海水腐蚀情况讲解
海洋腐蚀因素分析报告
海洋腐蚀因素分析报告近年来,海洋腐蚀问题日益凸显,给海洋工程、航运业以及海洋资源开发带来了巨大的挑战。
为了更好地理解海洋腐蚀的原因和影响,本报告通过对海洋环境、材料特性以及外界因素等方面进行分析,总结了海洋腐蚀的主要因素,以期为相关行业提供参考和解决方案。
海洋环境是海洋腐蚀的主要因素之一。
海洋水中存在大量的盐离子、氧气和微生物等物质,这些物质与金属材料发生化学反应,导致腐蚀的发生。
此外,海洋中的水流、温度和压力等因素也会对腐蚀速度产生影响。
例如,在流速较快的海域,水流会冲刷金属表面,加剧腐蚀的程度。
材料特性是决定腐蚀程度的关键因素。
不同材料的耐腐蚀性能不同,其中金属材料常见的有铁、铝、镍等。
这些金属在海洋环境中会发生电化学反应,从而引发腐蚀。
另外,材料的表面处理、保护涂层等也会对腐蚀起到一定的保护作用。
外界因素也对海洋腐蚀产生重要影响。
例如,海洋中的污染物、化学药剂以及气候变化等因素都会加剧腐蚀的程度。
污染物和化学药剂会与金属发生化学反应,加速腐蚀的发生;而气候变化会导致海洋环境的变化,进而影响腐蚀的速度。
为了应对海洋腐蚀问题,我们需要采取有效的措施。
首先,可以通过选择适合海洋环境的耐腐蚀材料来减少腐蚀的发生。
其次,进行材料的表面处理和涂层保护等措施,提高材料的耐腐蚀性能。
此外,定期检查和维护,及时修复腐蚀损坏的部位,也是减少腐蚀的有效手段。
综上所述,海洋腐蚀是一个复杂而严重的问题,受到海洋环境、材料特性和外界因素的共同影响。
只有深入了解其成因,采取相应的措施,才能有效应对海洋腐蚀问题,保障相关行业的安全和可持续发展。
海水腐蚀
认为是氧浓差电池引起潮差区钢样受阴极 保护。
在全浸区中部(约第8-9段),该区域腐蚀比较严 重,而且随深度加深,腐蚀加大,表明该区域为 阳极区。 这是为什么呢? 查阅文献显示,吃水线区试样的锈层结构与全浸 区不同,不同的锈层结构导致了腐蚀电位的差异,因 而使吃水线区的电位比全浸区高,电位差形成了电 偶电流的驱动力,使吃水线区得到了阴极保护 ,而 全浸区中部成为阳极发生加速腐蚀。
实验结果讨论
在大气区(14段及其上部分),金属虽然和 大气接触,但是该处金属表面平均湿度很 小,因此该区域在电化学腐蚀中扮演的角 色是阴极,故该处腐蚀较小。
对于飞溅区(约11-13段),其处于活跃带, 即有间歇性的风也有海浪的活动。该区域 大部分时间处于湿润状态,表层只有一层 很薄的水分,这样该区域氧充足,在电化 学反应中相对于大气区属于阳极,因而发 生严重的腐蚀。
(2)对锈蚀的表面和质量损失剖面图的观 察表明,吃水线以上的腐蚀机理是氧分压 差,与经典的描述浸泡区的局部腐蚀机理 相符。然而,飞溅区和浸泡阳极区的点蚀 图有很大区别。
海水腐蚀区带环境条件
海水全浸区:
① 浅海区:海水通常为氧饱和,海生物污损、 海水流速、水温、污染等都有可能起重要作 用 ② 大陆架区:无植物污损,动物污损也大大减 少。氧含量有所降低,水温也较低 ③ 深海区:氧含量不一,温度接近0℃,海水流 速低,pH值比表层低。 海泥区:往往存在细菌,如硫酸盐还原菌。海 底沉积物的特征和形状不同。
实验部分
钢条标记为A-G,浸入到海水的深度分别为 0.3m,0.4m,0.5m,„„,0.9m。钢条上半部分暴露 在空气中。钢条经过冷轧处理。经过12个月,钢条 被带回实验室,清除表面蓬松的锈,每一段都被切 成100mm长的条状并按顺序编号,并按照ASTM G32004标准清洗,并测量其质量。
海洋腐蚀环境的速度
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
海水腐蚀环境研究报告
海水腐蚀环境研究报告1. 引言腐蚀是一种常见的自然现象,主要指金属或其他材料与周围环境发生化学反应,造成其性质和性能的逐渐破坏。
在海洋环境中,海水腐蚀是一种常见的腐蚀形式,由于海水中存在各种物质和微生物,导致金属和其他材料容易受到腐蚀。
本报告旨在研究海水腐蚀环境的特点和影响因素,并提出相应的腐蚀防护措施。
2. 海水腐蚀特点海水中存在各种盐类、溶解氧、微生物及其他有机物质,这些物质对金属和其他材料都具有不同程度的腐蚀作用。
首先,海水中的氧气可以与金属表面发生氧化反应,形成金属氧化物,导致金属腐蚀。
其次,海水中的盐类可以促进电化学腐蚀反应的进行,加速金属的腐蚀速率。
最后,海水中的微生物和有机物质可以通过与金属表面结合,形成腐蚀产物,并诱发微生物腐蚀。
3. 影响海水腐蚀的因素海水腐蚀受到多个因素的影响,主要包括以下几个方面:3.1 海水中的氧气含量氧气是海水腐蚀的重要因素之一,海水中的氧气含量越高,金属腐蚀的速率越快。
这是因为氧气是一种强氧化剂,能与金属表面发生氧化反应,形成氧化物,导致金属的腐蚀。
3.2 海水中的盐度盐度是指海水中盐类的浓度,盐度越高,海水的导电性越强,电化学腐蚀反应的进行越容易。
因此,盐度的增加会加速金属的腐蚀速率。
3.3 海水中的微生物和有机物质海水中存在大量的微生物和有机物质,它们会与金属表面结合,形成腐蚀产物,并引发微生物腐蚀。
微生物腐蚀是一种特殊的腐蚀形式,其机理较为复杂,对金属材料的腐蚀速率往往较快。
4. 海水腐蚀防护措施为了减少海水腐蚀对金属和其他材料的损害,可以采取以下防护措施:4.1 防护涂层在金属表面涂覆一层防护涂层,能够隔绝海水与金属的接触,减少腐蚀反应的发生。
常见的防护涂层材料包括油漆、聚合物、陶瓷等。
4.2 金属合金的选择选择能够与海水相容的金属合金材料,可以减少海水腐蚀的影响。
例如,钛合金、不锈钢等材料具有较好的耐蚀性能,适合在海水环境中使用。
4.3 防腐蚀涂层的修复定期检查和修复防腐蚀涂层,以保持其良好的防护性能。
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
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)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。
海水 海洋大气腐蚀特点及防腐
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。
海水腐蚀试验
海水腐蚀试验海水腐蚀试验是一种常见的实验方法,用于评估材料在海水环境下的耐蚀性能。
海水中含有各种溶解的盐类和氧气,具有较高的电导率和氧化性,对许多金属和合金都具有腐蚀作用。
这种腐蚀作用是由于电化学反应引起的,主要包括阳极溶解和阴极反应两个过程。
海水腐蚀试验通常需要采用特定的实验设备和方法。
首先,需要准备好一定量的海水,并进行必要的处理,以去除杂质和调整pH值。
然后,将待测试材料制成特定形状和尺寸的试样,将其暴露在海水中一定的时间。
在试验过程中,需要定期观察试样的表面状况,并记录下来。
试验结束后,可以通过测量试样的质量损失、表面形貌变化、金属离子释放等指标来评估材料的腐蚀性能。
海水腐蚀试验可以用于评估各种材料的耐腐蚀性能,包括金属材料、涂层材料、防腐材料等。
在海洋工程、船舶制造、海洋石油开采等领域中,材料的腐蚀性能对设备和结构的安全运行至关重要。
因此,海水腐蚀试验对于材料的研发和选用具有重要意义。
海水腐蚀试验的结果可以用于指导材料的设计和使用。
通过对不同试样的比较分析,可以确定最佳材料或涂层的选择。
此外,还可以通过改变试验条件,如温度、盐度、氧含量等,研究腐蚀过程的机理和规律。
这些研究成果可以为材料的改进和新材料的开发提供参考。
在海水腐蚀试验中,还需要注意一些问题。
首先,试验条件需要尽可能接近实际海水环境,以保证结果的可靠性和可重复性。
其次,试样的制备和处理需要严格控制,以避免人为因素对试验结果的影响。
此外,还需要考虑试验时间的选择,以保证可以获取到足够的数据和可靠的结论。
海水腐蚀试验是评估材料耐蚀性能的重要方法之一。
通过该试验可以评估材料在海水环境中的腐蚀性能,并为材料的研发和选用提供依据。
在进行海水腐蚀试验时,需要严格控制试验条件,注意试样的制备和处理,以确保结果的准确性和可靠性。
通过不断的研究和实践,可以进一步提高海水腐蚀试验的可靠性和适用性,为海洋工程和相关领域的发展提供支持。
【百科】船舶在海水中的腐蚀有几种类型
【百科】船舶在海水中的腐蚀有几种类型船舶长期处于海洋环境中,腐蚀极为严重,而腐蚀速度与海水的流动速度、气泡、温度、冲击性以及海水所含微生物等因素都有有极为密切的关系。
船体在海水中的腐蚀主要有电化学腐蚀、机械作用腐蚀、生物腐蚀和化学腐蚀几种,其中最主要的是电化学腐蚀,即在腐蚀过程中有微电流产生。
(1)发生在船体钢结构上的电化学腐蚀主要有以下几种:1、氧的浓差电池作用。
由于氧有夺取电子的能力,且水面的氧较水下的氧多,故近水面部分的金属得到电子成为阴极,而水中部分的金属失去电子成为阳极而发生腐蚀。
腐蚀发生后,缝隙或缺口处的氧多,而底部氧少,从而底部继续腐蚀,最后成为锈坑或锈穿。
2、两种不同金属或钢种的腐蚀。
在海水中,两种不同成分的金属接触时,电势较低的金属成为阳极发生腐蚀,例如铆钉和焊缝处容易锈蚀,原因即于此。
3、氧化皮引起的腐蚀。
由于氧化皮的电极电位比钢铁的高0.26V,所以成为阴极,而钢铁本身成为阳极发生腐蚀。
4、涂膜下的腐蚀。
由于实际上涂膜表央有微孔存在,所以海水仍可缓慢穿过涂膜产生电化学腐蚀。
此时,含涂膜的部分成为阴极,不含涂膜的部分成为阳极而发生腐蚀,生成FeO和H2气,进一步变成Fe3O4和Fe2O3,由于Fe3O4和Fe2O3的体积比Fe大得多,所以使涂膜鼓起破坏。
在涂膜未损坏或失效时,这一过程是缓慢的。
涂漆前未除尽的氧化皮、锈蚀物、污物、水分、盐类等,在涂膜下加速进程,破坏涂膜。
涂装时漏涂等施工缺陷也会加速腐蚀进程,从而过早破坏涂膜。
涂膜损坏后,将产生前述各种腐蚀,这种腐蚀速度比未涂漆时更快。
5、杂散电流引起的腐蚀。
由于供电或电焊时,违反操作规程,产生漏电,从而使船体变成一个巨大的阳极,产生大规模的腐蚀。
这种腐蚀是非常惊人的,例如某厂建造的4艘登陆艇,出厂1年,6mm的钢板几乎全部烂穿。
(2)机械作用腐蚀机械作用的腐蚀包括腐蚀作用和机械磨损,二者相互加速。
其中包括冲击腐蚀,这是由于液体湍流或冲击所造成;空泡腐蚀,高速流动的液体,因不规则流动,产生空泡,形成“水锤作用”,常常破坏金属表面的保护膜,加速腐蚀作用,如螺旋浆、泵轴等处易发生;微振磨捐腐蚀,两个紧接着的表面相互振动而引起的磨捐;应力腐蚀开裂,是在拉伸应力和腐蚀介质作用下的金属金属腐蚀破坏,金属内会产生沿晶或穿晶的裂纹。
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。
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。
海水腐蚀原理
海水腐蚀原理
海水腐蚀是指海水对金属、混凝土和其他材料的腐蚀作用。
其主要原理包括以下几个方面:
1. 盐分和水分的作用:海水中含有丰富的盐分和水分,其中的氯离子特别具有强烈的腐蚀性。
当金属暴露在海水中时,水分与氯离子反应并形成酸性物质,从而加速金属的腐蚀。
2. 电位差造成的电化学腐蚀:海水本身含有多种阳离子和阴离子,这些离子在金属表面形成一个微小的电化学体系。
当不同金属或金属与水中其他物质相接触时,会形成电位差,从而引起电化学腐蚀。
例如,在船舶和海洋设施中使用的不同类型的金属接触时,会产生电位差,促使其中一种金属腐蚀。
3. 海水中的氧气:海水中溶解了大量氧气,而氧气是引起金属腐蚀的重要因素。
当金属暴露在海水中时,氧气可以与金属表面形成氧化物层,这将进一步使金属受到氧化腐蚀。
4. 海洋环境条件:海洋环境的恶劣程度也会对海水腐蚀产生影响。
例如,高温、潮湿的气候、海洋生物的存在以及水流的流速等,都会加速金属的腐蚀过程。
综上所述,海水腐蚀是由盐分和水分的作用、电位差引起的电化学腐蚀、氧气的存在以及海洋环境条件等多个因素共同作用所导致的。
这些因素相互影响,加速了金属在海水中的腐蚀速度。
为了减缓海水腐蚀的发生,我们需要在设计和选择材料时考虑到这些因素,并采取相应的防护措施。
海水腐蚀的原理
海水腐蚀的原理
海水腐蚀的原理是由于海水中存在的盐类和其他化学物质,以及海洋环境中的氧气和湿度等因素的作用下,金属材料会发生氧化、腐蚀的过程。
海水中的氯离子特别具有强烈的腐蚀性,能够与金属表面的阳离子发生反应,形成金属离子和氯化物。
当金属与海水接触时,海水中的氯化物会溶解并与金属表面的阳离子发生化学反应。
这种反应会导致金属表面形成氧化物、氢氧化物或氯化物的腐蚀产物,同时还会释放出电子。
这些腐蚀产物会进一步加速金属材料的腐蚀过程,形成更大的腐蚀面积。
此外,海洋环境中的湿度和氧气也会加速金属的腐蚀。
氧气与金属表面的阳离子相互作用,形成氧化物层,从而促进金属腐蚀的发生。
湿度会增加金属表面的氧气含量,使腐蚀过程更为迅速。
总之,海水腐蚀的原理是由于海水中的盐类和化学物质与金属表面的阳离子发生化学反应,形成腐蚀产物,并受湿度和氧气的影响,加速金属材料的腐蚀过程。
海水腐蚀的电化学过程与特点
海水腐蚀的电化学过程与特点海水是一种含有多种盐类近中性的电解质溶液,并溶有~定量的氧,这就决定了金属海水腐蚀的电化学特征。
除了电极电位很负的镁及其合金外,所有的工程金属材料在海水中都属氧去极化腐蚀。
镁在海水中既有吸氧腐蚀又有析氢腐蚀。
金属及合金浸人海水中,其表面层物理化学性质的微观不均匀性,如成分不均匀性、相分布的不均匀性、表面应力应变的不均匀性,以及界面处海水物理化学性质的微观不均匀性,导致金属一~海水界面上电极电位分布的微观不均匀性。
海水腐蚀的影响因素海水是含有多种盐类的溶液,并且还含有生物、溶解的气体、悬浮泥沙、腐败的有机物等,加上海水的运动、温度变化等,使海水腐蚀的影响因素变得更复杂。
(一)含盐量的影响海水中溶有大量的以氯化钠为主的盐类,含盐总量通常以盐度来表示。
盐度是指1OOOg海水中溶解的固体盐类的总克数,用‘‰”表示。
例如盐度30%表示1000g海水中有30g固体盐类。
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,其盐度范围内32‰~ 37.5%,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,比电导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。
(二)溶解物质——氧、C02、碳酸盐的影响由于绝大多数金属在海水中的腐蚀都属于氧去极化腐蚀,因此,海水中的氧含量是影响海水腐蚀性的重要因素。
对钢铁和铜等金属,降低海水中氧的含量,将使其腐蚀速度大大降低。
海水腐蚀的防护(一)台理选材合理选材是控制腐蚀最有效的方法之一。
选材时既要考虑材料的机械性能和制造工艺性,又要考虑材料在特定介质中的耐蚀性,同时尽可能的降低成本。
对于大型海洋工程结构件,如石油平台、舰船壳体、港口码头设施、海底管线等,材料消耗很大,通常选用廉价的低碳钢和普通低合金钢制造,并辅之以涂料和阴极保护。
对于腐蚀环境苛刻,材料用量不大时,选用高耐蚀材料,如耐海水腐蚀的不锈钢、铜合金、镍基合金和钛合金等。
海水、海洋大气腐蚀特点及防腐
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著的电偶腐蚀。
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。
海上腐蚀
海上腐蚀浸入海水中的金属,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。
电势较高的金属,如铁,腐蚀时阳极进行铁的氧化(阳极被溶解):释放的电子从阳极流向阴极,使氧在阴极被还原 ;氢氧离子经海水介质移向阳极,与亚铁离子生成氢氧化亚铁 ;易与海水中的溶解氧反应生成氢氧化铁。
后者经部分脱水成为铁锈它的结构疏松,性能降低。
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。
(腐蚀竞争)工业用的大多数金属,金属状态不稳定,在海水中有转变成化合物或离子态物质的倾向。
但是金和铂等贵金属,金属状态稳定,在海水中不发生腐蚀。
海洋环境对金属腐蚀的影响金属在海水中的腐蚀,影响因素很多,包括化学、物理和生物等因素。
化学因素: ①溶解氧。
海水溶解氧的含量越多,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。
②盐度。
海水含盐量较高,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。
③酸碱度。
用pH值表示。
pH值越小,酸性越强,反之亦然。
海水的pH值通常变化甚小,对金属的腐蚀几乎没有直接影响。
但在河口区或当海水被污染时,pH值可能有所改变,因而对腐蚀有一定的影响。
第4章-海洋腐蚀
13.含氮的抗点蚀不锈钢
在不锈钢中添加氮最有利于提高钢材的抗点蚀能力。
近年来的新型抗点蚀合金,含有大量的氮和钼,故其耐蚀性不 低于哈士德合金等高级镍基合金,而它的成本却远低于镍基合金。
3)潮差区:即在涨潮时浸在水下,在落潮时在水线上的地 区。从理论上说,海水平面由于氧气的供应不均匀,在水 面上下造成了氧最充分,故为阴极,受到保护, 腐蚀较小(曲线中的极小值);恰好浸在海水线下的部分为 阳极,腐蚀极其严重(图中的第二极大值)。但因海浪和风 的冲击,干湿边界瞬即变化,故总的来说,这部分(从海 平面到海平面下约1米的地方)也是腐蚀比较严重的地区之 一。钢铁腐蚀速度可达120~270微米/年(荷兰)。
移
度的关系式就是搭菲尔方程式 :
E = a+βlogIw
随着点蚀孔的不断扩大,则不管电位变 化的速度如何,孔内外浓度差总是等 于 1.8mol/l。这说明,在孔内外浓度差达到 极限值时,点蚀孔的内壁就会完全钝化。由 于点蚀孔半径r大幅度增加,孔壁电流密度Iw。 迅速降低,使点蚀孔内溶解物的供应越来越 不足,孔内外浓度差也降低,且在很小的体 积范围内,质量迁移速度很高,就不能维持 扩大点蚀孔所需要的盐浓度,因此点蚀就停 止。
4)全浸区:这部分的腐蚀受到海中溶解氧气,盐浓度,流 速,水温,海生物,pH值和流砂的影响,它又可分为三 个区域:
① 浅海区。为自海面至海平面下50米处,因溶解氧气浓度 较高,故腐蚀较严重。
② 中等深度区。为海平面下50~200米处,腐蚀程度中等。 ③ 深海区。为海平面下200米以上,因溶解氧气浓度较低,
海洋环境腐蚀过程阴极溶解氧还原反应
海洋环境腐蚀过程阴极溶解氧还原反应
海洋环境中的腐蚀过程涉及到多种反应,包括阴极溶解和氧还原反应。
首先,海洋环境中的金属材料(如船舶、海洋钢结构等)会发生阴极溶解反应。
阴极溶解是指金属表面上的阳极被氧化,释放出电子,并将金属离子溶解到溶液中。
这些金属离子会进一步与水中的氧气或其他抗腐蚀物质发生反应,形成各种腐蚀产物。
在海洋环境中,氧还原反应是腐蚀过程中的一个重要反应。
海水中溶解的氧气(O2)可以接受阴极上释放出的电子,并与水分子反应生成氢氧根离子(OH-)。
这个过程被称为氧还原反应,其化学式为:
O2 + 2H2O + 4e- -> 4OH-
氢氧根离子可以与金属离子或金属表面上的其他物质反应,形成金属氧化物或氢氧化物。
这些金属氧化物或氢氧化物以固体的形式附着在金属表面上,形成所谓的腐蚀产物。
总之,海洋环境中的腐蚀过程涉及阴极溶解和氧还原反应。
这些反应导致金属离子溶解到溶液中,同时生成金属氧化物或氢氧化物,最终导致金属材料的腐蚀。
(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)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。
物理因素除此之外还有其他物理因素,如流速、潮汐、温度等。
海水对金属的相对流速增大时,溶解氧向阴极扩散得更快,使金属的腐蚀速度增加;靠近海面的大气中,有多量的水分和盐分,又有充足的氧,对金属的腐蚀性比较强,因此,在平均高潮线上面海水浪花飞溅到的地方(飞溅区),金属表面经常处于潮湿多氧的情况下,腐蚀最为严重;水温升高,会使腐蚀加速。
但是温度升高,氧在海水中的溶解度降低,使腐蚀减轻。
海水腐蚀的特点(1)由于海水的导电性好,腐蚀中的欧姆电阻小,因此异金属接触能造成阳极性金属发生显著的电偶腐蚀破坏。
(2)海水中含有大量的氯离子,容易造成金属钝态局部腐蚀,容易发生小孔腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀,在流速很高的海水中,易发生磨损腐蚀。
(3)碳钢在海水中发生吸氧腐蚀,受氧扩散控制,而阳极极化性能很小,所以凡是能使氧极限扩散电流密度增大的因素,都会是碳钢的腐蚀速度增大。
(4)根据海水与金属接触的情况,可将海洋环境分为:海洋大气区、飞溅区、潮汐区、全浸区和海泥区。
如图所示:金属在各区域中的腐蚀情况存在明显区别。
图一耐海水腐蚀材料的研究现状碳钢及低合金钢的海水腐蚀性能由于海生物的附着和锈层的稳定,碳钢及低合金钢在海水中耐蚀性能的差异 主要表现在局部腐蚀上(点蚀),由于点蚀的不可预测性、自催化性、隐蔽性和发 生的几率极高,在所有腐蚀失效中最具有破坏性,点蚀深度是评价钢铁材料的主 要依据。
近期,研究者用现场海水暴露制备试样对碳钢的微生物腐蚀做了详细的研 究,研究发现:在海水中碳钢的腐蚀速度经历下降 -上升的变化趋势,其趋势与 3.5%的NaCI 溶液保持一致;微生物因素,主要是内锈层中的硫酸盐还原菌,改 变了碳钢的海水腐蚀机制,从而加速碳钢的腐蚀;碳钢在海水中的腐蚀机制可分 为氧扩散控制、过渡和硫酸盐还原菌活性控制 3个阶段。
在海水和3.5%NaCI 溶液中的Rt 随时间变化 Q235在海水和3.5%NaCI 溶液中的icorr 随时间的变化60(1 •i-P- 3 5% XaCl-%』一…0 ■i. - - - ■ 1 ■ a j. | ■ j1::◎ I* ■**\300Qik2W 100f/d魏型橋蚀宰不锈钢的海水腐蚀性能不锈钢在海水中的局部腐蚀主要取决于钢的化学成分和热处理状态,不锈钢是易钝金属,其腐蚀规律与碳钢和低合金钢不同,海水中大量的Cr-对依靠钝化防腐蚀的合金破坏极大,一般是全浸区最重(Cl-离子最多),潮差区次之,飞溅区最轻。
不同海域的环境因素及海生物附着对不锈钢的腐蚀敏感性产生重要影响。
不锈钢在海水中的耐蚀性通常高Cr钢优于低Cr钢,Ni—Cr钢优于C钢,随Ni、Cr含量的提高耐蚀性增加,降低含C量可提高不锈钢耐蚀性,不锈钢中加人Mo能提高钝化膜对Cl-的抵抗力。
现阶段对于高强耐海水腐蚀不锈钢的研究着眼于研制出一种既具有高的强韧性,又有优良的耐海水腐蚀性能和良好的可焊性的新型不锈钢。
双真空熔炼保证钢中低的C、N、O等杂质元素含量,使钢体韧化;铁素体不锈钢通常所适用的热处理是退火(从高温处急冷),适当的热处理工艺与双真空熔炼配合可以避免脆断情况的发生。
为了解决双真空熔炼中相脆性、导热率等焊接工艺难题,研究者采用TIG低热输入焊接方法来防止过热,降低相析出倾向和元素烧损;采用与母材成分相同的焊接材料以有利于保证焊缝金属的化学成分和组织与母材的相近;对焊板进行预先固溶退火处理,消除原始组织中的脆性相和不均匀性。
使接头具有合格的力学性能,并兼具和母材相当的耐海水腐蚀性能。
熔炼方法对钢纯洁度的影响治炼方法c1 d [O]夹杂栩H级}|(;“1仆561 - K9)A B[) TiN中频感应十 1 0 1.巧IJ)02()0219120II. 5电洒卓熔0(k 50()直空感应0. 5£ 5 1 002105424—050()00. 500 20072120. 50000双真空钢的锻造加热工艺镍基耐海水腐蚀材料的研究概况纯镍在海水中的性能是可变的,在快速流动的海水中,镍能在全浸的条件下保持钝态,其腐蚀速度小于0.127mm/a。
在静止海水中,镍表面被污损生物(藤壶或贝类)所覆盖,在这些沉积物下以及在缝隙处会丧失其钝态。
因此,镍在海水中尤其是在低速流动的海水中并不具有良好的抗蚀性,这就需要添加各种抗点蚀、缝隙腐蚀的合金元素以提高镍的抗蚀性能镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。
普通碳钢的晶体结构称为铁氧体,呈体心立方(BCC)结构,加入镍,促使晶体结构从体心立方(BCC)结构转变为面心立方。
在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构,从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性,所以镍被称为奥氏体形成元素。
但是,镍对铜、铬、铝等元素有较高的固溶度,因而能够组成成分范围广泛的合金,所以,镍在海洋领域的主要用途是作为一种合金组分,各种镍基合金的耐腐蚀性能见下表:锰基耐海水腐蚀材料的研究概况细镍粉有致癌和过敏作用,这就促使粉末冶金工作者寻找价廉而又能达到同 样效果的其它合金元素。
锰作为钢中重要的合金元素,其强化作用在许多合金元 素之上,且锰的矿藏丰富、价格低廉、容易获取,是最便宜的合金元素之一。
BENESOVSKY 和KIEFFER 于1950年阐述了关于Fe-Mn 系粉末冶金材料的基础知 识,此后陆续有一些关于Fe-Mn 系合金的报道,并于20世纪70年代逐渐增多。
抗裂性和韧性是评定海洋结构用焊接材料优劣的主要性能指标。
【7】锰是金属材料中重要合金元素之一。
它在钢中通常以固溶体及化合态形式存在。
锰是良 好的脱氧剂和脱硫剂,能降低由于钢中硫所引起的热脆性, 从而改善钢的热加工【8】性能,提高钢的可锻性。
增加锰的含量,可提高钢的强度和硬度; 可以改善焊缝抗裂性能。
下图是不同Mn 、Si 含量下焊缝金相组织特点:铜基耐海水腐蚀材料的研究概况研究表明:含Cu 低合金钢不仅比碳钢表现出良好的耐全面腐蚀的能力,而 且表现出优异的耐点蚀性能。
实验钢的化学成分(质量分数 /%)如下图所示:Steel C Si MnPSCuAl Fe A 0. 051 0. 36 0.850. 035 0/022 0. 54 0. 012Bal B0* 052 Fract 1.27 0, 037 0,017 CL 56 0. 001 BalC 0. 071 0. 32 1.28 0. 033 0. 024 ——0. 021 BalD0. 059Trace1.25 0. 030 0.021——CL 005 Bal■亠 m ~I 0、™- — --------------- ■* --Mn ! Si 1,33 0.56分丨晶腔面寸晶界自由I晶界牲点号 心屮铁索体畅1 ,07 o.gi^'i l.ii ______ :0 f] 1 p1, i_i.—[0.75 I _ ________ I I0.88■6 7G一6一 3 S1一釣莹殆程银緡囲冲一冲備呻中■ ~……摆头岡状铁炒独輕雲柠+应氏禄40细小铁案休运馥氏组飙霞嘛氣9〜10二瘵酥密貝匚■讦状議素落车不则数氏數旅+粒號城氏体! -■ -大纂钎趺雜*体+「少主醫毀览氏体士光楚殊逼协一 针状魏氏绘奴+珠光体& ;4.5〜G.3 12.1^13.4 、5.3 2.825.5 啊状铁素体 二一铲毀掘齿狀題氏纽织組硅据,硅猛魏中过低中一低高一通过一系列表征,研究者对A钢与C钢的内锈层做了详细的研究,研究发现: 尽管含Cu低合金钢和碳钢的宏观阴极区的锈层主要组成相同,但其内锈层明显比碳钢致密。
从宏观阴极区的合金元素组成和分布看,Cu的含量相对较多,在条带中分布也较均匀,没有发现明显的富集。
结合SEM和XRD分析结果可知,含Cu 低合金钢内锈层中的针状物质主要为a FeOOH,且Cu可成为氧化物结晶的核心,从而促进a FeOOH的形成。
由于a FeOOH在锈层中是一种相对稳定的相,它有利于致密锈层的形成,因此,Cu的添加可提高锈层对宏观阴极区基体的保护能力。
A钢(a)和C钢(b)蚀坑内锈层的SEM形貌两种钢内锈层的X射线衍射谱阳极电流密度随阴极电位变化曲线另外,在相同的外部阴极极化电位下含Cu低合金钢的阳极电流密度明显小于碳钢。
由于该阳极电流是蚀坑外部宏观阴极区电位和蚀坑内电位的电偶作用产生的,因此,模拟闭塞腐蚀电池实验的结果也表明Cu可提高蚀坑内的电位。
由此可认为,Cu的添加可有效提高钢的耐点蚀性能。
海水腐蚀的防护合理选材合理选材的要求是既能保证结构的承载能力,又能保证在使用期内金属不发生腐蚀破坏,同时还要兼顾经济效益。