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。

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。

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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

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双真空钢的锻造加热工艺