金属海水腐蚀
我国金属材料的海水腐蚀研究现状
我国金属材料的海水腐蚀研究现状一、本文概述我国金属材料在海洋环境中的腐蚀问题，一直是材料科学、海洋工程和防腐蚀技术等领域的研究热点。
金属材料作为海洋工程、船舶制造、石油开采、海洋资源利用等领域的主要结构材料，其耐蚀性能直接影响到设备的使用寿命和安全性。
因此，深入研究和了解我国金属材料的海水腐蚀现状，对于提升我国金属材料在海洋环境中的使用寿命，降低因腐蚀造成的经济损失，保障海洋工程的可持续发展具有重要意义。
本文旨在全面概述我国金属材料的海水腐蚀研究现状，包括腐蚀机理、影响因素、防护技术和研究进展等方面。
对金属材料在海水中的腐蚀机理进行阐述，包括电化学腐蚀、化学腐蚀和生物腐蚀等。
分析影响金属材料海水腐蚀的主要因素，如材料成分、微观结构、海水成分、温度、流速等。
接着，介绍我国目前在金属材料海水腐蚀防护技术方面的研究进展，包括涂层防护、电化学防护、合金化防护等。
展望金属材料海水腐蚀研究的未来发展趋势和挑战，为我国金属材料在海洋工程领域的应用提供理论支持和技术指导。
二、我国金属材料海水腐蚀研究的发展历程我国金属材料海水腐蚀研究的发展历程可以追溯到上世纪五十年代，那时我国开始着手进行海洋环境的腐蚀研究，以支持海洋工程的发展。
初期的研究主要集中在金属材料的耐蚀性测试和评估，通过对不同金属材料在海水环境中的腐蚀行为进行研究，初步建立了我国金属材料海水腐蚀的基础数据库。
进入八十年代，随着我国海洋工程的大规模建设，海水腐蚀问题日益凸显。
此时，我国的金属材料海水腐蚀研究逐渐深入，开始涉及到腐蚀机理的探索和腐蚀防护技术的研究。
研究者们不仅关注金属材料的耐蚀性能，更开始探索如何通过各种技术手段提高金属材料的耐蚀性，如涂层防护、电化学保护等。
进入二十一世纪，我国金属材料海水腐蚀研究迎来了飞速发展的时期。
随着科学技术的进步，研究者们开始运用先进的测试手段和技术，如电化学测试、表面分析、数值模拟等，对金属材料的海水腐蚀行为进行深入分析。
金属在海水环境中的腐蚀
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 范围内变化。 • 由表4-4可见，盐的浓度和温度愈高，氧 的溶解度愈小。
表4-4 氧在海水中的溶解度
4.2.1.3 海水的电化学特点
4.2 金属在海水中的腐蚀
• 海洋占地球表面积70%，海水是自然界中数量最大且 具有腐蚀性的天然电解质。我国海岸线长达18000km， 海域广阔。 • 沿海地区的工厂常用海水作为冷却介质，冷却器的 铸铁管在海水作用下，一般只能使用3~4年； • 海水泵的铸铁叶轮只能使用3个月左右； • 碳钢冷却箱内壁腐蚀速度可达1mm/a以上。 • 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。
6)海洋生物 • 海洋生物在船舶或海上构筑物表面附着形 成缝隙，易诱发缝隙腐蚀。 • 微生物的生理作用会产生氨、CO2和H2S 等腐蚀物质，如硫酸盐还原菌作用产生 S2- ,会加速金属腐蚀。
4.2.3 海水中常用金材料的耐蚀性
• 金属材料在海水中的耐蚀性差别很大； • 钛合金和Ni-Cr合金耐蚀性最好； • 铸铁和碳钢耐蚀性较差。 • 不锈钢的均匀腐蚀速度很小； • 在海水中易产生点蚀。 • 常用金属材料耐海水腐蚀性能表4-6。
1)多数金属,除特别活泼金属镁及其合金外,海水中的腐蚀 过程都是氧去极化过程, 腐蚀速度由氧扩散过程控制。 2)大多数金属(铁、钢、锌等)，在海水中发生腐蚀时，阳 极过程的阻滞作用很小, 海水中Cl-离子浓度高,海水中用 增加阳极阻滞方法来减轻海水腐蚀的可能性不大, 添加 合金元素钼, 才能抑制Cl-对钝化膜的破坏作用，改进材 料在海水中的耐蚀性。 3)海水电导率很高, 电阻性阻滞很小, 对海水腐蚀,微观电池 的活性较大, 宏观电池活性也较大。在海水中, 异种金属 接触引起的电偶腐蚀有相当大的破坏作用。如舰船的青 铜螺旋桨可引起远达数十米处的钢船壳体的腐蚀。 4)海水中金属易发生局部腐蚀破坏。如点蚀，缝隙腐蚀， 湍流腐蚀和空泡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。 • 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。
钢在海水中的腐蚀产物
钢在海水中的腐蚀产物
钢在海水中的腐蚀产物
钢是一种常用的金属材料，广泛应用于建筑、船舶、桥梁等领域。
然而，当钢材暴露在海水中时，会发生腐蚀现象，产生一些有害的腐蚀产物。
本文将介绍钢在海水中的腐蚀产物及其对环境和人类的影响。
钢在海水中的腐蚀产物主要有铁离子、氢氧化铁、氢氧化铁锈、铁锈颗粒等。
其中，铁离子是最常见的腐蚀产物之一，它会使海水变得浑浊，影响海洋生态系统的平衡。
氢氧化铁和氢氧化铁锈是由铁离子在海水中与氧气反应而产生的，它们会附着在钢材表面，形成一层厚厚的铁锈，导致钢材的腐蚀加剧。
铁锈颗粒则是由氢氧化铁锈脱落而形成的，它们会污染海洋环境，对海洋生物造成危害。
钢在海水中的腐蚀产物对环境和人类都有一定的影响。
首先，它们会污染海洋环境，破坏海洋生态系统的平衡。
铁离子和铁锈颗粒会影响海水的透明度和光照强度，影响海洋生物的生长和繁殖。
其次，它们会加速钢材的腐蚀，缩短钢材的使用寿命，增加维护和更换的成本。
最后，它们会对人类健康造成危害。
铁离子和铁锈颗粒会附着在海洋生物的表面，被人类食用后可能对人体健康造成危害。
为了减少钢在海水中的腐蚀产物对环境和人类的影响，可以采取以下措施。
首先，可以采用防腐涂料或防腐处理等方法来保护钢材表面，减少钢材的腐蚀。
其次，可以加强海洋环境监测和管理，及时发现和处理海洋污染事件。
最后，可以加强公众环保意识教育，提高人们对海洋环境保护的重视程度。
总之，钢在海水中的腐蚀产物是一种有害的物质，对环境和人类都有一定的影响。
为了减少其对环境和人类的危害，需要采取有效的措施来保护海洋环境和人类健康。
海水腐蚀情况讲解
海水腐蚀情况讲解海水腐蚀情况海水腐蚀的原因浸入海水中的金属，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。
其中电势较高的部位为阴极，较低的为阳极。
电势较高的金属，例如铁，腐蚀时阳极进行铁的氧化；电势较低的金属，例如镁，被海水腐蚀时，镁作为阳极而被溶解，阴极处释放出氢。
当电势不同的两种金属在海水中接触时，也形成腐蚀电池，发生接触腐蚀。
例如锌和铁在海水中接触时，因锌的电势较低，腐蚀加快；铁的电势较高，腐蚀变慢，甚至停止。
海洋环境对腐蚀的影响盐度海水含盐量较高，水中的含盐量直接影响水的电导率和含氧量，随着水中含盐量的增加，水的电导率增加但含氧量却降低。
海水中的盐度并不和NaCI的行为相一致，这是因为其中所含的钙离子和镁离子，能够在金属表面析出碳酸钙和氢氧化镁的沉淀，对金属有一定的保护作用。
河口区海水的盐度低，钙和镁的含量较小，金属的腐蚀性增加。
海水中的氯离子能破坏金属表面的氧化膜，并能与金属离子形成络合物，后者在水解时产生氢离子，使海水的酸度增大，使金属的局部腐蚀加强。
电导率海水中不仅含盐量高，而且其中的盐类几乎全部处于电离状态，这使得海水成为一种导电性良好的电解质。
这就决定了海水腐蚀过程中，不仅微观电池腐蚀的活性大，同时宏观电池的活性也大。
研究表明：随着电导率的增大，微观电池腐蚀和宏观电池腐蚀都将加速。
溶解氧海水溶解氧的含量越多，金属在海水中的电极电位越高，金属的腐蚀速度越快。
但对于铝和不锈钢一类金属，当其被氧化时，表面形成一薄层氧化膜，保护金属不再被腐蚀，即保持了钝态。
此外，在没有溶解氧的海水中，铜和铁几乎不受腐蚀。
（常压下氧在海水中的溶解度如下）（表一）/t7盐的质最1,0Z03*0X54.0010t309.008.36047.7210B.02h096.63金41S.IS206.575.835.525.355.17----30工575L274.954,654.SO1T34酸碱度一般来说，海水的HpH升高，有利于抑制海水对钢铁的腐蚀。
金属海水腐蚀
• 定义
海水腐蚀指金属在海洋环境中遭受腐蚀而 失效破坏的现象
海洋占地球表面积的71%，海水是自然界 中量最大，而且具有很强腐蚀性的天然电解 质
各种海上运输工具、海上采油平台、海 岸设施、军用设施，都可能遭受海水腐蚀
我国沿海工厂常使用海水做为冷却水， 海水泵的铸铁叶轮仅能使用3个月
•海水的组成和性质
➢ 流速
铁、铜等金属存在一个临界流速，超过它， 腐蚀明显加快
但对海水中能钝化的金属，一定的流速能促 进钛、镍合金和高铬不锈钢的钝化和耐蚀性
海水流速很高时，出现了冲刷腐蚀
➢ 生物因素
生物因素对腐蚀影响很复杂。但多数增加了 腐蚀
船舶和海洋设施的保护
（1）材料
低合金海水用钢与碳钢的比较
环境
海洋大气区 飞溅区 潮汐区 全浸区 海泥区
（5）海水中易出现点腐蚀＆缝隙腐蚀，在高 速流水中，易产生冲击腐蚀和空蚀
•影响海水腐蚀的因素
➢ 盐度
当盐的浓度超过一定值，氧的溶解度降低，腐蚀速 率下降
➢ pH值
海水一般处于中性，对腐蚀影响不大。在深海中， pH值略有下降，不利于生成保护性碳酸盐
➢ 碳酸盐饱和度
在海水的pH值下，碳酸盐一般达到饱和，易于沉积； 当施加阴极保护时，更易于碳酸盐沉积析出。河口处的 稀释海水，碳酸盐并非饱和，不宜析出形成保护层，腐 蚀增加
➢ 氧含量
氧含量增加，促进腐蚀。波浪和绿色植物的 光合作用提高氧的含量；海洋动物的呼吸作用 及生物分解需要消耗氧，氧含量降低。污染海 水中氧含量可大大下降
➢ 温度
海水温度每升高10℃，腐蚀速率提高约一倍； 但随温度升高，氧含量降低。一般讲，铁、铜 和它们的合金在炎热的环境和季节里，海水的 腐蚀速率要更快些
金属在海水环境中的腐蚀
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。
• 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。
• 微生物的生理作用会产生氨、CO2和H2S 等腐蚀物质，如硫酸盐还原菌作用产生 S2- ,会加速金属腐蚀。
4.2.3 海水中常用金材料的耐蚀性
• 金属材料在海水中的耐蚀性差别很大； • 钛合金和Ni-Cr合金耐蚀性最好； • 铸铁和碳钢耐蚀性较差。 • 不锈钢的均匀腐蚀速度很小； • 在海水中易产生点蚀。 • 常用金属材料耐海水腐蚀性能表4-6。
范围内变化。
• 由表4-4可见，盐的浓度和温度愈高，氧 的溶解度愈小。
表4-4 氧在海水中的溶解度
4.2.1.3 海水的电化学特点
1)多数金属,除特别活泼金属镁及其合金外,海水中的腐蚀 过程都是氧去极化过程, 腐蚀速度由氧扩散过程控制。
2)大多数金属(铁、钢、锌等)，在海水中发生腐蚀时，阳 极过程的阻滞作用很小, 海水中Cl-离子浓度高,海水中用 增加阳极阻滞方法来减轻海水腐蚀的可能性不大, 添加 合金元素钼, 才能抑制Cl-对钝化膜的破坏作用，改进材 料在海水中的耐蚀性。
• 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。
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。
• 但T升高, 氧在海水中的溶解度下降，每升高10℃, 氧的溶解度约降低20%，使金属的腐蚀速度略有 降低。
海水腐蚀知识点总结
海水腐蚀知识点总结一、海水腐蚀概述海水腐蚀是指海水中所含的各种物质对金属材料产生的侵蚀、腐蚀现象。
海水中除了含有一定量的氯化物之外，还有氯离子、硫酸盐离子、碳酸盐离子等化学物质。
这些化学物质都对金属材料起着不同程度的腐蚀作用，加速了金属材料的腐蚀速度。
海水腐蚀对海洋工程、船舶、海洋资源开发等领域的设备和设施造成了严重的腐蚀损害，因此具有重要的工程实际意义。
二、海水腐蚀的主要因素1.化学因素（1）氯离子腐蚀氯离子在海水中是一种重要的化学物质，它对金属材料的腐蚀作用非常显著。
氯离子对金属材料的腐蚀作用可以通过以下反应进行描述：Fe + 2Cl- → FeCl2 + 2e-随着氯离子浓度的增加，金属表面的腐蚀将会明显增加。
（2）硫酸盐离子腐蚀海水中还含有一定量的硫酸盐离子，它会加速金属材料的腐蚀速度。
例如，在含有硫酸盐离子的海水中，铁材料的腐蚀速度会明显加快。
（3）其它离子腐蚀海水中还含有一定量的碳酸盐离子、硫酸根离子、氢离子等。
这些离子也会对金属材料起着不同程度的腐蚀作用。
2.生物因素海水中有很多生物，它们对金属材料也会产生一定的腐蚀作用。
例如，海水中的藻类、微生物等会在金属表面形成生物膜，加速金属材料的腐蚀。
3.物理因素海水中的温度、氧气含量、PH值等也会对金属材料产生一定的影响。
温度的变化会影响金属的腐蚀速度，氧气含量会影响金属的腐蚀类型，PH值会影响金属的稳定性等。
三、海水腐蚀的类型1.普通腐蚀普通腐蚀也被称为一般腐蚀，是金属材料在海水中受到的最常见的一种腐蚀形式。
它表现为金属表面的均匀腐蚀，通常发生在整个金属表面，形成一定程度的腐蚀坑。
2.局部腐蚀局部腐蚀是指金属表面部分区域的腐蚀。
它包括点蚀、节理蚀、缝隙腐蚀等形式，通常会在局部区域形成较深的腐蚀坑。
3.应力腐蚀应力腐蚀是指金属在海水中受到应力作用而引起的腐蚀。
它主要发生于金属材料受到应力的情况下，通常在应力集中部位发生较为严重的腐蚀。
四、海水腐蚀的防护措施1.合理选材在海水环境下，选择适合的耐腐蚀金属材料非常重要。
(完整版)海水腐蚀情况讲解
海水腐蚀情况海水腐蚀的原因浸入海水中的金属，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。
其中电势较高的部位为阴极，较低的为阳极。
电势较高的金属，例如铁，腐蚀时阳极进行铁的氧化；电势较低的金属，例如镁，被海水腐蚀时，镁作为阳极而被溶解，阴极处释放出氢。
当电势不同的两种金属在海水中接触时，也形成腐蚀电池,发生接触腐蚀。
例如锌和铁在海水中接触时,因锌的电势较低,腐蚀加快；铁的电势较高，腐蚀变慢,甚至停止。
海洋环境对腐蚀的影响盐度海水含盐量较高，水中的含盐量直接影响水的电导率和含氧量，随着水中含盐量的增加，水的电导率增加但含氧量却降低。
海水中的盐度并不和NaCl 的行为相一致，这是因为其中所含的钙离子和镁离子，能够在金属表面析出碳酸钙和氢氧化镁的沉淀，对金属有一定的保护作用。
河口区海水的盐度低，钙和镁的含量较小，金属的腐蚀性增加。
海水中的氯离子能破坏金属表面的氧化膜,并能与金属离子形成络合物,后者在水解时产生氢离子，使海水的酸度增大，使金属的局部腐蚀加强。
电导率海水中不仅含盐量高，而且其中的盐类几乎全部处于电离状态，这使得海水成为一种导电性良好的电解质。
这就决定了海水腐蚀过程中，不仅微观电池腐蚀的活性大，同时宏观电池的活性也大。
研究表明：随着电导率的增大，微观电池腐蚀和宏观电池腐蚀都将加速。
溶解氧海水溶解氧的含量越多，金属在海水中的电极电位越高，金属的腐蚀速度越快。
但对于铝和不锈钢一类金属，当其被氧化时，表面形成一薄层氧化膜，保护金属不再被腐蚀,即保持了钝态。
此外，在没有溶解氧的海水中,铜和铁几乎不受腐蚀。
（常压下氧在海水中的溶解度如下）（表一）酸碱度一般来说，海水的pH升高，有利于抑制海水对钢铁的腐蚀。
但是海水pH远没有含氧量对付腐蚀的影响大，尽管表层海水pH比深层海水高，但由于表层海水中的植物光合作用，含氧量远比深处海水高，所以表层海水的腐蚀性远比深层海水要强，这与实际的实验结论是一致的。
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•海水腐蚀的分类
海洋环境的腐蚀分为几个区域 ：海洋大气 区、飞溅区、潮汐区、全浸区和海泥区。 飞溅区的供氧充足，干湿交替，腐蚀速率 最大；海泥区氧分不足，腐蚀反应较慢，但可
能存在泥浆海水间的腐蚀电池或微生物腐蚀
距 试 样 上 端 距 离 （ 米 ）
0.6 1.2 1.8 2.4 3.1 3.7 4.3 4.9 5.5 6.1
生物因素
生物因素对腐蚀影响很复杂。但多数增加了 腐蚀
船舶和海洋设施的保护
（1）材料
低合金海水用钢与碳钢的比较 环境 海洋大气区 飞溅区 腐蚀速度(mm/y) 低合金钢 0.04 0.05 0.1 0.15 碳钢 0.2 0.5 0.3 0.5
潮汐区
全浸区
0.1
0.15 0.2
温度
海水温度每升高10℃，腐蚀速率提高约一倍； 但随温度升高，氧含量降低。一般讲，铁、铜 和它们的合金在炎热的环境和季节里，海水的 腐蚀速率要更快些
流速
铁、铜等金属存在一个临界流速，超过它， 腐蚀明显加快 但对海水中能钝化的金属，一定的流速能促 进钛、镍合金和高铬不锈钢的钝化和耐蚀性 海水流速很高时，出现了冲刷腐蚀
（如钛、锆、铌、钽等）才能在海水中 保持钝态
（3）海水中含大量氯离子，容易造成金属钝
态局部破坏
（4）由于海水导电性好，腐蚀电池的欧姆电
阻很小，因此异金属接触能造成蚀＆缝隙腐蚀，在高 速流水中，易产生冲击腐蚀和空蚀
•影响海水腐蚀的因素
盐度
当盐的浓度超过一定值，氧的溶解度降低，腐蚀速 率下降
金属在自然环境中的 腐蚀与防护
2. 海水腐蚀
• 定义
海水腐蚀指金属在海洋环境中遭受腐蚀而 失效破坏的现象 海洋占地球表面积的71%，海水是自然界 中量最大，而且具有很强腐蚀性的天然电解 质 各种海上运输工具、海上采油平台、海 岸设施、军用设施，都可能遭受海水腐蚀 我国沿海工厂常使用海水做为冷却水， 海水泵的铸铁叶轮仅能使用3个月
•海水的组成和性质
海水的总盐度约为3.2～3.7% ，近似看做3.5%的氯化
钠溶液。几乎含有地壳中所有的自然状态的元素。海水中 含氧量大，表层海水可以认为被氧饱和，随温度变化，氧 含量在5 ~ 10mg/L范围 pH：8.1 8.3，呈微碱性 温度： –2 ~ 35C 导电性强 ：平均电导率为4×10 －2 S/m，远超过河水
0.1
0.2 0.25
海泥区
0.06
0.1
（2）设计和施工
在选材、设计和施工中要避免造成电偶腐蚀和缝 隙腐蚀。与高流速海水接触的设备(泵、推进器、海水 冷却器等)要避免湍流腐蚀和空泡腐蚀 。
（3）涂层保护
（4）电化学保护
电化学保护与涂层联合应用是最有效的防护方法。 现在海洋船舶、军舶普遍采用这种防护方法。 外加电流阴极保护便于调节，而牺牲阳极法则简 单可行。铝合金（如Al-Zn-Sn、Al-Zn-In等）牺牲阳极 较为经济
pH值
海水一般处于中性，对腐蚀影响不大。在深海中， pH值略有下降，不利于生成保护性碳酸盐
碳酸盐饱和度
在海水的pH值下，碳酸盐一般达到饱和，易于沉积； 当施加阴极保护时，更易于碳酸盐沉积析出。河口处的 稀释海水，碳酸盐并非饱和，不宜析出形成保护层，腐 蚀增加
氧含量
氧含量增加，促进腐蚀。波浪和绿色植物的 光合作用提高氧的含量；海洋动物的呼吸作用 及生物分解需要消耗氧，氧含量降低。污染海 水中氧含量可大大下降
6 5
飞溅区
潮汐区
全浸区 海泥区 Mainer钢 碳钢
4
3
2
1
耐海水钢Mariner与碳钢的试验结果（九年暴露，美国）
•海水腐蚀的机理及电化学特征
（1）除镁及其合金既有耗氧腐蚀又有析氢腐
蚀外，其它金属都属于耗氧腐蚀
（2）阳极极化阻滞对于大多数金属（如钢铁、
锌、铜等）很小；只有少数易钝化金属
（ 2×10－4 S/m ）和雨水（ 1×10－5 S/m ）
海水的主要成分
离子 浓度0/00 离子 浓度0/00
ClSO42HCO3BrFBO3-
18.98 2.65 0.14 0.09 0.002 0.3
Na+ Mg2+ Ca2+ K+ Sr2+
18.56 1.27 0.40 0.38 0.01