金属材料在海洋中的腐蚀与防护

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金属材料在海洋环境中腐蚀与防护

金属材料在海洋环境中腐蚀与防护

金属材料在海洋环境中腐蚀与防护海洋环境中的金属材料腐蚀问题已经成为了一个被广泛关注的话题。

根据统计数据,全球约有60%至70%的金属材料都是在海洋环境中使用,而海洋环境中的腐蚀问题也是最为严重的,因此研究海洋环境中金属材料的腐蚀与防护具有重要的实际意义。

一、金属材料在海洋环境中的腐蚀原因海洋环境中的金属材料腐蚀主要是由于海水中存在着各种金属所能接触到的腐蚀性物质,例如氧化物、盐类、溶氧等。

海水中的氧气能与金属发生氧化反应,形成氧化层,从而促进了金属的腐蚀。

同时,海水中的盐类和其他杂质也容易形成腐蚀性电解质,导致金属的电化学腐蚀。

此外,海洋环境还存在着金属间的微生物腐蚀、海水中的微生物、有机物等引起的微生物腐蚀等,这些都加剧了金属材料在海洋环境中的腐蚀问题。

二、海洋环境中金属材料腐蚀的危害海洋环境中的金属材料腐蚀问题不仅会使金属材料的寿命缩短,还会对海洋环境和人类生命健康造成严重的危害。

首先,海洋环境中的金属材料腐蚀问题导致海洋环境中的重金属和污染物质的释放,对海洋生物的生态健康造成了很大的影响。

此外,腐蚀材料会导致海洋设施的安全性下降,给海上油气勘探和钻井等作业带来了安全隐患,甚至可能导致环境灾难的发生。

三、海洋环境中金属材料腐蚀的防护措施针对海洋环境中的金属材料腐蚀问题,人们采取了多种有效的防护措施,主要包括物理防护、电化学防护和涂层防护。

1.物理防护物理防护是利用特殊的材料、形状或者摆设等来降低海洋环境对金属材料的腐蚀率。

例如,在海洋环境中经常使用的海洋设施的材料就要具有较高的抗腐蚀性能,以减少或者避免腐蚀的发生。

而在海洋设施的设计中,需要合理布局和优化设计的方式,例如采用加厚、缩小或者更改部件的材质等,来防止海水的直接暴露,减少金属的氧化和腐蚀的发生。

2.电化学防护电化学防护是利用电学反应对金属材料进行防护。

常见的电化学防护方式有如下几种:各种阳极保护、复合保护、形成保护膜等。

例如,通过阳极保护,将金属材料上方设置一个电位更负的金属或者合金,被保护的金属就成为阳极,腐蚀反应就可以减缓,从而防止金属的腐蚀。

钢结构跨海大桥在海洋环境下的腐蚀与防护

钢结构跨海大桥在海洋环境下的腐蚀与防护

钢结构跨海大桥在海洋环境下的腐蚀与防护
随着社会的发展与需求,跨海大桥成为了必然的产物,我国目前已建和在建的跨海大桥数量很多,这些跨海大桥不仅缓解了交通压力,还促进了所在区域的经济发展。

由于钢材的强度高、韧性好、易加工,因此一般跨海大桥为钢结构桥梁,但是由于跨海大桥建在环境恶劣的海洋环境中,腐蚀严重影响了桥梁的使用寿命。

因此海洋环境下的盐雾腐蚀是跨海桥梁设计和建造过程中必须重视的问题,也是桥梁受海水腐蚀是目前工程界面临的一个难题。

跨海大桥
海洋腐蚀环境包括海洋大气腐蚀环境和海水腐蚀环境,钢材在海洋环境中的具体位置不同其腐蚀机理和腐蚀类型也各不相同。

包括海洋大气腐蚀、海水腐蚀、潮差区腐蚀、飞溅区腐蚀、全浸区腐蚀等,为了研究不同区域的腐蚀必须从腐蚀介质入手。

海洋大气腐蚀环境:海洋大气腐蚀环境对金属腐蚀的研究同其它环境中的大气腐蚀是一样的,是由于潮湿的气体在金属物体表面形成一个薄水膜而引起的。

一般这种腐蚀大多发生在海上的船只、海上平台以及沿岸码头设施上,许多海滨城市受影响腐蚀现象是非常严重。

海洋环境对金属影响范围一般界定为20km左右,海洋大气中相对湿度较大,同时由于海水飞沫中含有氯化钠粒子,所以对于海洋钢结构来说,空气的相对湿度都高于它的临界值。

因此,海洋环境中的钢铁表面很容易形成有腐蚀性的水膜。

薄水膜对钢铁的作用而发生大气腐蚀的过程,符合电解质中电化学腐蚀的规律。

这个过程的特点是氧特别容易到达钢铁表。

海洋腐蚀与防护PPT

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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。
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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

海洋环境下铝合金的腐蚀特点及防护对策

海洋环境下铝合金的腐蚀特点及防护对策

海洋环境下铝合金的腐蚀特点及防护对策【文章标题】:海洋环境下的铝合金腐蚀特点及有效防护对策一、引言在现代社会中,海洋资源的开发与利用愈发突出。

然而,海洋环境中充满了各种腐蚀威胁,其中铝合金材料的腐蚀问题备受关注。

本文将探讨海洋环境下铝合金材料的腐蚀特点,并介绍一些有效的防护对策。

二、海洋环境下铝合金腐蚀特点1. 高氯化物含量:海水中氯离子含量较高,是铝合金腐蚀的主要原因之一。

氯离子能穿透铝合金表面形成氧化膜,导致金属内部进一步腐蚀。

2. 脱氧化反应:海水中的氧气和潮湿空气中的氧气会与铝合金中的铝元素反应,形成氧化铝。

这种氧化反应会破坏铝合金表面的保护膜,导致腐蚀。

3. 制造缺陷:铝合金材料的制造过程中,可能存在气孔、夹杂物和晶界腐蚀等缺陷。

这些缺陷使得铝合金在海洋环境中更容易发生腐蚀。

三、防护对策1. 表面处理a. 氧化处理:采用阳极氧化方法能形成致密、均匀的氧化膜,提高铝合金的耐蚀性。

b. 阻挡剂涂层:涂覆一层阻挡剂,如有机涂层或脱液法,可以隔离铝合金与海水的接触,减少腐蚀。

2. 添加合金元素合金元素的添加可以改善铝合金的耐腐蚀性能。

添加少量的铜、锌或镁等元素可以形成稳定的膜层,抑制腐蚀。

3. 电化学保护a. 阴极保护:通过在铝合金表面铺设阴极保护层,通过电流消耗,保护铝合金不被腐蚀。

b. 电沉积:利用电沉积技术,在铝合金表面沉积一层防护性的金属或合金,提高其耐腐蚀性能。

4. 合理设计与使用在铝合金结构的设计与使用过程中,应注意避免导致局部腐蚀的因素,如电偶效应、接触腐蚀等。

合理的设计和使用能够减缓铝合金腐蚀的发生。

四、个人观点与理解在海洋环境中,铝合金的腐蚀问题对于海洋资源的开发和利用具有重要的影响。

通过分析铝合金腐蚀的特点和防护对策,我们可以采取科学有效的方法来延长铝合金的使用寿命,提高其腐蚀抗性。

在未来的发展中,需要进一步研究和改进铝合金的防护技术,以满足不断增长的海洋工程需求。

五、总结本文对于海洋环境下铝合金的腐蚀特点及防护对策进行了全面评估。

论文-海水的腐蚀及其防护方法

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

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。

我国海洋钢结构腐蚀现状及防护对策概述

我国海洋钢结构腐蚀现状及防护对策概述

我国海洋钢结构腐蚀现状及防护对策概述近年来,随着我国经济的快速发展和海洋资源的广泛开发利用,海洋钢结构作为重要的基础设施,扮演着越来越重要的角色。

然而,由于海洋环境的特殊性,海洋钢结构面临着严峻的腐蚀问题,给海洋工程的安全运行带来了巨大挑战。

本文将从我国海洋钢结构腐蚀的现状入手,综述海洋钢结构腐蚀的主要原因,并提出一些有效的防护对策。

第一部分:我国海洋钢结构腐蚀现状我国海洋钢结构腐蚀问题非常严重。

主要体现在以下几个方面:1. 海水中的氯离子腐蚀:由于我国沿海地区氯离子含量较高,海洋环境中的氯离子会与钢结构表面的氧化铁反应,形成可溶性氯化物,加速钢结构的腐蚀。

2. 海洋大气环境腐蚀:海洋中的盐雾和湿度都会加速钢结构的腐蚀。

特别是在海洋风力发电等项目中,钢结构暴露在海洋环境中的时间更长,腐蚀问题更为突出。

3. 微生物腐蚀:海洋环境中存在各种微生物,它们会附着在钢结构表面并产生酸性物质,对钢结构进行腐蚀。

第二部分:海洋钢结构腐蚀的防护对策针对海洋钢结构腐蚀问题,我们可以采取一系列的防护对策,以延长钢结构的使用寿命:1. 表面涂层防护:在钢结构表面涂覆一层防腐涂料,形成保护膜,阻隔钢结构与海洋环境的直接接触,减少腐蚀的发生。

常用的防腐涂料有环氧涂料、聚氨酯涂料等。

2. 电镀防护:通过电镀技术,在钢结构表面形成一层金属镀层,增加钢结构的抗腐蚀性能。

常用的电镀方法有镀锌、镀铝等。

3. 降低钢结构与海水的接触:可以通过增加隔离层、改变结构设计等方式,减少钢结构与海水的直接接触,从而减少腐蚀的发生。

4. 定期维护检修:定期对海洋钢结构进行检查和维护,及时修补防护层,清除腐蚀产物,保持钢结构的完整性和稳定性。

5. 使用耐腐蚀钢材:选择具有较高耐蚀性能的钢材作为海洋钢结构的材料,能够有效减少腐蚀的发生。

6. 增强防腐技术研发:加大对海洋钢结构防腐技术的研发力度,推动新型防腐材料和技术的应用,提高海洋钢结构的抗腐蚀性能。

海水腐蚀及其防护方法之令狐采学创编

海水腐蚀及其防护方法之令狐采学创编

海水腐蚀及其防护方法令狐采学摘要:海水是含盐浓度很高的天然电解质,是天然腐蚀剂中腐蚀性最强的介质之一。

我们太多的设备由于海水的腐蚀性而被损坏,包括军工机械、海上钻台、淡化设备、海水管道、码头运输机械以及海边娱乐设施等,所以海水防腐不容忽视。

本文介绍了海水腐蚀的原因和特点,对海水腐蚀的影响因素和防护方法进行了分析和讨论。

关键词:原因,特点,影响因素,防护1.引言海水腐蚀是指材料(主要是金属构件)在海洋环境中发生的腐蚀。

海水水质的主要特点:海水中含有多种盐类,表层海水含盐量一般在3.2%~3.75%之间,随水深的增加,海水含盐量约有增加;海水中的盐主要为氯化物,占总盐量的88.7%;海水呈微碱性,pH值接近8。

当今世界人口剧增、资源短缺、环境恶化,海洋拥有极其丰富的资源可供人类开发并将有力的推动世界经济的可持续发展。

金属腐蚀由于其隐蔽性、缓慢性、自发性、自催化性常常被人们忽视,寻找最佳有效的防腐蚀和控制腐蚀方法,已成为当代材料领域最重要的课题之一。

本文对海水腐蚀的原因、特点、影响因素和防护方法进行了介绍和研究。

2.海水腐蚀的原因(一)电化学腐蚀海水是复杂的电解质溶液,并溶有一定量的氧,电化学腐蚀原理对海水腐蚀是适用的,而且大多数金属材料在海水中都属于去极化腐蚀,即氧是海水腐蚀的去极化剂。

海水腐蚀速率主要为阴极氧的去极化所控制,在这种情况下腐蚀速率由氧到达金属表面的扩散步骤所控制。

一种金属浸在海水中,由于金属及合金表面成分不均匀性,相分布不均匀性,表面应力应变的不均匀性,以及其他微观不均匀性,导致金属与海水界面上电极电位分布的微观不均匀性。

金属表面就会形成无数个腐蚀微电池,就会出现阴极区和阳极区。

例如碳钢在海水中电池腐蚀反应:电极电位较低的区域—阳极区(如铁素体相):Fe→Fe2++2e 电极电位较高的区域—阴极区(如渗碳体相):½O2+H2O+2e→2OH此外,在海水中当同一金属材料表面温度不同、氧含量不同或受应力不同还会产生宏电池腐蚀。

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金属材料在海洋中的腐蚀与防护摘要:沿海工业发展,海洋资源的开发和利用,离不开海上基础设施的建设。

由于海洋苛刻的腐蚀环境,金属材料结构及构造物的腐蚀不可避免。

为了减少腐蚀,我们必须采取相应防护,目前阴极防护技术及海洋防蚀材料的发展,已经让金属的腐蚀得到一定的控制,并且随着技术的不断深化,海洋金属的腐蚀一定会得到更好的控制。

关键词:金属材料;海洋腐蚀环境;海洋腐蚀类型;阴极保护技术;海洋防蚀材料腐蚀是金属与其所处的环境之间的化学或电化学相互作用,受材料特性和环境特性所支配,其结果,改变了金属的性质。

一般设施的建设都要经过设计阶段,其中防腐蚀设计是保证工程设施使用寿命的重要步骤。

沿海工业建设,海洋资源开发和海洋经济的发展离不开海洋腐蚀研究。

下面介绍一下各种不同的还有腐蚀环境和影响腐蚀的因素以及腐蚀类型。

海洋腐蚀环境——海水含盐量一般在3%左右,是天然的强电解质。

大多数常用的金属结构材料受海水或海洋大气的腐蚀并且材料的耐腐蚀性能随暴露条件的不同而发生很大的变化。

为方便起见,通常将海洋腐蚀环境分为5个区带:海洋大气区,海洋飞溅区,海水潮差区,海水全浸区以及海底泥土区。

各区环境条件及腐蚀行为见下表:图1-1——环境的分类图1-2反映了海洋环境条件及腐蚀行为的情况海洋大气区----海洋大气环境的腐蚀性,随温度的升高而加强。

温度越搞腐蚀性越强。

海洋大气的腐蚀往往受多种因素的影响,是各种不同因素相互作用引起的,包括水分的影响,尘埃的影响,二氧化硫的影响及盐粒的影响等。

1.水分的影响---对大气腐蚀产生重要影响的是表面水分的含量,它直接影响到金属的腐蚀速度和腐蚀机理。

根据实验结果,钢、铜、锌等金属在相对湿度50%~70%以下的空气中腐蚀轻微。

金属表面所覆盖水膜的厚度和腐蚀度之间的关系如下图示。

在Ⅰ区域中,水分子层或不完整的单分子层,腐蚀反应基本是氧化反应,常温下腐蚀速度很低;在Ⅱ区的水分子尽管用肉眼看不见,但其厚度有数10个水分子层甚至100个水分子层,次部分发生金属在水溶液中的电化学腐蚀,一般大气中的腐蚀是在该状态中发生的,随着水膜层厚度的增加腐蚀速度变大;在Ⅲ区水分子的存在可以用肉眼看见,水分子层厚度1微米以上存在的金属表面腐蚀,由于通过水层氧的扩散量所控制,所以腐蚀速度变低,在Ⅳ区域内与浸渍在水溶液中金属的腐蚀相类似。

图1-2为金属表面上水层厚度和腐蚀速度之间的关系2.尘埃的影响---从大气中,尘埃并附着在金属表面的尘埃与腐蚀性有着密切的关系。

附着的尘埃在金属表面上持续一段时间,就会引起腐蚀,尤其易引起点蚀。

3.二氧化硫的影响--- S02 的平均浓度在严重污染的地带可达(0.01~0.1)*10^(-4)%,但是S02一般是溶解在金属表面的水分中,在锈层中一般含有FeSO4的浓度及季节变化而变动。

下图表示铁和铝的5个月的晶体,其数量随着S02浓度的关系。

其腐蚀原理可用电化学反应解释的腐蚀量和S02阳极反应:Fe→Fe2+ + 2e-阴极反应:HO + O2 + 2e- →2OH-2Fe2+和OH-相结合生成Fe(OH)2沉淀物,这是大气腐蚀的第一阶段;随着Fe(OH)2的氧化而生成各种氧化物,这是大气腐蚀的第二阶段。

图1-3 SO2 浓度和腐蚀量4.盐粒的影响---盐粒中对大气腐蚀发生较大影响的是NaCl等氯化物。

下图表示距海岸线250m内的陆地上铁的腐蚀量和大气中NaCl含量之间的关系。

图1-4表示海岸地区大气中铁的腐蚀量和NaCl含量之间的关系(X轴为NaCl含量(mg/m^3),Y表示腐蚀量(每300cm^2)/g)含有NaCl等盐粒的腐蚀可看成Cl-环境中的腐蚀,与上面硫酸根环境中的腐蚀机理类似,在大气腐蚀中第二阶段以后的变化受到Cl-的影响,其特征是生成了含水的β-FeOOH氢氧化物。

海洋飞溅区---在飞溅区,海水的冲击加剧了材料的破坏,对许多金属材料,特别是钢铁,飞溅区是所有海洋环境中腐蚀最为严重的部分。

海水中的气泡对金属表面的保护膜及涂层来说具有较大的破坏性,漆膜在飞溅区通常要老化得更快。

研究表明,在飞溅区的干湿交替过程中,钢的阴极电流比在海水中的阴极电流大。

在海水中钢的阴极反应是溶解氧的还原反应,而在飞溅区中的钢由于锈层自身氧化剂的作用而使阴极电流变大。

即,飞溅区的钢在经过干燥过程后,表面锈层在湿润过程中作为一种强氧化剂在起作用,而在干燥过程中,由于空气氧化,锈层中的(+2价)的Fe离子又被氧化为(+3价)的Fe离子,此过程反复进行,从而加速钢铁的腐蚀。

与钢材不同,不锈钢和钛这些金属往往是耐腐蚀的,主要由于良好的充气条件促进了金属钝化的缘故。

下图为SS41普通碳钢在海水中生成锈层的钢试样和飞溅区带锈层钢试样的极化曲线。

结果表明:这两种钢试样的锈层,其阳极溶解速度几乎是相等的;而对于阴极,与前者相比,后者具有10倍以上的反应电流。

这说明,在海洋钢铁结构中,飞溅取的腐蚀速度大于海水全浸区,这是由于阴极反应的不同所引起的。

海水潮差区---此区的腐蚀主要有两种类型,一种是孤立地区处于潮差区钢铁构件的腐蚀;另一种是钢桩类型的腐蚀。

单独挂片试验(模拟潮差区钢铁构件的腐蚀)和长尺挂片试验(模拟钢桩类型的腐蚀)的结果示于下图该实验充分说明了钢桩的腐蚀与孤立钢结构的腐蚀规律是完全不同的。

在进行工程设计时,要考虑具体工程的结构特点,如属于孤立构件,设计寿命及腐蚀余量,需要按孤立构件的腐蚀速度设计。

如属于钢桩式的连续构件,则需考虑宏观腐蚀电池的影响,以免造成浪费或过早失效。

海水全浸区---由于该区域普遍含Cl-较多,使得铁等各种金属难以钝化,即使像不锈钢这种高合金成分的材料由于钝化膜的稳定性变差,极易发生点蚀。

下图为钢铁在海水中的腐蚀速度值一般钢铁在海水中的腐蚀速度为0.1~0.2mm/a,而在点蚀发生时,则为上述值的10倍,所以在研究钢铁在海洋环境中的腐蚀时必须根据所处的环境不同而分别研究。

海底泥土区---海水全浸区以下部分,主要由海底沉积物构成。

与陆地土壤相比海泥区含盐量高,电阻率低,海底泥浆是一种良好的电解质,对金属的腐蚀性要比陆地土壤高。

由于海泥区Cl-的含量高且供氧不足,一般钝性金属的钝化膜是不稳定的。

但由于该区的含氧是相当低的,因此,钢在此区域的腐蚀速度低于海水全浸区。

下面我介绍一下海洋环境腐蚀类型:在海洋环境中的金属结构件,腐蚀类型主要有均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、冲击腐蚀、空泡腐蚀、电偶腐蚀、腐蚀疲劳等,这些腐蚀类型往往与结构设计或冶金因素有关。

均匀腐蚀是指在金属表面上几乎以相同的速度所进行的腐蚀,一般是发生在阳极区和阴极区难以区分的地方。

点蚀指金属表面局部区域内出现向深处发展的腐蚀小孔。

点蚀容易发生在表面生成钝化膜的材料,或表面镀有阴极性镀层的金属。

缝隙腐蚀是由于部件在介质中,金属与非金属之间形成特别小的缝隙,使缝隙内介质处于滞流状态引起缝内金属的加速腐蚀。

湍流腐蚀:在设备和部件的某些特定部位,介质流速急剧增大形成湍流,由湍流导致的磨蚀称为湍流腐蚀。

许多金属如铜,钢铸铁对海水的流速很敏感。

空泡腐蚀:流体与金属构件作高速相对运动,在金属表面局部地区产生涡流,傍随有气泡在金属表面迅速生成和破灭,呈现与点蚀相类似的破坏特征,这种情况下的腐蚀为空泡腐蚀。

海水中空泡腐蚀造成的金属损坏通常使金属既受机械损坏,又受腐蚀损坏。

该类腐蚀多呈蜂窝状形态。

电偶腐蚀:海水是一种强电解质,当两种不同金属相连并暴露在海洋环境中时,通常会发生严重的电偶腐蚀腐蚀疲劳:金属材料在海洋应力或脉动应力和腐蚀介质的联合作用下,所引起的腐蚀为腐蚀疲劳。

面对这些海洋腐蚀,我们应该有一系列防护措施来减小甚至消除它。

金属材料海洋腐蚀的防护:一、阴极保护技术(1)牺牲阳极保护:该法要求阳极材料的金属或合金,具备以下特点:有足够负的电位,并且稳定;工作中阳极极化小,溶解均匀,腐蚀产物易脱落;电流效率高;电化学当量高;腐蚀产物无毒;材料源广,加工容易,价格便宜工程中常用的牺牲阳极有镁及镁合金、锌及锌合金,铝合金三大类。

(2)外加电流保护法:外加电流阴极保护系统是将外设直流电源的负极接被保护金属结构,正极与安装在金属结构外部并与其绝缘的辅助阳极相连。

电路接通后,电流从辅助阳极经海水至金属结构形成回路,金属结构阴极极化而得到保护。

外加电流保护系统一般由直流电源、辅助阳极、阳极屏蔽层和参比电极等4部分组成。

二、保护层材料防护:海洋防蚀材料(如玻璃鳞片、不锈钢粉等增强环氧树脂和聚脂型涂料以及改性环氧和聚氨脂涂料),它们良好的穿透特性和极强的黏附性,固化齐全,而且能在0度以下固化,将成为水下高性能防蚀涂层的主流基料。

因为金属在海洋中的腐蚀主要是电化学腐蚀。

有机涂层对金属的防蚀作用分为两方面:1.屏蔽作用,阻挡腐蚀介质渗透到金属表面,使电阻增大,腐蚀电流减小;2.防护作用,包括阴极保护作用,钝化作用和碱性腐蚀作用等方面,一种优良的涂装防护体系往往兼有以上功能。

下表列出几种常用涂料与省资源涂料金属材料腐蚀与防护未来发展趋势新涂料新工艺的发展,重防腐涂料及纳米聚合乳液将会被广泛应用,海水介质中缓蚀剂也将得到较大发展,纳米材料及纳米技术也将在防腐蚀的台阶上更上一层。

总而言之,金属材料的海洋防护仍有较大的发展空间,我们应该充分把握现在去学习一些相干知识,为以后做铺垫。

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