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科普:海洋腐蚀环境分析

发布时间:2018-04-14    来源:尚核电力

  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几倍。

  海水腐蚀环境:海水是一种含盐量相当大的腐蚀性介质,表层海水含盐量一般在3.20%-3.75%之间,随水深的增加,海水含盐量略有增加。盐分中主要为氯化物,占总盐量的88.7%。海水中的氧含量是海水腐蚀的主要影响因素之一;海水腐蚀的特点与氯离子密切相关,氯离子可增加腐蚀活性,破坏金属表面的钝化膜。

  海洋环境对金属的影响因素包括:盐度、含氧量、CO2、碳酸盐、温度、海水流速、海洋生物、光照条件。

海洋腐蚀破坏的主要形式

1)全面腐蚀:全面腐蚀可视为均匀腐蚀,它是一种常见的腐蚀形态,其特征是与腐蚀环境接触的整个金属表面上几乎以相同的速度进行的腐蚀。所谓均匀腐蚀活比较均匀腐蚀,都是相对于局部腐蚀而言的,而且这种腐蚀形态只有少数的碳钢、低合金钢在全浸腐蚀条件下出现。

2)局部腐蚀:钢铁材料在海洋环境中的局部腐蚀,特别是小孔腐蚀,是影响钢铁材料强度及使用寿命的一个重要因素。介质中的金属材料绝大部分表面不发生腐蚀或腐蚀很轻微,但表面上个别的点或微小区域出现蚀孔或麻点,并不断纵深发展,形成小孔状腐蚀坑的现象。在氯离子的溶液中,只要腐蚀电位达到或超过点蚀电位,就能产生点蚀。微生物腐蚀的一个重要特征是导致小孔腐蚀的发生。

3)电偶腐蚀:由于电位电位不同,造成同一介质中一种金属接触处的局部腐蚀,就是电偶腐蚀,亦称接触腐蚀或双金属腐蚀。两种金属构成宏电池,使电位较负的金属溶解速度增加,电位较正的金属溶解速度减小。海洋环境中,海水电阻率很小,是强电解质溶液,当两种不同金属如碳钢和不锈钢,不锈钢和钛金属等共同使用时,要特别注意避免电偶腐蚀。

4)应力腐蚀:钢铁在应力和特定环境的联合作用下,将出现低于材料强度极限的脆性开裂现象,致使其失去功能,这种现象称为应力腐蚀开裂。在应力腐蚀开裂中存在因氢的渗入而脆化的现象,也存在裂纹尖端处溶液高度酸化的问题。

5)腐蚀疲劳:波浪载荷下的腐蚀疲劳破环是钢桩式结构的主要破坏形式之一。另外,由于海水腐蚀与疲劳载荷共同作用的结果,疲劳载荷加速度腐蚀破坏的过程,而海水腐蚀进一步加速钢结构的疲劳破坏,从而使其寿命缩短。



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