海水 海洋大气腐蚀特点及防腐

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海洋环境中金属的腐蚀与防护

海洋环境中金属的腐蚀与防护
海洋环境中金属的腐蚀与防护
海洋环境中金属的腐蚀与防护
钢铁在海洋环境中的腐蚀-远远高于在陆地环境
海洋气候变化大,空气中富含盐雾 飞溅区不断受到海浪冲击和干湿交替 海水中盐分,氧气,温度,海生物对钢铁的重腐蚀
海洋环境中金属的腐蚀与防护
海水中的腐蚀
海水是具有多种盐类的天然电解质溶液, 其中还含有海生物、悬浮泥沙、溶解的气体 和腐烂的有机物等。
海洋环境中金属的腐蚀与防护
防护方式:
• 阴极保护
A. 牺牲阳极保护 - 船用牺牲阳极有两大种类:锌合金 和铝合金
B. 外加电流保护 - 外加电流保护是以直流电源通过辅 助阳极对船体施加保护电流,使船体成为阴极并获 得极化、免受腐蚀的一种保护技术。
海洋环境中金属的腐蚀与防护
金属的电极电位: 铜 +0.34
海洋环境中金属的腐蚀与防护
植物性海生物
动物性海生物
海洋环境中金属的腐蚀与防护
飞溅区(水线部位)的腐蚀
飞溅区(水线部位)由于受海水的周期浸泡,经常处于干湿交替的 状态。大大增加了腐蚀介质的侵蚀性,加速了钢板表面的供氧和 腐蚀的速度(钢作牺牲阳极)。同时由于腐蚀产生的二价铁,在潮湿的 空气中剧烈氧化变成三价铁,其还原过程又加速了钢板的腐蚀(钢作 为还原剂)。
海洋环境中金属的腐蚀与防护
低碳钢和低合金钢在海水中的腐蚀速度
试验条件 腐蚀深度(mm/a)
全浸区
A3 0.096
16Mn 0.086
16MnCu 0.090
飞溅区
0.391
0.391
0.337
大气区
0.057
海洋环境中金属的腐蚀与防护
钢质船舶在海洋中 的腐蚀是不可避免 的,但是其腐蚀速 度则是可以控制的 。如果能将其腐蚀 速度控制在原来的 十分之一,那么它 的寿命将是原来的 十倍。

海洋腐蚀环境的速度

海洋腐蚀环境的速度
朝向太阳的一面相比,背向太阳面的金属材料尽管避开太阳光直射,但温度较低,湿润程度更高使腐蚀更为严重。 综上所述,如要使用的铜带能达到在海洋气候下保证一定的耐腐蚀性,我建议: 直接使用涂锡铜带来生产海洋船舶上的配套设备,现在国内已有好多厂家在使用涂锡铜带生厂船用换热器,比如:基伊埃,澳森,迪峰,上京奥太华,上海元和等机械设备制造商。 锡是一种银白色的金属,质地柔软,有高度的延展性,容易被抛光刷亮,加热融化。它是无毒金属,在食品工业中被广泛利用。此外,可焊性好,在空气中几乎不变色,在硫酸、硝酸、盐酸的稀溶液中几乎不溶解,因此铜引线、焊片、与火药和橡胶接触的零件常采用镀锡?。按电解液的酸碱度来分,镀锡可分为酸性镀锡和紫铜箔碱性镀锡。酸性镀锡的阴极电流效率高,接近100%,沉积速度快,整平性好,外观漂亮耐久,有很好的防腐装饰作用。紫铜箔碱性镀锡的镀层与基体金属的结合力好,对镀前的清洗工作要求不高,镀液的分散能力极强且不需要添加有机添加剂。因此,在电力电容器行业中,常用紫铜碱性镀锡的方法来对紫铜箔进行电镀。紫铜箔镀锡后冲压成引线片插入在芯子的薄膜中,镀锡的一个作用是防止裸露的铜催化的老化;另一个作用是提高铜的可焊性。
水中的溶解度主要取决于海水的盐度和温度,随海水盐度增加或温度升高,氧的溶解度降低。含氧量增加有利于钝化膜的形成和修补,使钝化膜的稳定性提高,点蚀和缝隙腐浊的倾向减小。 3 ﹑CO2、碳酸盐的影响 海水中的CO2主要以碳酸盐和碳酸氢盐的形式存在,并以碳酸氢盐为主。CO2气体在海水中的溶解度随温度、盐度的升高而降低,随大气中CO2气体分压的升高而升高。海水中的碳酸盐对金属腐蚀过程有重要影响,碳酸盐通过pH值的增大,在金属表面沉积形成不溶的保护层,从而对腐蚀过程起抑制作用。 4﹑温度的影响 海的洋环境中温度随着时间、空间上的差异会在一个比较大的范围变化。表层海水温度还随季节而呈周期性变化。温度对海水腐蚀的影响是复杂的。温度升高,会加速金属的腐蚀。正常海水含氧量下,温度是影响腐蚀的主要因素。这是因为含氧量足够高时,控制阴极反应速度的是氧的扩散速度,而不是含氧量。在海洋环境中对金属钝化,温度升高,钝化膜稳定性下降,点蚀、应力腐蚀和缝隙腐蚀的敏感性增加。 5﹑光照条件 铜在光照下会促进铜金属表面的光敏腐蚀反应及真菌类生物的生物活性,这就为湿气和尘埃在金属表面贮存并腐蚀提供更大的可能性。海洋环境中的材料背阳面比朝阳面腐蚀更快。这是因为与

海洋环境腐蚀特点及激光熔覆技术在海洋防腐中的应用

海洋环境腐蚀特点及激光熔覆技术在海洋防腐中的应用

海洋环境腐蚀特点及激光熔覆技术在海洋防腐中的应用摘要:详细分析了海洋中各个区域的腐蚀特点。

介绍了激光熔覆技术在海洋设备构件防腐中的应用以及此技术在应用上出现的问题。

关键字:海洋腐蚀;金属构件;激光熔覆引言海洋中蕴藏着丰富的自然资源,海洋的开发不仅具有重要的经济意义,更能体现一个国家的科技水平与科研能力。

现今,随着海洋开发力度的增加,海底石油输送管道、深海钻井平台、海上跨海大桥等海上产业设施数量逐年上升[1]。

海洋环境恶劣的腐蚀特点,必然会对海上金属构件产生极其严重的腐蚀。

据统计,2016年世界上因腐蚀产生的经济损失占全球国民生产总值的3.4%,海洋构筑物的腐蚀占到其中的三分之一[2]。

因此,对海洋环境腐蚀特点充分认识以及选择合适的方法对海上金属构件进行防护具有特别的经济意义。

1.海洋环境腐蚀特点海水中含有大量的盐类,导电性良好,构成一种天然良好的电解质溶液,因而处于其环境中的金属构筑物会遭受特别严重的腐蚀。

若根据处于海洋环境中的特点不同分类,可将海洋腐蚀环境分为几个区域:大气区、飞溅区、潮差区、全浸区以及海泥区[3]。

1.1大气区海洋大气区指位于海平面以上的大气区域,这个区域中含有较高的盐分。

湿润的大气环境会在金属表面形成薄薄的一层含盐水膜,加速金属构件的腐蚀。

此区域的腐蚀性受大气中含盐量、温度、光照等条件影响[4]。

1.2飞溅区海洋飞溅区指处于海平面以上,受风浪飞溅影响的区域[5],氧气含量高、受海浪击打且干湿交替[6]。

与其他区域相比较腐蚀情况最为严重,一方面金属表面干湿交替,富含大量氧气,发生氧去极化反应;另一方面,海浪的击打会对金属表面的防护层造成破坏,使得防护措施失效,发生腐蚀[7]。

1.3潮差区海水潮差区指因海水潮汐作用而发生干湿交替变化的区域,与飞溅区类似,此区域氧气含量大,干湿交替[8]。

由于潮差周期大,高度变化大,钢结构在涨潮时受海浪海水共同作用,落潮时,露出海面部分又会有残存海水液膜,随露出时间延长而逐渐减薄,在减薄乃至干燥过程中形成盐沉积以及过饱和海水液膜,腐蚀规律较为复杂[9]。

金属海水腐蚀

金属海水腐蚀
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
➢ 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

海洋平台腐蚀特点及防腐分析

海洋平台腐蚀特点及防腐分析

海洋平台腐蚀特点及防腐分析海洋平台防腐措施可以有效延长使用寿命,为海上安全运行提供有力保障。

通过分析海洋平台腐蚀特点及相应的防腐措施,旨在为防腐技术在平台防腐工程中的应用提供参考。

标签:海洋;平台;防腐1 海洋平台腐蚀特点海洋平台处于严酷的工作环境中,长期面临腐蚀危害。

海洋平台的主要结构材料为钢铁,海洋大气中水分含量较大,氯化钠微粒会在钢铁表面形成有强腐蚀性的水膜。

空气中的某些强腐蚀性介质如二氧化硫,溶于钢铁表面的水膜中,加大了水膜的腐蚀性。

海洋平台的飞溅区是一个特殊的腐蚀环境,在这一区域,平台表面会受到海水的周期冲击润湿[1]。

这种干湿变换的情况,加重了该区域的腐蚀状况。

海洋平台的水下部分,焊缝部位容易出现电化学腐蚀。

2 涂层防腐涂层防腐措施是海洋平台防腐技术中比较常见的方式之一,主要通过隔断平台钢结构与腐蚀介质实现防腐工作。

涂层的防腐蚀作用可归纳为以下几点:第一,性能优良的涂料可抑制水、氧、二氧化碳等物质透过涂层接触钢结构,并可以抑制微生物活动,减少微生物的附着污损。

第二,由于钢结构在海水中会出现电化学腐蚀,而涂层可通过抑制阳极金属离子在腐蚀介质中的溶解和阴极的放电现象,起到保护作用。

为了实现较好的涂装效果,在喷涂之前,应该对平台表面进行洁净度检查,并将表面残留物及杂质清除。

可以采用喷砂除锈,不方便喷砂的区域,可进行刮刀手动除锈,然后用压缩空气吹扫,并需要涂抹防护底漆。

如对旧涂层进行修缮涂装,则要根据旧涂层的状态,确定表面处理的方法。

轻度缺陷用刮刀和砂纸等打磨处理即可,中等缺陷要采用动力工具打磨光滑,而情况严重的区域,则要采用喷砂处理方式。

高性能涂料对表面光滑度的要求,要高于普通的油性涂料。

防锈漆的附着性能及渗水性能是关键参数,所含成分应避免电化学腐蚀,并且干燥后弹性良好,保证不开裂,不剥落。

采用上述处理,可以保证涂装的质量,减少平台表面腐蚀性。

海洋平台的使用时限及其特殊的作业环境,会对涂装的整理质量要求产生影响。

海水腐蚀及其防护方法

海水腐蚀及其防护方法

海水腐化及其防护办法摘要:海水是含盐浓度很高的自然电解质,是自然腐化剂中腐化性最强的介质之一.我们太多的装备因为海水的腐化性而被破坏,包含军工机械.海上钻台.淡化装备.海水管道.船埠运输机械以及海边娱乐举措措施等,所以海水防腐不容疏忽.本文介绍了海水腐化的原因和特色,对海水腐化的影响身分和防护办法进行了剖析和评论辩论.症结词:原因,特色,影响身分,防护海水腐化是指材料(主如果金属构件)在海洋情形中产生的腐化.海水水质的重要特色: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,随水深的增长,海水含盐量约有增长;海水中的盐重要为氯化物,占总盐量的88.7%;海水呈微碱性,pH值接近8.当当代界生齿剧增.资本缺乏.情形恶化,海洋失去极其丰硕的资本可供人类开辟并将有力的推进世界经济的可中断成长.金属腐化因为其隐藏性.迟缓性.自觉性.自催化性经常被人们疏忽,查找最佳有效的防腐化和掌握腐化办法,已成为当代材料范畴最重要的课题之一.本文对海水腐化的原因.特色.影响身分和防护办法进行了介绍和研讨.(一)电化学腐化海水是庞杂的电解质溶液,并溶有必定量的氧,电化学腐化道理对海水腐化是实用的,并且大多半金属材料在海水中都属于去极化腐化,即氧是海水腐化的去极化剂.海水腐化速度重要为阴极氧的去极化所掌握,在这种情形下腐化速度由氧到达金属概况的扩漫步调所掌握.一种金属浸在海水中,因为金属及合金概况成分不平均性,相散布不平均性,概况应力应变的不平均性,以及其他微不雅不平均性,导致金属与海水界面上电极电位散布的微不雅不平均性.金属概况就会形成很多个腐化微电池,就会消失阴极区和阳极区.例如碳钢在海水中电池腐化反响: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,在海水中当统一金属材料概况温度不合.氧含量不合或受应力不合还会产生宏电池腐化.焊接材料与基材之间物理化学性质差别时也会产生宏电池腐化.当两种不合金属材料浸在海水中并互相接触的情形下就会产生另一种宏电池腐化—电偶腐化.故海水腐化是典范的电化学腐化.(二)微生物腐化海洋中生计着多种动植物和微生物,它们的性命运动会转变金属海水界面的状况和介质性质,对腐化产生不成疏忽的影响.海生物的附着会引起附着层表里的氧浓度差电池腐化.某些海生物的发展会破坏金属概况的涂料等呵护层.防腐涂料在波浪和水流的感化下,可能引起涂层的剥落.在附着生物逝世后粘附的金属概况上,锈层以下以及海泥里,都是缺氧情形,会促进厌氧的硫酸盐还原菌的滋生,引起轻微的微生物腐化,使钢铁的腐化加快.海水是典范的电解质溶液,其腐化有如下特色:(1)因为海水的电导率很大,海水腐化的电阻性阻滞很小,所以海水腐化中金属概况形成的微电池和宏不雅电池都有较大的活性.海水中不合金属接触时很轻易产生电偶腐化,即使两种金属相距数十米,只要消失电位差并实现电衔接,就可产生电偶腐化.(2)因海水中氯离子含量很高,是以大多半金属,如铁.钢.铸铁.锌.镉等,在海水中时不克不及树立钝态的.海水腐化进程中,阳极的极化率很小,因而腐化速度相当高.(3)海水中易消失小孔腐化,孔深也较深.(4)中性海水消融氧较多,除镁及其合金外,绝大多半海洋构造材料在海水中腐化都是由氧的去极化掌握的阴极进程.一切有利于供氧的前提,如波浪.飞溅.增长流速,都邑促进氧的阴极去极化反响,促进钢的腐化.影响海水腐化的身分一般有海水含盐量,温度,溶氧量,pH值,流速与波浪,海生物等.(一)含盐量海水的盐度摇动直接影响到海水的比电导率,比电导率又是影响金属腐化速度的一个重要身分,同时因海水中含有大量的氯离子,破坏金属的钝化,所以许多金属在海水中遭到轻微腐化.盐类以Cl为主,一方面:盐浓度的增长使得海水导电性增长,促进了阳极反响,使海水腐化性很强;另一方面:盐浓度增大使消融氧浓度降低,超出必定值时金属腐化速度降低.(二)温度海水表层温度可由0℃增长到35℃,随海水深度增长,水温降低,表层海水温度还随季候而周期性变更,海底温度变更很小.温度对海水腐化的影响是庞杂的.从动力学方面斟酌,温度升高,会加快金属的腐化.另一方面,海水温度升高,海水中氧的消融度降低,同时促进呵护性碳酸盐的生成,这又会减缓钢在海水中的腐化.但在正常海水含氧量下,温度是影响腐化的重要身分.这是因为含氧量足够高时,掌握阴极反响速度的是氧的集中速度,而不是含氧量.对于在海水中钝化的金属,温度升高,钝化膜稳固性降低,点蚀.应力腐化和裂缝腐化的迟钝性增长.(三)溶氧量海水腐化是以阴极氧去极化掌握为主的腐化进程.海水中的含氧量是影响海水腐化性的重要身分.在恒温海水中,随消融氧浓度的增长,氧集中到金属概况的含量及阴极区极化速度也增长,从而导致腐化速度增长.对于能形成钝化膜的金属,含氧量恰当增长有利于钝化膜的形成和修补,使钝化膜的稳固性进步,有助于防止腐化的进一步进行.海水的溶氧量随季候温度的变更而变更.(四)pH值海水pH在7.28.6之间,为弱碱性,对腐化影响不大.海水中除了氧和氮之外,还溶有二氧化碳,海洋生物的新陈代谢感化以及动植物逝世亡分化的碳酸盐,都与pH有关.pH升高有利于克制海水腐化,并易产生钙镁沉淀物附着在材料概况,对材料的阴极呵护有利,但也可能加剧局部腐化.(五)流速[1]流速增长,金属腐化速度增长.海水对金属概况有冲蚀感化,当流速超出某一临界流速时,金属概况的腐化产品膜被冲刷掉落,金属概况同时受到磨损,这种腐化与磨损结合感化,使钢的腐化速度急剧增长.对于在海水中能钝化的金属,如不锈钢.铝合金.钛合金等,海水流速增长会促进其钝化,可进步耐蚀性.(六)微生物海生物对腐化的影响很庞杂,因为它附着的种类和程度不合,对材料的腐化程度就不合.大型海生物的附着发展增长了船的进步阻力,降低航速,增长船的振动和燃料消费,降低船的货运量.污损生物的滋生也会引起船舶或海上建筑防腐化呵护层的破坏,加快金属构件的腐化.当概况被完全笼罩时,可使腐化速度降低,而当概况局部被笼罩时,往往会使局部腐化加剧.海水腐化的防护办法重要有电化学呵护.形成呵护层.改良金属的本质.改良腐化情形等[2].(一)电化学呵护办法电化学呵护办法有外加电流呵护法和就义阳极呵护法.外加电流法是将被呵护的金属与另一附加电极作为电解池的南北极,被呵护金属为阴极,如许就使被呵护金属免受腐化.就义阳极呵护法是将生动金属或其合金连在被呵护的金属上,形成一个原电池,这时生动金属作为电池的阳极而被腐化, 基体金属作为电池的阴极而受到呵护.(二)形成呵护层在概况喷/衬.镀.涂上一层耐蚀性较好的金属或非金属物资以及将被呵护概况进行磷化.氧化处理,使被呵护概况与介质机械隔离而降低.一般采取电镀,也有效熔融金属浸镀或喷镀,或者直接从溶液中置换金属进行化学镀等.应用笼罩层防止金属腐化时,对笼罩层的根本请求:①构造慎密,完全无孔,不透介质②与根本金属有优越的结合力③高硬度.高耐磨.散布平均(三)改良金属的本质和腐化情形经由过程合金处理和锻造淬火可以转变金属的成分,有效地进步了其耐磨耐腐化机能,从而减小了海水腐化.经由过程应用缓蚀剂.削减腐化介质的浓度,除去介质中的氧,掌握情形温度.湿度等转变腐化情形的办法能有效的减慢金属在海水中的腐化速度.(四)微生物腐化的防护[3](1)微生物克制剂:微生物克制剂有两类,即杀菌剂和抑菌剂.(2)除去代谢物资:从一个体系中除去一种重要的代谢物资,可以掌握细菌的运动.(3)防止缺氧前提:氧可以克制硫酸盐还原菌的运动,停止水系的强烈曝气可以防止水箱等体系的厌氧细菌腐化,水涝泥土的排水可以减轻埋设管道的腐化.(4)还可以经由过程掌握PH,应用呵护性涂料,阴极呵护等措施削弱微生物对金属的腐化.海洋腐化的防护,可以进步材料的防腐化机能,从而延伸海上各类装备的应用寿命.实行有效的防护海洋腐化的办法可以大大削减因为腐化而带来的经济损掉.我信任经由过程不竭的研讨与尽力,我们必定可以取得海洋腐化防护的伟大冲破.参考文献:[1]雒娅楠.海洋情形中金属材料现场电化学检测及冲刷腐化研讨[D].天津学报.[2]陈克忠.《金属概况防腐化工艺》.化学工业出版社[3]邢晓夏,刘均洪. 生物腐化的研讨进展[J].化学工业与工程技巧,,(2).。

海水腐蚀原理及海洋防腐对策分析

海水腐蚀原理及海洋防腐对策分析

海水腐蚀原理及海洋防腐对策分析海水是一种含有多种盐类的电解质溶液,含盐总量约30%,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。

其主要特点是海水中氯离子含量很大。

因此大多数金属在海水中阳极极化阻滞很小,腐蚀速率相当高;海浪、飞溅、流速等这些利于供氧的环境条件,都会促进氧的阴极去极化反应,促进金属的腐蚀海水电导率很大,所以不仅腐蚀微电池活性大,宏电池的活性也很大。

海水中不同金属相接触时,很容易发生电偶腐蚀。

即使两种金属相距数十米,只要存在电位差,并实现电联结,就可能发生电偶腐蚀。

海水中溶有大量以氯化钠为主的盐类。

海水的含盐量以盐度来表示。

盐度是指1000g海水中溶解的固体盐类物质的总质量(g)。

含盐量影响到水的电导率和含氧量。

因此对腐蚀有很大影响。

海水中所含盐分几乎都处于电离状态,这使得海水成为一种导电性很强的电解质溶液。

另外,海水中存在着大量的氯离子,对金属的钝化起着破坏作用,也促进了海水中金属的腐蚀。

对于在海水中的不锈钢和其它合金点蚀是常见的现象。

由于氧去极化腐蚀是海水腐蚀的主要形式,因此,海水中溶解氧的含量是影响海水腐蚀的主要因素。

随着盐度的增加和温度升高,溶解氧含量会降低。

因此在某一含氧量时会存着一个腐蚀速率的最大值。

在海水表层,大气中有足够的氧溶人海水中,海水中的腐蚀与含氧量成正比关系。

但是当海水中的含氧量达到一定值,可以满足扩散过程所需要时,含氧量的变化对腐蚀不足以产生明显的作用。

海水温度升高,氧的扩散速率加快,海水电导率增大,这加速了阴极和阳极的反应,即腐蚀的加速。

海水温度随着纬度、季节和深度的不同而变化。

海水的波浪和流速改变了供氧条件,使氧到达金属表面的速率加快。

金属表面腐蚀产物所形成的保护膜被冲掉,金属基体也受到了机械性损伤。

在腐蚀和机械力的相互作用下,金属腐蚀急剧增加。

海洋中生存着多种动植物和微生物,它们的生命活动会改变金属-海水界面的状态和介质性质,对腐蚀产生不可忽视的影响。

提高金属的耐大气耐海水腐蚀方法1351668--刘雷

提高金属的耐大气耐海水腐蚀方法1351668--刘雷

一、金属在大气中的腐蚀金属材料或构筑物在大气条件下发生化学或电化学反应引起材料的破损称为大气腐蚀。

1.1 大气腐蚀的分类主要参与大气腐蚀过程的是氧和水气,其次是二氧化碳。

根据金属表面的潮湿程度的不同,把大气腐蚀分为三类:1)干大气腐蚀特点:在金属表面不存在液膜层;在金属表面形成不可见的保护性氧化膜(1-10nm)和某些金属失泽现象。

2)潮大气腐蚀特点:金属在相对湿度小于100%的大气中,表面存在肉眼看不见的薄的液膜层(10nm-1um)。

3)湿大气腐蚀特点:金属在相对湿度大于100%,如水分以雨、雾、水等形式直接溅落在金属表面于上,表面存在肉眼可见的水膜(1um-1mm)。

1.2腐蚀原因与机理下图是水膜厚度与腐蚀速度的关系曲线。

在薄的液膜条件下,大气腐蚀的阳极过程受到较大阻滞,因为氧更容易到达金属表面,生成氧化膜或氧的吸附膜,使阳极处于钝态。

阳极钝化及金属离子化过程困难是造成阳极极化的主要原因。

当液膜增厚,相当于湿的大气腐蚀时,氧到达金属表面有一个扩散过程,因此腐蚀过程受氧扩散过程控制。

影响大气腐蚀的几个主要因素:湿度、大气成分等。

*湿度:是决定大气腐蚀类型和速度的一个重要因素。

每种金属都存在一个腐蚀速度开始急剧增加的湿度范围,人们把大气腐蚀速度开始剧增时的大气相对湿度值称为临界湿度。

对于铁、钢、铜、锌,临界湿度约在70-80%之间。

*大气成分:大气的成分很复杂,尤其S02、H2S、NaCl。

2、防止大气腐蚀的方法:*提高金属材料的耐蚀性,在碳钢中加入Cu、Cr、Ni及稀土元素可提高其耐大气腐蚀。

*采用有机和无机涂层及金属镀层。

*采用气相缓蚀剂。

*降低大气湿度。

(主要用于仓储金属制品的保护)*另外,合理设计构件,防止缝隙中存水,去除金属表面上的灰尘等都有利于防蚀。

尤其要开展环境保护,减少大气污染,这不仅有利于人民健康,而且对延长金属材料在大气中的使用寿命也是相当重要的。

二、金属在海水中的腐蚀2.1、影响海水腐蚀的重要因素盐类海水中溶解氧海洋生物和腐烂的有机物海水的温度、流速PH值2.2防止腐蚀的措施1)研制和应用耐海水腐蚀的材料。

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海水、海洋大气中的金属腐蚀1、海水水质的主要特点含盐量高,盐度一般在35g/L左右;腐蚀性大;海水中动、植物多;海水中各种离子组成比例比较稳。

pH变化小,海水表层pH在8.1~8.3范围内,而在深层pH则为7.8左右。

2、海水腐蚀的特点海水腐蚀为电化学腐蚀;海水腐蚀的阳极极化阻滞对大多数金属(铁、钢、铸铁、锌等)都很小,因而腐蚀速度相当大;海水氯离子含量很高,Cl-破坏钝化膜,因此大多数金属在海水中不能建立钝态,在海水中由于钝化的局部破坏,很容易发生空隙和缝隙腐蚀等局部腐蚀。

不锈钢在海水中也遭到严重腐蚀;多数金属阴极过程为氧去极化作用,少数负电性很强金属(Mg)及合金腐蚀时发生阴极氢去极化作用;海水电导率很大,海水腐蚀电阻性阻滞很小,所以海水腐蚀中不仅腐蚀微电池的活性大,腐蚀宏电池的活性也很大。

海水的电阻率很小,因此异种金属接触能造成的显着的电偶腐蚀。

其作用强烈,作用范围大。

3、海水腐蚀的影响因素3.1盐类及浓度盐度是指100克海水中溶解的固体盐类物质的总克数。

一般在相通的海洋中总盐度和各种盐的相对比例并无明显改变,在公海的表层海水中,其盐度范围为3.20%~3.75%,这对一般金属的腐蚀无明显的差异。

但海水的盐度波动却直接影响到海水的比电导率,比电导率又是影响金属腐蚀速度的一个重要因素,同时因海水中含有大量的氯离子,破坏金属的钝化,所以很多金属在海水中遭到严重腐蚀。

盐类以Cl-为主,一方面:盐浓度的增加使得海水导电性增加,使海水腐蚀性很强;另一方面:盐浓度增大使溶解氧浓度下降,超过一定值时金属腐蚀速度下降。

3.2 pH值海水pH在7.2-8.6之间,为弱碱性,对腐蚀影响不大。

3.3碳酸盐饱和度在海水pH条件下,碳酸盐达到饱和,易沉积在金属表面形成保护层。

若未饱和,则不会形成保护层,使腐蚀速度增加。

3.4含氧量海水腐蚀是以阴极氧去极化控制为主的腐蚀过程。

海水中的含氧量是影响海水腐蚀性的重要因素。

氧在海水中的溶解度主要取决于海水的盐度和温度,随海水盐度增加或温度升高,氧的溶解度降低。

如果完全除去海水中的氧,金属是不会腐蚀的。

对碳钢、低合金钢和铸铁等,含氧量增加,则阴极过程加速,使金属腐蚀速度增加。

但对依靠表面钝化膜提高耐蚀性的金属,如铝和不锈钢等,含氧量增加有利于钝化膜的形成和修补,使钝化膜的稳定性提高,点蚀和缝隙腐浊的倾向减小。

含氧量增加,金属腐蚀速度增加;对于能形成钝化膜的金属,含氧量适当增加,有助于防止腐蚀的进一步进行。

3.5温度一方面:温度升高,腐蚀速度加快。

另一方面:温度升高,氧在海水中溶解度下降,引起腐蚀速度减小海水的温度随着时间、空间上的差异会在一个比较大的范围变化。

从两极到赤道,表层海水温度可由0℃增加到35℃,海底水温可接近0℃,表层海水温度还随季节而呈周期性变化。

温度对海水腐蚀的影响是复杂的。

从动力学方面考虑,温度升高,会加速金属的腐蚀。

另一方面,海水温度升高,海水中氧的溶解度降低,同时促进保护性碳酸盐的生成,这又会减缓钢在海水中的腐蚀。

但在正常海水含氧量下,温度是影响腐蚀的主要因素。

这是因为含氧量足够高时(实测值为5?mL/L以上),控制阴极反应速度的是氧的扩散速度,而不是含氧量。

对于在海水中钝化的金属,温度升高,钝化膜稳定性下降,点蚀、应力腐蚀和缝隙腐蚀的敏感性增加。

3.6流速流速增加,金属腐蚀速度增加。

海水腐蚀是借助氧去极化而进行的阴极控制过程,并且主要受氧的扩散速度的控制,海水流速和波浪由于改变了供氧条件,必然对腐蚀产生重要影响。

另一方面,海水对金属表面有冲蚀作用,当流速超过某一临界流速wc时,金属表面的腐蚀产物膜被冲刷掉,金属表面同时受到磨损,这种腐蚀与磨损联合作用,使钢的腐蚀速度急剧增加。

对于在海水中能钝化的金属,如不锈钢、铝合金、钛合金等,海水流速增加会促进其钝化,可提高耐蚀性。

3.7海生物的影响海生物在大多数情况下是加大腐蚀的,尤其是局部腐蚀。

海水中叶绿素植物可使海使周围海水酸性加大,海生物死亡、腐烂可产生酸性水中含氧量增加,海生物放出的CO2物质和HS,这些都可使腐蚀加速。

此外,有些海生物会破坏金属表面的油漆或镀层,有2些微生物本身对金属就有腐蚀作用。

4、海洋大气腐蚀大气腐蚀基本上属于电化学性腐蚀范围。

它是一种液膜下的电化学腐蚀,和浸在电解质溶液内的腐蚀有所不同。

由于金属表面上存在着一层饱和了氧的电解液薄膜,使大气腐蚀以优先的氧去极化过程进行腐蚀。

另一方面在薄层电解液下很容易造成阳极钝化的适当条件,固体腐蚀产物也常以层状沉积在金属表面,因而带来一定的保护性。

例如,钢中含有千分之几的铜,由于生成一层致密的、保护性较强的锈膜,使钢的耐蚀性得到明显改善。

海洋大气是指在海平面以上由于海水的蒸发,形成含有大量盐分的大气环境。

此种大气中盐雾含量较高,对金属有很强的腐蚀作用。

与浸于海水中的钢铁腐蚀不同 ,海洋大气腐蚀同其它环境中的大气腐蚀一样是由于潮湿的气体在物体表面形成一个薄水膜而引起的。

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。

普通碳钢在海洋大气中的腐蚀比沙漠大气中大50倍~100倍。

除了在强风暴的天气中,在距离海岸近的大气中的金属材料,特别是在距海岸200m以内的大气区域中,强烈的受到海洋大气的影响,离海岸24m处钢的腐蚀比240m处大12倍,海洋大气中金属材料腐蚀速率明显变化发.生在距海岸线 15 km到 25 km之间。

因此,海洋大气的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,海洋大气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面,钢铁腐蚀速度受到氧极化过程控制。

空气中所含杂质对大气腐蚀影响很大,海洋大气中富含大量的海盐粒子,这些盐粒子杂质溶于钢铁表面的水膜中,使这层水膜变为腐蚀性很强的电解质,加速了腐蚀的进行,与干净大气的冷凝水膜比,被海雾周期饱和的空气能使钢的腐蚀速度增加8倍。

5、海洋大气腐蚀的影响因素5.1 大气相对湿度海洋大气中相对湿度较大,空气的相对湿度都高于它的临界值。

因此海洋大气中的钢铁表而有腐蚀性水膜。

表面水膜的厚度对钢铁的海洋大气腐蚀有重要影响,它直接影响到钢铁腐蚀速率和腐蚀机理。

同一般的大气腐蚀相比,由于海洋大气环境具有高的湿度,钢铁表面通常存在较厚的水膜,随着水膜厚度的增加,腐蚀速度变大。

对于海洋大气环境的不同湿度,所形成的水膜也具有不同的厚度,因而在不同海域的海洋大气腐蚀形式也不完全相同。

对于日晒和风吹,钢铁表而的水膜厚度也会发生改变,从而改变钢铁表面大气腐蚀的过程。

腐蚀性水膜对钢铁发生作用的海洋大气腐蚀的过程,符合电解质中电化学腐蚀的规律。

这个过程是氧特别容易到达钢铁表而,钢铁腐蚀速度受到氧极化过程控制。

此外,海洋环境中的雨、雾、露中的水分通过不同的方式影响相对湿度,进而影响钢铁的大气腐蚀过程。

试验结果表明钢在相对湿度大于70%时腐蚀严重。

5.2大气含盐量海洋大气中因富含大量的海盐粒子,形成含有大量盐分气体的环境,这是与其它气体环境的重要区别。

这些盐粒子杂质溶于钢铁表面的水膜中,使这层水膜变为腐蚀性很强的电解质,加速了腐蚀的进行,与干净大气的冷凝水膜比,被海雾周期饱和的空气能使钢的腐蚀速度增加8倍。

海洋大气区海盐的沉积随风浪条件、距离海面的高度和在空气中暴露时间的长短等因素有关。

随着海岸线向内陆的扩展,大气中盐雾含量逐渐降低,海洋大气腐蚀现象会相对减弱直至过渡到一般的大气腐蚀环境。

5.3干湿交替的影响暴露于海洋大气环境下的金属材料表面常常处于干湿交替变化的状态中,干湿交替导致金属表面盐浓度较高从而影响金属材料的腐蚀速率干湿交替变化的频率受到多种因素的影响。

空气中的相对湿度通过影响金属表面的水膜厚度来影响干湿交替的频率。

日照时间如果过长导致金属表面水膜的消失,降低表面的润湿时间,腐蚀总量减小。

另外降雨、风速对金属表面液膜的干湿交替频率也有一定的影响。

在海洋大气区金属表面常会有真菌和霉菌沉积,这样由于它保持了表面的水分而影响干湿交替的频率从而增强了环境的腐蚀性。

5.4光照条件光照条件是影响材料海洋大气腐蚀的重要因素。

光照会促进铜及铁金属表面的光敏腐蚀反应及真菌类生物的生物活性,这就为湿气和尘埃在金属表面贮存并腐蚀提供更大的可能性。

在热带地区金属受到日光的强烈照射,同时珊瑚粉尘和海盐混合在一起使金属的腐蚀极为严重。

另外,海洋大气中的材料背阳面比朝阳面腐蚀更快。

这是因为与朝向太阳的一面相比,背向太阳面的金属材料尽管避开太阳光直射、温度较低,但其表面尘埃和空气中的海盐及污染物未被及时冲洗掉,湿润程度更高使腐蚀更为严重。

5.5大气温度不同海域由于温度及其它环境因素的差异,海洋大气的腐蚀性差异较大。

海洋大气腐蚀环境的温度及其变化通过影响金属表而的水蒸汽的凝聚、水膜中各种腐蚀气体和盐类的溶解度、水膜的电阻以及腐蚀电池中的阴、阳极过程的腐蚀速度来影响金属材料的海洋大气腐蚀。

在一般的大气环境中由于相对湿度低于金属临界相对湿度,在温度升高的情况下由于环境干燥,金属的腐蚀仍然很轻微。

但是在海洋大气腐蚀环境中由于空气湿度大,常常高于金属的临界相对湿度,温度的影响十分明显,温度升高使海洋大气腐蚀明显加剧。

对于一般的化学反应,温度每升高10℃,反应速度提高到2倍。

所以同一地区的季竹变化会影响腐蚀速度。

温度越高,腐蚀性越强一般热带海洋大气的腐蚀性最强温带海洋大气次之温度较低的南北极最弱。

6、下面着重说一下湿度和温度的影响大气腐蚀速度与水膜厚度如图所示Ⅰ区—干大气腐蚀Ⅱ区—潮大气腐蚀Ⅲ区—湿大气腐蚀Ⅳ—金属零件表面水膜厚超过1mm,相当于金属全浸在水中的腐蚀,随水膜厚度进一步增加,金属的腐蚀速度不再变化。

区域I:在大气湿度特别低的情况下,金属表面只有几个分子层厚的附着水膜,没有形成连续的电解液,腐蚀速度很小,相当于干大气腐蚀。

区域Ⅱ:随着大气湿度的增加,金属表面液膜层厚度也逐渐增加,形成连续电解液膜层,(几十或几百个水分子层厚),但膜薄氧易于扩散进入界面,发生电化学腐蚀。

此区腐蚀速度急剧增加,相当于潮的大气腐蚀。

区域Ⅲ:水膜厚可达几十至几百微米,为湿的大气腐蚀区。

随着液膜的增厚,氧的扩散阻力加大,因而腐蚀速度也相应降低。

区域Ⅳ:当金属表面水膜变得更厚,如大于1mm时,已相当于全浸在电解液中的腐蚀情况,腐蚀速度已基本不变。

一般环境的大气腐蚀大多是在Ⅱ、Ⅲ区进行的。

但应当指出的是,随着气候条件和相应的金属表面状态的变化,各种腐蚀形式可以相互转换。

对于某些金属来说,大气腐蚀强烈地受到温度和大气中水分含量的影响,湿度的波动和大气尘埃中的吸湿性杂质容易引起水分冷凝,在含有不同数量污染物的大气中,金属都有一个临界相对湿度,超过此值,腐蚀速度会突然增加。

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