1.7海水腐蚀试验评定方法
17海水腐蚀试验评定方法PPT课件
3Hale Waihona Puke 实验室试验优点周期短 节省费用 试验条件容易控制 试验结果重现性好
4
实验室试验缺点
与实际情况差异大－－－很难模拟实际的材 料因素、环境因素和时间因素的综合影响
不能用实验室的结果推算结构的耐蚀寿命， 只能对材料性能或防护效果作相对比较。
5
实验室试验适用情况
适用于研究腐蚀机理、腐蚀规律、腐蚀失效 原因及材料的初步筛选
Questions And Answers
15
谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
海水腐蚀试验评定方法
腐蚀失效分析
腐蚀试验研究以实现
耐腐蚀寿命估算
腐蚀机理研究
1
腐蚀试验类型
实验室试验 现场试验 实物试验
2
实验室试验
在实验室内用小试样和人工配制的介质，在人为控制的 环境下所进行的试验
模拟实际介质和环境条件下进行“人工海水浸泡试验”－－实验室 模拟试验
采取一些化学或电化学加速腐蚀措施－－实验室加速试验
10
实物试验
用待测材料制成实际部件、设备或小型试验 装置，在现场使用条件下做腐蚀试验
11
实物试验优点
能如实反映材料的实际使用状态和实际环境 介质条件
用于选材、研制新材料的最终评定 估算材料的使用寿命
12
实物试验的缺点
周期长 费用大
海底管线腐蚀缺陷检测
海底管线腐蚀缺陷检测与评价技术摘要作为海上油气运输的大动脉，海底管线发挥着越来越重要的作用。
腐蚀严重影响海底管线的使用寿命，使其损坏率逐年增大，泄漏和断裂破坏事故逐渐增多。
及时对管道的腐蚀缺陷进行检测并发现管道存在的潜在隐患，对于海上油气的安全生产是极为重要的。
本文主要简述了海底管道的腐蚀因素及主要形式，并重点介绍了用于管道腐蚀缺陷检测及评价的多种技术。
Submarine pipeline corrosion defect inspection andevaluation of technologyAbstractAs the main artery of the offshore oil and gas transportation,The subsea pipeline to play an increasingly important role.Corrosion seriously affect the the service life of the subsea pipeline, so the failure rate is increasing year by year,Leakage and fracture damage accidents increased gradually.Timely inspection of pipeline corrosion defects and found that the pipeline exists a potential hidden dangers，It is extremely important for the safety of offshore oil and gas production.This article briefly described factors of submarine pipeline corrosion and the main form,focus on introduce a variety of techniques of pipeline corrosion defect inspection and evaluation.关键词：海底管道；腐蚀；内检测技术；腐蚀评价0.引言作为海上油气运输的大动脉，海底管线发挥着越来越重要的作用。
第三章腐蚀试验的评定方法
2. 增重法 增重法在金属高温氧化中的的应用
在金属的高温氧化试验中，多数金属表面生成致密的氧化物膜，与 基体金属结合牢固，因而常常使用增重法。
将试样置于坩锅内的架子上，放入高温炉中加热到试验温度；试验 结束后将坩锅盖好，取出冷却，然后称重。计算增重腐蚀速度V+。
如果金属Me高温氧化符合反应方程：
nMe
1. 失重法
失重腐蚀速度的误差
主要是失重量W-，(因为面积S和试验时间t的误差很小)
W实测 W0 W1
W真正 W实测
Ws
Wm
未除净的腐蚀 产物的重量
损伤的金属 基体的重量
所以，为了减小失重腐蚀速度的误差，必须求得真正的失重 量。为此，清除腐蚀产物的方法非常重要。其基本要求是： 尽可能彻底地除去腐蚀产物，对基体金属的损伤尽可能小。
(3) 增重腐蚀速度和失重腐蚀速度一样，只适用于全面腐蚀，而且腐蚀破 坏均匀地分布在试样整个暴露表面上，所求出的腐蚀速度是整个试验期间 内的平均值。
注意：增重腐蚀速度对于金属腐蚀损坏的指示是间接的，要得到金属被
腐蚀掉的重量还需要经过换算。为了进行换算就必须了解腐蚀产物的组成； 但是腐蚀产物的组成有时是相当复杂的。
限
度和密度是更为重要的参数。失重法也不适用于应力腐蚀。
性
失重法评定的操作程序比较繁琐，费工费时，特别是需要处
理大量试样时，更是如此。清除腐蚀产物的方法和效果对结果
影响很大。
由于影响因素多，应使用平行试样，并对试验结果进行 统计分析。
重量法
Gravimetric Methods 2. 增重法 (weight gain)
电镜观察的应用：
在应力腐蚀试验和设备腐蚀破坏分析中，用扫描电镜和透 射电镜观察破裂断口，可以获得与断口实际形貌对应的图 象，为研究破裂原因和机理提供可靠的资料。
深海环境钢材腐蚀行为评价技术
第27卷第1期2007年2月中国腐蚀与防护学报Journa l of Ch i n ese Soc i ety for Corrosi on and Protecti onVol .27No .1Feb .2007定稿日期:2006212201基金项目:国家自然科学基金资助项目(50471009)作者简介:王佳,男,1948年生,博士,教授,研究方向为金属腐蚀与防护,腐蚀电化学深海环境钢材腐蚀行为评价技术王 佳1,2 孟 洁3 唐 晓1 张 伟1(1.中国海洋大学青岛266003;2.金属腐蚀与防护国家重点实验室沈阳110016;3.青岛大学青岛266071)摘要:采用电化学、人工神经网络和数据库方法研究了5种海洋工程钢材在5000m 深海环境中非现场腐蚀行为评价技术.结果表明,温度、溶解氧、盐度和pH 值是评价5种海洋工程钢材海水腐蚀行为的主要介质参数.根据这一结果,用人工神经网络技术建立了温度、溶解氧、盐度和pH 值与5种海洋工程钢材海水腐蚀速度的相关数据库MC M -CORRDB03,并采用WOA 海洋要素分布数据集建立了MC M -G OCE ANDB03全海域海水腐蚀参数数据库,进而使用MC M -C ORRDB03和MC M -G OCE ANDB03两个数据库评价了5种海洋工程钢材在5000m 深海环境腐蚀行为,证实了5种钢材均在700m 左右存在最低腐蚀速度,以及溶解氧对钢材深海腐蚀行为具有最主要的影响.结果表明,结合采用多种非现场方法可以可靠评价深海环境钢材的腐蚀行为.关键词:深海 腐蚀 钢材 评价中图分类号:TG17215 文献标识码:A 文章编号:100524537(2007)01200012071前言随着深海工程技术的发展,深海环境对金属材料的耐腐蚀性能的影响受到愈来愈多的关注.深海环境对材料结构和功能可靠性要求远远高于陆地和浅海,任何可能的材料腐蚀破坏现象在深海环境中都可能导致严重的工程事故,其损失远远超过腐蚀研究投资.系统研究深海环境中金属腐蚀行为特征,发展相应有效的检测与控制技术对在深海工程设施长期运行稳定性与安全可靠性具有重要意义.与浅海环境中金属腐蚀行为相比,深海环境中存在的巨大压力以及相关的温度、盐度、溶解氧、pH 值、氧化还原电位、生物污损、钙镁离子沉积和表面流速等环境状态的变化对深海环境金属腐蚀行为影响是一个尚未澄清的问题.随着深海工程的发展,许多人开始关注深海环境金属腐蚀问题.印度国家海洋技术研究所的Ven 2katesan R 等用实海挂片方法研究了碳钢在印度洋中500m 、1200m 、3500m 和5100m 深度的腐蚀行为[1],表明深海环境中氧浓度仍然是影响均匀腐蚀过程的主要因素,中碳钢在深海中的腐蚀速度随氧浓度降低而减小.美国海军实验室在2060m 深度进行了各种金属与合金腐蚀试验,发现该环境下钢材腐蚀速度与氧含量线性相关.他们还研究了中碳钢A I SI 1020在阿拉伯海1000m ～2900m 深处浸泡一年的腐蚀行为,发现其在2900m 深处的腐蚀速度;1000m 深的,并且认为腐蚀速度随深度变化在深海环境中小于浅海环境.从当前国内外研究结果来看,深海环境中各个环境参数相对稳定不变,其腐蚀速度主要与溶解氧含量成正比.由于溶解氧随深度下降,腐蚀速度也随深度增加逐渐降低.CO 2的影响仅为溶解氧的1/4以下,但它对钙镁离子沉积仍有一定影响.与浅海不同,深海环境中生物污损现象很弱,对腐蚀过程影响很小.因此,从均匀腐蚀来看,简单深海环境腐蚀环境主要特征是压力增大和影响腐蚀的因素稳定少变.但考虑到深水工程可能处于海底区域,温度和H 2S 含量会显著增加,局部腐蚀的可能性也会增加.深海工程防护技术面临的主要问题是缺乏深海工程材料腐蚀行为数据.实施深海环境材料腐蚀行为研究困难很大,深海实海腐蚀试验费用高昂,样品很难可靠回收.深海环境极为复杂,不仅操作困难,海流、内波、地震、海洋生物活动和渔业活动也会导致样品损失和试验失败.这也是尽管国内外都很重视这一工作但却很少实施的原因.本课题组近年来探索了使用海水状态参数评价钢材深海腐蚀行为的方法,提出了海洋工程钢材的深海腐蚀行为非现场评价技术,并获得了有价值的结果.为了评价深海环境腐蚀行为,首先研究了温度、溶解氧、盐度和pH 值的主要的海水腐蚀参数对5种海洋工程钢材腐蚀速度的影响,然后建立了海水腐蚀参数与海水腐蚀速度相关数据库,进而建立了全海域深海腐蚀参数数据库,并在此基础上计算2 中国腐蚀与防护学报第27卷Table1Compositi ons of5steels for offshore engineering(mass%)element3C A316Mn10MnP NbRe D36C01180106012001140132Si01300130014001200117Mn01320150116001800150P0140014501035010601035S01400130010300100450125Cr013001025001300100104Mo01001070001001320125N i013001300102013001015A l0010150101500Co010042000010053Cu013501035001300125Ti010530010201003430102V0100100010200102W0000010010Sn0000010014了海洋工程钢材深海腐蚀速度,评价了其深海腐蚀行为特征.2实验方法实验中所选用的5种海洋工程钢材主要成分见表1.柱状碳钢电极用环氧树脂密封,工作面积为017854c m21试验前依次经过260#～800#水磨砂纸打磨,丙酮清洗,超声波清洗.海水介质为过滤清洁青岛汇泉湾海水.使用YSI6600多参数水质监测仪测量温度、溶解氧含量、盐度、pH值等参数.用纯净N2和O2调节海水含氧量,用电热恒温水箱和冰块调节温度,用NaCl和蒸馏水调节盐度,用酸和Na OH溶液调节海水pH值.电化学测量用三电极体系,辅助电极为铂电极,参比电极使用饱和甘汞电极.极化曲线及阻抗谱(E I S)测量均使用Solartr on公司的SI1287恒电位仪和SI1260频率响应分析仪以及相应的分析软件CV ie w2和Z V ie w2.极化曲线测试扫描速度为011667mV/s,E I S测量频率范围101kHz～5mHz,交流激励信号幅值为5mV.3结果与讨论311海水环境中海洋工程钢材腐蚀行为与海水状态的相关性对于确定的材料状态和时间范围内,海洋环境中碳钢的腐蚀速度取决于影响腐蚀过程的温度、溶解氧、盐度、pH值、CO2、碳酸盐、流速和生物污损等海水状态参数.F i g.1The effect of oxygen content on the corr osi on rate of5steels at25℃F i g.2The effect of te mperature on the corr osi on rate of5steels其中流速可通过单独测定进行校正,CO2、碳酸盐和生物污损主要通过在金属表面长期形成的各种沉积层影响均匀和局部腐蚀速度,与腐蚀速度不存在简单的定量关系.为此,主要考察了温度、溶解氧、盐度和pH值对海洋工程钢材腐蚀行为的影响.氧是碳钢在海水中的腐蚀反应的阴极去极化剂,因而它在海水腐蚀中起了决定性的作用.图1是在25℃时不同含氧量的海水中测定的5种材料的腐蚀速度.显然,5种碳钢的腐蚀速度均随海水中含氧量的升高线性逐渐增大.溶解氧含量从1mg/L～14mg/L变化时,腐蚀电流密度从2μA/c m2增加到20μA/c m2～25μA/c m2,变化幅度达10倍以上.温度是影响海水腐蚀过程的重要的参数之一,提高温度会加速腐蚀反应.但随着温度上升,氧的溶解度下降,又会导致腐蚀反应速度下降.在不同影响因素作用下,腐蚀速度呈现极值行为(图2),碳钢的腐蚀速度先增后降,在23℃附近形成极大值.当温度在10℃～25℃之间变化时,5种钢材腐蚀速度从6μA/c m2增加到18μA/c m2,变化幅度为3倍.海水中含有大量溶解盐类,具有很高的电导率,相对于淡水,海水中腐蚀反应具有更小阻力.图3为1期王 佳等:深海环境钢材腐蚀行为评价技术3 测定的盐度对碳钢腐蚀速度的影响,发现碳钢的腐蚀速度随着盐度的变化在32‰～35‰自然海水的盐度附近出现一个极大值.其原因是盐度对腐蚀反应影响体现在两个方面,一方面随着盐度增大,海水的电导率增大,减小了溶液电阻,加快了电荷的迁移速度,增大了电极上阴阳极反应的作用范围,从而加速了腐蚀反应;另一方面随着盐浓度的增加,氧在水中的溶解度随盐效应增强而不断下降,度.,占主导,,,此时随着盐度增大腐蚀速度反而减小.如图3所示,两种相反作用导致碳钢腐蚀速度在34‰附近出现极大值,变化幅度小于3倍.图4为pH值对海水中碳钢的腐蚀速度影响关系曲线.随着pH值的升高,5种材料的腐蚀速度有不同程度的减低,在弱酸性条件下变化比较明显,在中性和弱碱性条件下变化比较平缓.pH降低后,碳钢的腐蚀速度显著增大,这不仅是析氢增加造成的,更为重要的是表面氧化膜溶解后金属表面对氧有更大亲和力,因而有利于氧的去极化.考虑到大洋海水pH值介于715～816之间[3],变化幅度很小,加之海水系统是一个强缓冲体系,因而pH值的变化对海水腐蚀行为影响通常都不大.综上所述,对上述5种钢材腐蚀行为影响较大的海水状态腐蚀参数为温度、溶解氧、盐度和pH 值,其中最重要的是温度、溶解氧和盐度,这3个参数的状态可以确定上述5种钢材主要腐蚀行为. 312工程钢材海洋腐蚀数据库前文结果表明,海水腐蚀因素对腐蚀行为的影响是复杂的.溶解氧和pH值影响可以用线性行为表达,而温度和盐度影响都出现复杂的极值行为.加之这些腐蚀因素之间存在较强的相互作用,具有很强的相关性,建立腐蚀速度和海水腐蚀因素之间的严格解析模型是相当困难的[4,5].处理这类复杂腐蚀数据需要采用复杂数据处理方法[2].人工神经网络数据处理方法在处理这种复杂相互作用模型具有独特的优越性.尤其是当问题的机理等规律不甚了解,或不能用解析数学模型表神经网络往往是最有用的工具之一.这种方法,通过对一定数量测定数据的学习和训练,可以按照提供数据形式规律输出各种海洋腐蚀组合参数状态下的钢材的腐蚀速度.它通过调整神经元节点之间的连接权重因子来处理数据.输入数据与输出数据之间的联系不是由单独的神经元直接负责,而是每个神经元都参与影响输入-输出模式,因而使人工神经网络能处理带噪声、非线性、不完善的数据集.为此,本文采用误差逆传播(BP)人工神经网络算法处理上述获得的腐蚀数据.即:某一个学习样本经隐含层计算后,将输出层输出的计算结果与已知的结果相比较,若误差大于设定要求,则根据相差值进行逆向运算(向输入层方向运算),调整神经元节点间的连接权值.如此反复计算,直至误差满足设定的要求或运算次数达到设定值.本文采用4层BP 网络进行训练和预测,网络结构为5-4-4-1,即输入层5个节点,2个隐含层,每个隐含层各4个节点,输出层1个节点.实测数据输入BP神经网络模型进行训练,达到预定误差要求后,将腐蚀参数数据输入训练好的神经网络模型,比较预测与实测结果(表2),误差为8%.可知,本文建立的腐蚀速度人工神经网络模型能够应用于具有很强相互作用的非线性多变量海洋腐蚀体系,能够满足海洋腐蚀速度计算要求.在实际应用中,通常需要根据提供的金属材料4 中国腐蚀与防护学报第27卷Table2The comparis on of corr osi on rate bet w een ANN calculat2ed and measured datanum p redictive data/μA・c m-2experi m ental data/μA・c m-2relative err or/%113112141060-61692171141711100117531111010157841934121081114465154511159121553-7167Table3The correlativity of corr osi on rate with sea water state steel T/℃DO/mg・mL-1salinity/‰pH3C01721536016884890163385201636795A30172994401723131017138240165986316Mn01710397017316440174534901722701 10MnPNbRe01720911017292750171359701685495 D3601694630017525510167109501666338average01711609017294480169761601673856和海水腐蚀参数计算腐蚀速度.多次进行训练和计算不仅繁复,也不必要.为此,本文在上述人工神经网络模型计算基础上,以温度、溶解氧、盐度、pH值和5种海洋工程材料为检索参数,建立了MC M-CORRDB03海洋腐蚀数据库.该数据库能够提供5种海洋用钢在不同海洋环境状态下的根据实测样本计算的腐蚀速度数据.该数据库共存储了118万个记录,共计1216万个数据.记录中的腐蚀数据均对应于相应的海洋环境参数及状态,是与海洋环境状态相关的腐蚀数据.其可靠性已经经过腐蚀电化学试验、室内失重试验、实海失重试验、国家腐蚀网站数据和文献数据反复校正.313全海域海水腐蚀参数数据库在影响腐蚀速度的各个腐蚀参数中,找出主要影响参数,忽略影响较小的参数,有利于建立碳钢腐蚀行为模型.对于内部各参数之间具有不明确复杂相互作用的系统,灰关联分析能够满足这种要求[5].为此,对海洋腐蚀速度和海洋腐蚀参数进行了灰关联分析,研究各腐蚀参数对腐蚀速度的影响程度,得到了各腐蚀参数与腐蚀速度的关联度(表3).可见,对于不同的钢种,同一环境因子的灰关联度并不相同,说明相同的环境因子对于不同的钢种,影响程度并不相同;各环境参数不仅关联度数值有差异,而且相对大小顺序也有差别,这与钢种所含元素或元素含量不同有关.依据环境腐蚀因子的平均值大小可以判定环境参数对腐蚀速度影响的大小顺序为:溶解氧>温度>盐度>pH值.从关联度的平均值可知,溶解氧和温度两个环境参数的关联度均大于017,表明都对腐蚀速度有较大影响.盐度和pH值的关联度接近017,说明它们对腐蚀速度的影响相对较弱.溶解氧的关联度最大,这是因为海水腐蚀受氧扩散的控制,高的含氧量必然导致高的腐蚀速度.温度升高会加快化学反应速度,同时降低含氧量,而温度降低虽然减小化学反应速度,但增加了含氧量.从关联度的角度看,含氧量和温度的关联度值比较接近,说明它们对海水腐蚀的影响很可能是综合作用.根据以上的分析,对于建立模型而言,如果模型的精度要求不高,可以只考虑温度和含氧量这两个环境腐蚀参数.此外,在深海环境中,温度的变化范围为0℃～30℃,溶解氧为0mg/L～14mg/L、盐度为30‰～35‰.相比之下,pH值介于715～816之间,变化范围很小,其对腐蚀速度影响不超过20%(图4).考虑到海洋环境本身即为高容量缓冲体系,忽略pH 值贡献不会引起腐蚀速度计算产生很大的误差.因此,采用深海环境的温度、溶解氧和盐度作为腐蚀参数,评价海洋工程钢材深海腐蚀速度时不会产生显著的误差.与此同时,只要能够获得某一深海环境的温度、溶解氧和盐度3项腐蚀参数,就可以采用MC M-CORRDB03海洋腐蚀数据库,计算该深海状态下5种海洋工程材料的腐蚀速度.海洋物理研究中采用传感器和卫星遥感技术测定全球各海域各时间和各深度的温度、盐度和溶解氧数据.本文采用这一方法建立了全球海域温度、盐度和溶解氧腐蚀参数数据库MC M-G OCE ANDB03,并结合使用MC M-CORRDB03海洋腐蚀数据库实现了全海域深海腐蚀行为评价.MC M-G OCE ANDB03的海洋腐蚀参数数据来源于一套利用多年观测资料得到的WOA(WORLD OCEAN AT LAS)气候态海洋要素分布数据集.其数据空间分辨率水平为1°×1°;垂向分为33层,表层的分辨率为10m,最底层位于水下5500m,分辨率为500m;时间划分为12个月.采用插值技术可以获得全球任意位置,深度和日期的温度、盐度和溶解氧含量.MC M-G OCE ANDB03全球海域海洋腐蚀参数数据库由于涉及的参数和材料种类众多,因而环境动力参数的剖分节点密集,数据库的数据量巨大,占据内存接近300MB.1期王 佳等:深海环境钢材腐蚀行为评价技术5 F i g .5The changes in (a )te mperature and (b )diss olved oxygen content with ocean dep th in January and July at the site A (0,180)PacificOceanF i g .6Calculated changes in corr osi on rate of 5steels with oceandep th in January at the site A (0,180)Pacific Ocean314海洋工程钢材深海腐蚀行为评价考虑到测定点应具有5000m 的深度和一定的温度变化范围,选择太平洋中部位置A (0,180)和太平洋北部位置B (50,180)作为测定点,评价从海面到5000m 深海环境中上述5种海洋工程钢材的腐蚀行为.由于盐度随深度变化很小,因而可不予它的影响.位置A 的温度和溶解氧随深度的变化见图5,因该测定点为赤道热带区域,水温随深度迅速下降,1000m 以下保持不变且随季节变化很小,在500m 深度附近含量达到最低,且1月和7月的存在较大差别;在500m 以下溶解氧含量又开始随深度增加,并且在1月和7月后逐渐趋同.图6为位置A 处5种钢材腐蚀行为随海洋深度变化的预测结果,腐蚀速度随深度迅速降低,在500m 深度时出现最小腐蚀速度,随后腐蚀速度又随深度增加.这与溶解氧随深度的变化情形是一致的.海洋环境中溶解氧随深度增加迅速下降,并在500m 处达到极小值后又逐渐增加.而温度在这一区间变化不大.正是溶解氧的极小值导致了腐蚀速度在500m 出现极小值.作为对比,B (50,180)寒带海域,19月5种钢材腐蚀速度随深度的变化.与位置A 相比,位置B 的温度和溶解氧的变化除了变化范围增大以外,变化趋势和特征是一致的(图7).在深水中,温度变化逐渐趋缓,溶解氧在500m 达到最小值后又逐渐增加.如图8所示,钢材的腐蚀速度与溶解氧含量呈相同的变化方式,在500m ～1000m 深度达到最小值后又随深度的增加而减小.这一特征表明溶解氧含量是腐蚀速度的最主要的影响因素.这与文献工作是一致的[1].美国西海岸太平洋2000m 深海腐蚀实验表明[3],温度在500m 以上深度变化减少,溶解氧在700m 达到最小值后又逐渐增加.金属腐蚀速度与溶解氧变化完全一致,在700m 达到腐蚀速度最小值后又逐渐增加.这些均与本文上述结果是一致的.4结论(1)采用人工神经网络技术建立了温度、溶解氧、盐度和pH 值与5种海洋工程钢材海水腐蚀速度相关数据库MC M -CORRDB03.(2)采用气候态海洋要素分布数据集建立了MC M -G OCEANDB03全海域海水腐蚀参数数据库.(3)使用MC M -CORRDB03和MC M -G OCE 2ANDB03数据库评价了5种海洋工程钢材在5000m深海环境腐蚀行为,证实了5种钢材均在500m 左右存在最低腐蚀速度以及溶解氧对钢材深海腐蚀行为具有最主要的影响.6 中国腐蚀与防护学报第27卷F i g .7The changes in (a )temperature and (b )diss olved oxygen content with ocean dep th in January and Sep te mber at site B (50,180)PacificOceanF i g .8Calculated changes in corr osi on rate of 5steels with ocean dep th in (a )January and (b )Sep tember at the site B (50,180)Pa 2cific Ocean参考文献:[1]Venkateshan R,VenkatasamyM A,Bhaskaran T A,et al .Corr osi onof ferr ous all oys in deep sea envir onments [J ].B r .Corr os .J.,2002,37(4):257-266[2]Cao C N.Corr osi on Natural Envir onment for Chinese Material[M ].Beijing:Che m ical I ndustry Press,2004(曹楚南主编.中国材料的自然环境腐蚀[M ].北京:化学工业出版社,2004)[3]W ang G Y .Corr osi on and Pr otecti on in Natural Envir onment[M ].Beijing:Che m ical I ndustry Press,1997,92-123(王光雍等编著.自然环境的腐蚀与防护[M ].北京:化学工业出版社,1997,92-123)[4]L iu X Q ,Tang X,W ang J.Correlati on bet w een sea water envir on 2mental fact ors and marine corr osi on rate using artificial neural net 2work analysis[J ].J.Chin .Soc .Corr os .Pr ot.,2005,25(1):11-14(刘学庆,唐晓,王佳.3C 钢腐蚀速度与海水环境参数关系的人工神经网络分析[J ].中国腐蚀与防护学报,2005,25(1):11-14)[5]L iu X Q,W ang J,W ang S N,Pan D Q.Evaluati on of sea water eff 2tects on corr osi on rates of 3C steel by gray intenelati on analysis[J ].Corr os .Sci .Pr ot .Technol .,2005,17(6):494-496(刘学庆,王佳,王胜年,潘德强.海水中3C 钢腐蚀速度影响因素的灰关联分析[J ].腐蚀科学与防护技术,2005,17(6):494-496)1期王 佳等:深海环境钢材腐蚀行为评价技术7 ASSESS M ENT O F CO RRO S I O N BEHAV I O R O F STEEL I N D EEP OCEANWANG J ia1,2,ME NG J ie3,T ANG Xiao1,ZHANG W ei1(1.College of Che m istry and Che m ical Engineering,O cean U niversity of China,Q ingdao266003;2.S tate Key L aboratory for Corrosion and P rotection of M etals,Shenyang110016;3.Q ingdao U niversity,Q ingdao266071)Abstract:The assess ment of the corr osi on behavi or of the five steels in deep ocean above5000meters was made u2 sing the methods of electr oche m istry,artificial neural net w ork and database.The results showed that te mperature, diss olved oxygen,salinity and pH value were main fact ors which affect the corr osi on behavi or of the five steels in sea water.According t o the results,the correlati on database ofMC M-CORRDB03was made f or te mperature,dis2 s olved oxygen,salinity and pH value,and the corr osi on behavi or of the five steels in sea water using the method of artificial neural net w ork.Moreover,the database of MC M-G OCE ANDB03was als o made f or corr osi on fact ors of gl obal ocean using the data collecti on ofWorld Ocean A tlas.The corr osi on behavi or of five steels in deep ocean a2 bove5000meters was assessed with above t w o databases.It was confir med that the m ini m um corr osi on rate of the steels was appeared at dep th of500meters,and the content of diss olved oxygen has the greatest effect on corr osi on behavi or of the steels in deep ocean.It is als o indicated that above methods could assess the corr osi on behavi or of steel in deep ocean accurately.Key words:deep ocean,corr osi on,steel,assess ment。
海水腐蚀试验评定方法
现场暴露试验优点
介质和试验条件与实际情况相同 试验结果可靠
现场试验缺点
试验周期长 试验结果重现性差 耗资大 环境因素无法控制
现场试验适用情况
评定材料的耐蚀性 预测材料使用寿命 用于工程选材 考核防护措施的有效性
实物试验
用待测材料制成实际部件、设备或小型试验 装置，在现场使用条件下做腐蚀试验
实验室试验缺点
与实际情况差异大－－－很难模拟实际的材 料因素、环境因素和时间因素的综合影响
不能用实验室的结果推算结构的耐蚀寿命， 只能对材料性能或防护效果作相对比较。
实验室试验适用情况
适用于研究腐蚀机理、腐蚀规律、腐蚀失效 原因及材料的初步筛选
现场试验
专门制作较大尺寸的金属试样放于实际环境介质中 进行试验
海水运动
海浪冲击 潮流涌动
实海暴露试验
把代测试材料或表面保护涂层样品，暴露于 实际海洋环境中，研究海洋环境条件对材料 及涂层腐蚀的影响，评定材料涂层抗腐蚀性 的优劣，推算其使用寿命。
实物试验优点
能如实反映材料的实际使用状态和实际环境 介质条件
用于选材、研制新材料的最终评定 估算材料的使用寿命
实物试验的缺点
周期长 费用大
腐蚀试验顺序
实验室试验
现场试验
实物试验
实海暴露试验（现场试验）
为什么进行实海暴露试验?
海水复杂
各种盐类
悬浮物
溶解气体
生物
腐败及有机物
海洋气候条件变幻莫测
腐蚀试验类型实验室试验ຫໍສະໝຸດ 现场试验 实物试验实验室试验
在实验室内用小试样和人工配制的介质，在人为控制的 环境下所进行的试验
模拟实际介质和环境条件下进行“人工海水浸泡试验”－－实验室 模拟试验
船舶海水管路腐蚀综合治理检测方法探究
船舶海水管路腐蚀综合治理检测方法探究1.海装上海局驻上海地区第五军事代表室，上海200135，2.2.上海理工大学，上海200031，3.海军807厂北京102443）一、概述目前船舶水消防系统和设备用海水冷却系统主要由海水泵、阀件、管路、海水滤器、冷却器及冷凝器等组成。
海水管系的异种金属构件之间的电化学腐蚀是海水管系腐蚀的主要原因，且加速影响着管壁焊缝缺陷、材质缺陷等处的腐蚀。
海水管系腐蚀破损导致的泄漏，将对船舶安全运行和设备的正常工作存在着安全和威胁。
国内外针对船舶海水管路系统防腐蚀情况进行了长期的研究和探索，采取的防腐蚀技术措施和手段有了一套行之有效的方法。
我国对海水管路腐蚀监控、检测的研究也已有数年之久，并对我国沿海不同海域船舶进行了多次的实船调研和系统测试，积累了一定的经验，具备了对海水管路进行异种金属间电绝缘组件状态检测、海水管路内壁状态超声导波扫查检测、海水管路内壁及焊缝腐蚀点超声相控阵检测等检测方式及对海水管路附着海洋生物进行清除的仪器设备和人员能力，在现有技术的基础上，可以逐步开展对海水管路腐蚀治理和预防性检修工作。
二、检测种类及原理（一）海水管路电绝缘组件绝缘状态检测目前船舶上海水管路异种金属间（包括船体、通海阀、铜镍合金管路及附件、滤器、海水泵以及各异种金属连接法兰之间）基本安装有电绝缘组件，用于防止海水管路异种金属间的电化学腐蚀。
但设备实际运行中，电绝缘组件的完好率较低，相邻管路附件电化学腐蚀状态与此有很大相关性。
海水管路电绝缘组件的完好与否，对防止海水管路的电化学腐蚀极为重要，如有损坏，需要及时修换。
工作原理：海水管路电绝缘组件的状态检测，使用自行研制的海水管路健康检测设备，通过对安装了电绝缘组件的海水管路测点进行电位、绝缘状态直方图、交流阻抗的测量，实现海水管路在湿态（管内有海水）、干态（管内无海水）的单点检测、组合检测和在线监测，并对检测结果进行判定。
Ⅰ单点检测对于相邻3米以上的电绝缘组件分散测点，在湿态、干态测量其单点电位和交流阻抗，可以确定电绝缘组件的绝缘状态。
1.7海水腐蚀试验评定方法
现场试验
专门制作较大尺寸的金属试样放于实际环境介质中 进行试验
实海暴露试验
现场暴露试验优点
介质和试验条件与实际情况相同 试验结果可靠
现场试验缺点
试验周期长 试验结果重现性差 耗资大 环境因素无法控制
现场试验适用情况
评定材料的耐蚀性 预测材料使用寿命 用于工程选材 考核防护措施的有效性
实物试验
用待测材料制成实际部件、设备或小型试验 装置，在现场使用条件下做腐蚀试验
实物试验优点
能如实反映材料的实际使用状态和实际环境 介质条件 用于选材、研制新材料的最终评定 估算材料的使用寿命
实物试验的缺点
周期长 费用大
腐蚀试验顺序
实验室试验 现场试验 实物试验
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
实海暴露试验（现场试验）
为什么进行实海暴露试验?
溶解气体
海水复杂
各种盐类
悬浮物
生物
腐败及有机物
海洋气候条件变幻莫测
海水运动
海浪冲击
潮流涌动
实海暴露试验
把代测试材料或表面保护涂层样品，暴露于 实际海洋环境中，研究海洋环境条件对材料 及涂层腐蚀的影响，评定材料涂层抗腐蚀性 的优劣，推算其使用寿命。
实验室试验优点
周期短 节省费用 试验条件容易控制 试验结果重现性好
实验室试验缺点
与实际情况差异大－－－很难模拟实际的材 料因素、环境因素和时间因素的综合影响 不能用实验室的结果推算结构的耐蚀寿命， 只能对材料性能或防护效果作相对比较。
实验室试验适用情况
适用于研究腐蚀机理、腐蚀规律、腐蚀失效 原因及材料的初步筛选
盐雾腐蚀试验判定标准
盐雾腐蚀试验判定标准盐雾腐蚀试验判定标准盐雾腐蚀试验箱的试验标准和简单介绍一、腐蚀是材料或其性能在环境的作用下引起的破坏或变质。
大多数的腐蚀发生在大气环境中，大气中含有氧气、湿度、温度变化和污染物等腐蚀成分和腐蚀因素。
盐雾腐蚀试验箱盐雾腐蚀就是一种常见和最有破坏性的大气腐蚀。
这里讲的盐雾是指氯化物的大气，它的主要腐蚀成分是海洋中的氯化物盐——氯化钠，它主要来源于海洋和内地盐碱地区。
盐雾对金属材料表面的腐蚀是由于含有的氯离子穿透金属表面的氧化层和fmjyh0908防护层与内部金属发生电化学反应引起的。
同时，氯离子含有一定的水合能，易被吸附在金属表面的孔隙、裂缝排挤并取代氯化层中的氧，把不溶性的氧化物变成可溶性的氯化物，使钝化态表面变成活泼表面。
造成对产品极坏的不良反应。
二、盐雾试验及与实际的联系（KD 系列盐雾试验机）盐雾试验是一种主要利用盐雾试验设备所创造的人工模拟盐雾环境条件来考核产品或金属材料耐腐蚀性能的环境试验。
它分为二大类，一类为天然环境暴露试验，另一类为人工加速模拟盐雾环境试验。
人工模拟盐雾环境试验是利用一种具有一定容积空间的试验设备——盐雾试验箱，在其容积空间内用人工的方法，造成盐雾环境来对产品的耐盐雾腐蚀性能质量进行考核。
它与天然环境相比，其盐雾环境的氯化物的盐浓度，可以是一般天然环境盐雾含量的几倍或几十倍，使腐蚀速度大大提高，对产品进行盐雾试验，得出结果的时间也盐雾腐蚀试验箱大大缩短。
如在天然暴露环境下对某产品样品进行试验，待其腐蚀可能要 1 年，而在人工模拟盐雾环境条件下试验，只要24 小时，即可得到相似的结果。
人工模拟盐雾试验又包括中性盐雾试验、醋酸盐雾试验、铜盐加速醋酸盐雾试验、交变盐雾试验。
1、中性盐雾试验（NSS 试验）是出现最早目前应用领域最广的一种加速腐蚀试验方法。
它采用5%的氯化钠盐水溶液，溶液PH 值调在中性范围（6～7）作为喷雾用的溶液。
试验温度均取35℃，要求盐雾的沉降率在1～ 2ml/80cm2.h 之间。
海洋环境对金属材料的腐蚀及其评价方法
2、数据采集：通过宏观观察、微观分析（如扫描电子显微镜、能谱分析等） 及电化学方法（如极化曲线、电化学阻抗谱等）等多种手段进行数据采集。
3、统计分析：运用统计分析方法对实验数据进行处理，建立微生物腐蚀速率 与环境因素、金属材料类型及微生物种类的关系，并利用数值模拟方法对腐蚀 过程进行预测和分析。
2、腐蚀机理
金属材料在海洋环境中的腐蚀主要受水分、盐分、氧气、二氧化碳、生物等因 素的影响。其中，水分和盐分是促进腐蚀的主要因素，氧气和二氧化碳是主要 的腐蚀介质，而生物因素则包括微生物和海洋生物等对金属材料的破坏作用。
3、影响因素
金属材料在海洋环境中的腐蚀受到多种因素的影响，包括环境因素（如温度、 湿度、压力、pH值等）、金属材料的性质（如合金成分、微观结构、表面状态 等）、应力和荷载等。这些因素之间相互作用，共同影响着金属材料的腐蚀行 为。
研究成果
近年来，海洋环境下金属材料微生物腐蚀的研究取得了一系列重要成果和发现：
1、揭示了微生物种类、数量、活性等因素对金属材料腐蚀速率的影响，以及 不同环境下腐蚀速率的变化规律。
2、针对不同类型的金属材料，研究发现了相应的最优防腐蚀策略，有效减缓 了微生物腐蚀速率。
3、通过比较不同实验模型的优劣，确定了现场实验和实验室模拟相结合的研 究方法为最有效的研究途径。
金属材料在海洋环境中的腐蚀
1、腐蚀类型
金属材料在海洋环境中的腐蚀主要包括全面腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐 蚀破裂、氢脆、电化学腐蚀等。其中，全面腐蚀是指在金属表面均匀分布的腐 蚀，点腐蚀是指在金属表面局部区域的腐蚀，缝隙腐蚀是指在金属表面缝隙或 搭接处发生的腐蚀，应力腐蚀破裂是指金属在拉伸应力和腐蚀介质共同作用下 的破裂，氢脆是指氢原子进入金属内部导致的脆性断裂，电化学腐蚀是指金属 与电解质溶液发生氧化还原反应而引起的腐蚀。
金属的海水腐蚀实验
参考文献
• （1）刘茵琪，孟祥军，冯 岩，李其民，郑晓 军 TB一1 9合金腐蚀性能研究 • （2）田 光 ，魏爱军 ，霍富永等 磁场对金 属腐蚀的实验研究 • （3）翟文杰 ，孙瑜珉等 几种金属副在 NaCl溶液中的抗蚀耐磨性能评价 • （4）张万灵 ，刘建容 ，黄桂桥 E36钢的 海水腐蚀模拟试验研究
材料的加工
试样制备完毕后，先经过砂轮砂磨，把其表面厚厚的黑色氧 化皮磨掉。腐蚀速率测定的试样除了一个端面为工作面外， 其余部分用环氧树脂封装，非实验面部分试样表面依次用 400#、600#、800#、1200#和1600#水砂纸打磨，丙酮 擦净。实验面部分试样表面，用蒸馏水清洗再用水磨砂纸打 磨，打磨顺序为180#、400#、600#、800#、1000#、 1200#和1600#，直到试样的工作表面非常平整光滑，没有 可见的缺陷、划痕；经过酒精、丙酮除油除污，用蒸馏水冲 洗，后用无水乙醇脱水洗净后放置在干燥器内备用。 • 腐蚀速率测定的试样除了一个端面为工作面外，其余部分用 环氧树脂封装。用铜导线分布与非实验面，再用环氧树脂封 装。环氧树脂封装时应一层一层进行，且涂抹均匀。否则环 氧树脂易在干燥过程中发生干裂，造成裂缝腐蚀。
测定方法失重腐蚀速率计算验结束后迅速取出试片并将试片用无水乙醇冲洗后晾干然后用酸洗液10hcl1乌洛托品浸泡清洗完表面的腐蚀产物后用大量去离子水冲洗再依次经无水乙醇丙酮擦拭晾干后放入干燥器中24h后称重
金属的海水腐蚀实验
李思蒙
实验概要
• 316L不锈钢、钛合金、10%铜镍合金和30%铜镍合金
三组实验：
磁场对腐蚀速率的影响的测定
• 实验共分为3组，分别将腐蚀溶液装上试片放在强磁场(牛角 磁铁)、较小磁场(马蹄磁铁)以及无磁场干扰的环境中，通过 对实验前后试样厚度及质量的对比分析，研究磁场对金属腐 蚀速率的影响。实验过程中，过一段时间分别测定3组情况 下腐蚀介质的电导率，分析不同磁场下各溶液介质电导率的 大小与腐蚀速率之问的关系。实验采用全浸泡实验，在温度 一定状态下，通过静态挂片实验得出磁场对金属腐蚀速率的 影响规律。
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腐蚀失效分析
腐蚀试验研究以实现 耐腐蚀寿命估算
腐蚀机理研究
腐蚀试验类型
实验室试验 现场试验 实物试验
实验室试验
在实验室内用小试样和人工配制的介质，在人为控制的 环境下所进行的试验
模拟实际介质和环境条件下进行“人工海水浸泡试验”－－实验室 模拟试验
采取一些化学或电化学加速腐蚀措施－－实验室加速试验
用待测材料制成实际部件、设备或小型试验 装置，在现场使用条件下做腐蚀试验
实物试验优点
能如实反映材料的实际使用状态和实际环境 介质条件 用于选材、研制新材料的最终评定 估算材料的使用寿命
实物试验的缺点
周期长 费用大
腐蚀试验顺序
实验室试验 现场试验 实物试验
实海暴露试验（现场试验）
为什么进行实海暴露试验?
海水复杂
各种盐类 悬浮物 溶解气体 生物
腐败及有机物
海洋气候条件变幻莫测
海水运动
海浪冲击
潮流涌动
实海暴露试验
把代测试材料或表面保护涂层样品，暴露于 实际海洋环境中，研究海洋环境条件对材料 及涂层腐蚀的影响，评定材料涂层抗腐蚀性 的优劣，推算其使用寿命。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
现场试验
专门制作较大尺寸的金属试样放于实际环境介质中 进行试验
实海暴露试验
现场暴露试验优点
介质和试验条件与实际情况相同 试验结果可靠
现场试验缺点
试验周期长 试验结果重现性差 耗资大 环境因素无法控制
现场试验适用情况
评定材料的耐蚀性 预测材料使用寿命 用于工程选材 考核防护措施的有效性
实物试验
实验室试验优点
周期短 节省费用 试验条件容易控制 试验结果重现性好
实验室试验缺点
与实际情况差异大－－－很难模拟实际的材 料因素、环境因素和时间因素的综合影响 不能用实验室的结果推算结构的耐蚀寿命， 只能对材料性能或防护效果作相对比较。
实验室试验适用情况
适用于研究腐蚀机理、腐蚀规律、腐蚀失效 原因及材料的初步筛选