，必须分析海水管道的腐蚀状况，并提出有效的养护措施。
1.影响海水管系腐蚀的主要因素。
1.材质的影响。
由于海水管系中的大多数材料与输送环境直接接触，管道内的腐蚀在很大程度上取决于材料本身的耐蚀性。
常用管道材料耐蚀性的递增顺序顺序为钢、镀锌钢、铝合金、镍铜合金、铜镍合金。
2.气蚀效果。
由于海水扩散、漩涡、河流过窄和振动。
流体形成低压区、金属管壁和海水边界，大量气泡不断断裂，对管壁表面膜造成机械损伤。
形成气蚀。
由于气蚀，管壁被腐蚀马蜂窝状的麻孔[1]。
3.海水的速度。
海水的流动加速空气中氧气向金属表面的传播，同时使金属表面形成的各种保护膜曲。
当海水流速增加时，水流进入湍流状态，充分保证了管壁的氧气量，使氧气极化保持在峰值状态，腐蚀电流增加。
在流动系统中，腐蚀介质和金属表面的相对运动导致金属腐蚀。
金属表面与腐蚀性液体之间的高速运动对金属造成的损害称为流动腐蚀，是机械脱附与电化学腐蚀相互作用的结果。
此外，与海水接触的管道表面会产生气泡和蒸汽，从而增加冲击压力并加速管道损失。
4.腐蚀环境性质的影响。
船舶的海水管道得到动态海水和冲刷。
论文-海水的腐蚀及其防护方法
海水的腐蚀及其防护方法邢琪3110702011，金属1101班，材料科学与工程学院摘要：本文介绍了金属材料海水腐蚀的特点及形式,海水腐蚀的电化学特性,以及海水环境因素对腐蚀的影响，着重阐释了海水腐蚀在盐类及浓度、PH值、碳酸盐饱和度、含氧量、温度、流速、海生物等条件下的影响。
并且指出了海水腐蚀对金属材料的危害及应对不同危害的防护方法。
关键词：腐蚀，电化学，温度，缓蚀剂，牺牲阳极保护法。
1.引言海洋环境是一种复杂的腐蚀环境。
在这种环境中，海水本身是一种强的腐蚀介质，同时波、浪、潮、流又对金属构件产生低频往复应力和冲击。
海水是最丰富的天然电解质。
直接与海水接触的各种金属结构物如海轮、海港钢码头、海上采油平台、海底电缆、海水冷却器等,都不可避免地受到海水的腐蚀。
海水腐蚀不仅会使金属结构物发生早期破坏,腐蚀严重者还会造成重大事故。
因此，研究海水腐蚀的原理和特点，并根据这些原理和特点找到相适应的避免腐蚀的方法，就显得极其重要。
1、海水腐蚀的原因金属在海水中受化学因素、物理因素和生物因素的作用而发生的破坏。
金属结构腐蚀的结果,材料变薄,强度降低,有时发生局部穿孔或断裂,甚至使结构破坏。
海水中含有大量离子，海水腐蚀是一种含有多种盐类的电解质溶液，含盐总量约3%，其中的氯化物含量占总盐量的88%，PH值为8左右，并溶有一定1 / 9量的氧气。
除了电位很负的镁及其合金外，大部分金属材料在海水中都是氧去极化腐蚀。
天然海水中含有大量的可溶性盐，其主要成分(见表1)是氯化钠和硫酸盐及一定量的可溶性碳酸盐，其中氯离子约占55%。
高含盐量、含砂量的海水中通常溶解有空气，使得海水对金属具有强腐蚀性；海生物也会增加海水的含氧量，并释放出CO2等气体，从而使周围海水酸化；这两者都将导致金属腐蚀速度的加快。
含浸入海水中的金属，表面会出现稳定的电极电势。
由于金属有晶界存在,物理性质不均一；实际的金属材料总含有些杂质，化学性质也不均一；加上海水中溶解氧的浓度和海水的温度等，可能分布不均匀,因此金属表面上各部位的电势不同,形成了局部的腐蚀电池或微电池。
金属材料在海洋环境中的腐蚀问题研究
金属材料在海洋环境中的腐蚀问题研究一、前言金属材料在各种环境下的性能及镁合金的制备与应用是当前的研究热点之一。
特别是海洋环境中，暴露在风吹日晒、潮湿、海水侵蚀的金属材料，更易发生腐蚀现象，不仅会影响金属材料的性能，而且还会给海洋经济带来诸多问题。
因此，本文旨在介绍金属材料在海洋环境中的腐蚀问题及其研究现状，并对未来的研究方向进行探讨。
二、海洋环境腐蚀的原因海洋环境对金属材料的腐蚀作用主要来自于海水中的盐。
海水中的氯离子对金属材料的腐蚀作用尤为明显。
此外，海洋环境中的氧和水分子也会参与金属材料的腐蚀反应。
海水对金属材料的腐蚀作用是一个复杂的电化学过程，通常被认为是一种氧化还原反应。
三、金属材料在海洋环境中的腐蚀现象金属材料在海洋环境中的腐蚀现象分为不同的类型，主要包括普通腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀、海洋生物腐蚀等。
1、普通腐蚀普通腐蚀是最常见的一种腐蚀现象，主要表现为金属表面逐渐变薄，出现斑块和坑穴。
由于海水中的氯离子和氧气等对金属表面的作用，会加速金属的腐蚀过程。
2、局部腐蚀局部腐蚀是海洋环境中较为严重的一种腐蚀现象。
局部腐蚀常常发生在金属材料表面的无损区域，而对金属表面形成腐蚀坑。
局部腐蚀通常由于盐分、流体动力学、金属表面形状和材料缺陷等多种因素共同作用所导致。
3、应力腐蚀应力腐蚀是一种由于材料所受的应力而引起的腐蚀过程。
在海洋环境下，金属材料会受到外来应力，例如流体的冲击或者机械载荷的作用。
这些应力会在金属表面产生微小的裂纹或者缺陷，从而加速材料的腐蚀过程。
4、海洋生物腐蚀海洋生物腐蚀是由海洋生物如海藻、蛤壳等产生的物理、化学过程所引起的一种腐蚀现象。
在海洋环境中，这些生物通常附着在金属的表面上，通过分泌酸性物质加速金属材料的腐蚀过程。
四、金属材料在海洋环境中的防腐措施为了减缓海洋环境中金属材料的腐蚀过程，目前常采用的防腐措施主要有物理防护、化学防护和电化学防护。
1、物理防护物理防护主要包括保护涂层、阻氧层和阻隔层等。
金属的腐蚀和防护措施
金属的腐蚀和防护措施金属腐蚀是指金属在特定环境条件下遭到化学或电化学反应而被破坏的过程。
这种腐蚀现象给金属材料的使用和维护带来了很大的挑战。
为了保护金属免受腐蚀的侵害，人们发展了各种防护措施。
本文将介绍金属腐蚀的原因、不同类型的腐蚀以及常见的防护措施。
原因篇金属的腐蚀主要由外界环境及金属材料本身的因素共同引起。
下面我们将分别介绍这两个方面的原因。
外界环境的原因：1. 湿度：湿度是金属腐蚀的重要因素之一。
在高湿度环境下，金属与水或水蒸气接触，易发生氧化反应，导致腐蚀。
2. 酸碱度：酸性或碱性环境中，金属容易遭受腐蚀。
酸性物质能够溶解金属表面的氧化膜，而碱性物质能够与金属表面形成氢氧化物。
这些化学反应都会导致金属的腐蚀。
3. 盐分：海洋气候下含有丰富盐分的空气或介质对金属的腐蚀极为严重。
盐分与金属反应形成盐水电解质，引发更强烈的电化学腐蚀。
4. 温度：高温环境下金属容易发生氧化反应，该反应速度更快。
金属材料本身的原因：1. 金属成分：不同金属对不同环境的耐腐蚀性能不尽相同。
例如，不锈钢具有较好的耐腐蚀性能，而铁则容易生锈。
2. 表面处理：金属表面的处理也直接影响着其腐蚀性。
光洁的金属表面可减少异质催化剂的形成，从而减缓金属的腐蚀。
3. 物理状态：金属的晶粒结构、形状和材料的分布状态等因素也会影响金属腐蚀的程度。
腐蚀类型篇金属的腐蚀主要分为以下几种类型：1. 干腐蚀：金属在干燥环境中由于氧气和湿气的共同作用而发生的氧化反应。
这种腐蚀通常发生在高温和低湿度的条件下，如高温氧化、高温氧杂质腐蚀等。
2. 湿腐蚀：金属在湿润环境中与水或水蒸气反应而引起的腐蚀。
湿腐蚀主要包括敲击腐蚀、腐蚀磨擦、水腐蚀等。
3. 电化学腐蚀：金属在电解质溶液中由于电化学反应而发生的腐蚀。
这种腐蚀是最常见和严重的一种腐蚀类型，如金属在海水中的腐蚀现象就属于电化学腐蚀。
4. 应力腐蚀：金属在受到应力的情况下发生的腐蚀。
外加应力会破坏金属表面的保护层，使金属更容易发生腐蚀。
金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀与防护1. 引言金属腐蚀是一种普遍存在的现象，会导致金属结构的损坏和材料性能的降低。
为了防止金属腐蚀，人们开发了各种防护方法。
本文将介绍金属腐蚀的原因，常见的腐蚀类型，以及常用的金属防护方法。
2. 金属腐蚀的原因金属腐蚀是由于金属与其周围环境中的氧气、水、酸、碱和盐等物质发生化学反应所造成的。
以下是金属腐蚀的主要原因：•氧化反应：金属表面与氧气发生反应，形成金属氧化物，导致金属腐蚀；•水解反应：金属与水发生反应，生成氢气和金属氢氧化物，进一步加速金属腐蚀；•酸碱腐蚀：金属与酸、碱溶液接触时，发生氧化还原反应，引起金属腐蚀；•盐腐蚀：金属与盐溶液结合，形成电化学反应，导致金属腐蚀。
3. 常见的金属腐蚀类型金属腐蚀可以分为多种类型，主要包括以下几种：•纯金属腐蚀：金属直接与环境中的化学物质发生反应，形成金属氧化物；•电化学腐蚀：金属在电解质溶液中发生氧化还原反应，形成正极和负极，导致金属腐蚀；•空气腐蚀：金属与空气中的氧气发生反应，导致金属表面出现氧化物；•急腐蚀：指某些金属在特定环境中发生快速腐蚀的情况，如铜在海水中的腐蚀。
4. 金属防护方法为了有效防止金属腐蚀，人们开发了多种金属防护方法。
下面将介绍常用的金属防护方法：4.1 表面涂层防护表面涂层防护是一种常见的金属防护方法，通过在金属表面涂上一层防护剂来隔离金属与环境的接触，从而防止腐蚀的发生。
常用的表面涂层材料包括漆料、油漆、橡胶和涂层膜等。
4.2 金属合金化金属合金化是将金属与其他元素进行混合，形成合金的过程。
金属合金通常比纯金属具有更好的抗腐蚀性能，可以降低金属腐蚀的速率，延长金属的使用寿命。
常见的金属合金包括不锈钢、铝合金和镀锌钢等。
4.3 阴极保护阴极保护是一种利用电化学原理来防止金属腐蚀的方法。
通过将一种较容易腐蚀的金属作为阴极，并连接到需要保护的金属上，形成一个电池系统，从而实现对金属的保护。
常见的阴极保护方法包括电位保护和物理阴极保护。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
阳 极 保 护
对金属通以致钝电流使其 表面生成一种钝化膜，电 位进入钝化区，再用维持 电流将其电位维持在这个 区域，保持其表面钝化膜 不消失，则金属的腐蚀速 度会大大降低。
钝化区
控住环境方法——加缓蚀剂
在腐蚀环境中以适当 浓度和形式（一般是 很少的量）添加某种 物质，能使金属的腐 蚀速度大大降低材Βιβλιοθήκη 科学与工程系青岛栈桥海水腐蚀
泰 坦 尼 克 号
腐蚀
金属 材料
腐蚀过程，体系自 由能减少，是一个 自发过程
金属在一定的介质中经过反应恢复到它的化合物状态
腐蚀 介质
腐蚀 产物
海水
腐蚀的分类（机理）
金属表面与非 电解质直接发 生钝化作用而 引起的破坏， 无电流产生 金属表面与离子 导电的介质因发 生电化学作用而 产生的破坏，有 电流产生
化学腐 蚀
电化学 腐蚀
物理腐蚀
单纯的物理 溶解作用而 产生的破坏
• 海水腐蚀——指金属与海水发生 电化学反应而损耗和变质。
海水中主要盐类盐含量
成分 100g 海水中主要含量/g 占总盐量/%
NaCl MgCl2 MgSO4 CaSO2 K2SO4 CaCl2 MgBr2 合计
2.7123 0.3807 0.1658 0.1260 0.0863 0.0123 0.0076 3.5
极化就是指由于电极上通过电流而使电极电位 发生变化的现象。阳极通过电流电位向正的方 向变化叫阳极极化。阴极通过电流电位向负的 方向变化叫阴极变化。无论阳极极化或阴极极 化都能使腐蚀原电池的极间电位差减小，导致 腐蚀电流减小，阻碍腐蚀过程顺利进行。
阴极反应为 2、多数金属，阴极过程是氧的去极化作用，只有电负性 2H++2e→H2 异金属接触，浓差电 化学成分，组织 池（盐浓差电池、氧
表面膜不均一
浓差电池、温差电池）
很强的金属如镁及其合金腐蚀时才能发生氢的去极化作用。 结构，物理状态， 3、海水的电导很大，电阻性阻滞很小，所以，对于海水 的腐蚀来说，不只是微观电池的活性较大，宏观电池的活 性也较大。 4、腐蚀的最大破坏处是在结构上充气较大的区域。
在充气运动的海水中金属的电位
金属在海水中的电位不是一个常数，随氧含量、水速、温度和金属表面 条件冶金因素而改变。
77.8 10.9 4.7 3.6 2.5 0.3 0.2 100
海水中含氯量
海水中含氧量
温度℃
0 10 20 30
盐浓度%
0 1.0 2.0 3.0 3.5 4.0
10.30 8.02 6.57 5.57
9.65 7.56 6.22 5.27
9.00 7.09 5.88 4.95
8.36 6.63 5.52 4.65
防 护
合理选用耐腐蚀材料
阴极保护 阳极保护
介质处理
缓蚀剂 金属表面覆盖层
金属氧化和磷化处理
电化学保护——阴极保护
所需保护电 流有直流电 源提供 所需保护电 流由牺牲阳 极的溶解提 供
电化学保护——阳极保护
阳极保护：将处于腐蚀区的金属进行阳极极化，使其电 位向正移向钝化区，则金属可由腐蚀状态（活化状态） 进入钝化状态，是金属腐蚀大大减慢而得到保护。 阳极保护的实现必须具备两个条件： 1、腐蚀体系的阳极极化曲线上存在钝化区。 2、阳极极化时金属的电位要正移到钝化区内，否则金 属的腐蚀速度反而会增大。
8.04 6.41 5.35 4.50
7.72 6.18 5.17 4.43
• 海水是电中性，PH 值为7.2~8.6，且有大量氧存在， 故大多数金属在海水中为氧去极化腐蚀。
阳极过程 [ Mn+ ·ne ]→ Mn+ + ne 电流 流动
阴极过程 D + ne →[ D ·ne ]
阴极反应为 O2+4H++4e→2H2O 1、对于大多数金属（如铁、钢、铸铁、铬等）在海水中 O2+2H2O+4e→4OH腐蚀时，阳极过程阻滞很小，因而腐蚀速度相当大。
覆盖层保护——金属覆盖层
覆层材料的电位比 基体金属的电位， 比如铁表面上用锌 做覆层。 覆盖层电位比金属 电位正，如铁表面 上覆盖镍、铬。
覆盖层保护——非金属覆盖层