304不锈钢在西沙海洋大气环境中的腐蚀行为
不锈钢大气腐蚀的因素
影响不锈钢大气腐蚀的因素除Cl-以外，表面灰尘沉积、不锈钢中Cr的含量、表面粗糙度以及空气中的SO2浓度，也会对不锈钢的大气腐蚀产生影响。
1、表面附着的尘埃粒子可以促进不锈钢的腐蚀。
当表面存在灰尘粒子时，在尘粒沉积处形成缝隙，容易保持含氯离子的水膜，阻碍了氧的补充，导致钝化膜破坏。
另外，此溶解区与临近尘粒沉积处的钝化区会形成闭塞电池加剧了点蚀坑的形成和发展。
2、增加不锈钢中Cr和其它合金元素的含量可提高不锈钢的抗腐蚀性能。
有实验表明，对于合金元素含量最低的2Cr13不锈钢，在万宁和青岛，第一年锈斑已遍布试片，第三年样品已普遍被锈点覆盖，十二年后在青岛腐蚀失重达到约40g/m2，在万宁达到约80g/m2。
而具有高Cr含量的1Cr18Ni9Ti和00Cr18Mo2不锈钢，暴露在Cl-含量最高的万宁地区，第一年后也基本没有腐蚀，三年后有一些锈斑，十二年后腐蚀率分别仅为15g/m2和3g/m2。
Kain等研究了在LaQue腐蚀技术中心海洋大气测试点暴露15年和60年后的不锈钢试样，发现不锈钢的抗腐蚀性随合金中铬含量的增加和钼元素的存在而增加，316(0Cr17Ni12Mo2)、310(0Cr25Ni20)、317(0Cr19Ni13Mo)等300系列的奥氏体不锈钢抗腐蚀性最好，其次是201(1Cr17Mn6Ni5N)和202(1Cr18Mn8Ni5N)型奥氏体不锈钢，最后是430(1Cr17)型铁素体不锈钢。
3、表面粗糙度对不锈钢抗腐蚀性能有较大影响。
De2gerbeck等研究发现精抛光的表面比磨光和酸洗表面在海洋大气环境下更抗腐蚀。
Asami等测量了暴露前不同表面状态的钝化膜组成，表面膜中富Cr物质最多的是镜面抛光，然后是光亮退火、2B精饰和精纺呢抛光，而抗腐蚀性顺序也是如此，他们认为不同的表面精度具有不同的表面组成，表面膜中铬的富集是不锈钢在海洋环境下的抗腐蚀性的主要因素。
Wallinder等研究了具有四种不同表面状态的304不锈钢在暴露于海洋大气环境下2和7个月后的腐蚀，发现抗腐蚀顺序从大到小依次为光亮退火、酸洗、磨光和未经处理的轧制表面，认为这是由于不同的表面粗糙度具有不同的表面组成和吸湿性引起的。
金属材料的海洋腐蚀与防护(第5章)不锈钢在海洋环境中的腐蚀
第五节 不锈钢在海水中的腐蚀电位
同种不锈钢在不同试验站的稳态腐蚀电 位值有差别。钝化能力弱的不锈钢稳态腐 蚀电位值差别较小，钝化能力强的差别较 大。
第五节 不锈钢在海水中的腐蚀电位
各种不锈钢的稳态腐蚀电位顺序相同。 由负到正依次为：2Cr13、F179、1Cr18Ni9Ti、 00Cr19Ni10、000Cr18Mo2、316L、HRS-3.这 与试验不锈钢的钝化能力从弱到强的顺序 一致。钝化能力较强的不锈钢在海水中的 稳态腐蚀电位较正，反之则较弱。
• 由图5-3可知，不锈钢在潮差区的点蚀和缝 隙腐蚀随试验地点的海水温度升高而加重。
第三节 潮差区
二、腐蚀率 • 不锈钢在潮差区有较重的点蚀和缝隙腐蚀，
但腐蚀率较低。不锈钢腐蚀率的大小顺序 与它们点蚀、缝隙腐蚀的轻重一致。
第三节 潮差区
三、海生物污损对耐蚀性的影响 • 不锈钢在各试验站的海生物污损情况见表5-
化性能主要来自于鉻，钝化膜的稳定性随 鉻的含量而增高。2Cr13钝化膜稳定性差， 在全浸区的耐蚀性很差。而Cr增加到17%的 F179的耐蚀性比2Cr13明显提高。
第二节 全浸区
• 添加Mo的000Cr18Mo2的耐蚀性好于1Cr18Ni9Ti、 00Cr19Ni10，表明添加Mo能够明显提高不锈钢 的耐点蚀性能。00Cr19Ni10的耐蚀性好于 1Cr18Ni9Ti，表明了降低含碳量能够提高不锈 钢在全浸区的耐蚀性。000Cr18Mo2在海水中有 较好的耐蚀性除含有鉻之外也依赖于它的超低 碳含量。
其化学成分见表5-10.
第五节 不锈钢在海水中的腐蚀电位
• 不锈钢在不同试验站的腐蚀电位随着时间 的变化有相同的特性。开始浸泡时，不锈 钢的腐蚀电位（初始电位）相差较小，随 着时间的延长，不锈钢的腐蚀电位向正负 不同的趋势变化，使不锈钢的腐蚀电位差 变大。见表5-11和图5-6.
不锈钢海水的腐蚀研究
不锈钢海水的腐蚀研究不锈钢保护膜海水腐蚀原理腐蚀原理浸入海水中的金属，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。
电势较高的部位为阴极，较低的为阳极。
电势较高的金属，如铁，腐蚀时阳极进行铁的氧化：?Fe→Fe 2e释放的电子从阳极流向阴极，使氧在阴极被还原：?O 2HO 4e→4OH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：?Fe 2OH→Fe(OH)它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FeO?HO，它的结构疏松，对金属的保护性能低。
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。
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。
海洋环境下不锈钢管道腐蚀机理分析及防腐研究
海洋环境下不锈钢管道腐蚀机理分析及防腐研究作者：于林科等来源：《山东工业技术》2015年第16期摘要：本文就复杂海洋环境下不锈钢管道腐蚀原因进行综合分析，重点分析高湿度海风及盐雾中氯离子对不锈钢管道表面腐蚀破坏的机理，并提出几种防腐措施，为以后同类工程的实施提供有效的解决办法。
关键词：海洋环境；氯离子；表面腐蚀；防腐措施1 前言某海岛输电工程项目中，采用0Cr18Ni9Ti不锈钢无缝管道进行水系统输送。
室外管路表面处理方式为喷砂处理。
该系统管道在投用10个月后，发现室外管道表面锈蚀比较严重，出现较多的锈迹。
现场通过对管道表面锈迹处理发现，此锈迹为浮锈，只需用拉丝布擦拭即可清除掉锈迹。
为彻底弄清室外不锈钢管道短时间产生锈蚀的原因，解决不锈钢管道运行寿命的问题。
本文就高温、高湿度、高盐分海风、盐雾、海水飞溅等复杂海洋环境下不锈钢管道腐蚀原因进行综合分析，重点分析高湿度海风及盐雾中氯离子对不锈钢管道表面腐蚀破坏的机理，并提出一些列防腐措施，为以后同类工程的实施提供有效的解决办法。
2 腐蚀原因综合分析2.1 管道化学成分分析用材质分析仪对不锈钢管道化学成分进行分析，结果表明：管道化学成分符合0Cr18Ni9Ti 牌号的要求。
2.2 海洋环境下不锈钢管道腐蚀分析海洋大气环境与内陆大气环境有很多区别，对不锈钢管道腐蚀分析时，需要考虑高温、高湿度、高盐分海风、盐雾、海水飞溅等多种因素[1]。
2.2.1 高盐分海风、盐雾、海水飞溅在海洋环境下的海风、海浪比较频繁，海风引起的海浪使得海水中的大量盐液与大气混合，使得大气中还有大量盐分，而这些盐分中还有大量的氯离子，这些盐分中的氯离子具有较高的电导率，容易形成电解质溶液，在金属表面形成微电池，增强了腐蚀的活性，破坏金属表面的钝化膜。
海洋环境下在温度较高的情况下，大量的海水产生雾化现象，形成大量盐雾，而盐雾的主要成分与海水及其相似，对不锈钢管道的表面也会产生腐蚀。
产生腐蚀的主要原因还是盐雾中的大量氯离子。
海洋环境下不锈钢管道腐蚀机理分析及防腐研究
海洋环境下不锈钢管道腐蚀机理分析及防腐研究本文就复杂海洋环境下不锈钢管道腐蚀原因进行综合分析，重点分析高湿度海风及盐雾中氯离子对不锈钢管道表面腐蚀破坏的机理，并提出几种防腐措施，为以后同类工程的实施提供有效的解决办法。
标签：海洋环境；氯离子；表面腐蚀；防腐措施1 前言某海岛输电工程项目中，采用0Cr18Ni9Ti不锈钢无缝管道进行水系统输送。
室外管路表面处理方式为喷砂处理。
该系统管道在投用10个月后，发现室外管道表面锈蚀比较严重，出现较多的锈迹。
现场通过对管道表面锈迹处理发现，此锈迹为浮锈，只需用拉丝布擦拭即可清除掉锈迹。
为彻底弄清室外不锈钢管道短时间产生锈蚀的原因，解决不锈钢管道运行寿命的问题。
本文就高温、高湿度、高盐分海风、盐雾、海水飞溅等复杂海洋环境下不锈钢管道腐蚀原因进行综合分析，重点分析高湿度海风及盐雾中氯离子对不锈钢管道表面腐蚀破坏的机理，并提出一些列防腐措施，为以后同类工程的实施提供有效的解决办法。
2 腐蚀原因综合分析2.1 管道化学成分分析用材质分析仪对不锈钢管道化学成分进行分析，结果表明：管道化学成分符合0Cr18Ni9Ti牌号的要求。
2.2 海洋环境下不锈钢管道腐蚀分析海洋大气环境与内陆大气环境有很多区别，对不锈钢管道腐蚀分析时，需要考虑高温、高湿度、高盐分海风、盐雾、海水飞溅等多种因素[1]。
2.2.1 高盐分海风、盐雾、海水飞溅在海洋环境下的海风、海浪比较频繁，海风引起的海浪使得海水中的大量盐液与大气混合，使得大气中还有大量盐分，而这些盐分中还有大量的氯离子，这些盐分中的氯离子具有较高的电导率，容易形成电解质溶液，在金属表面形成微电池，增强了腐蚀的活性，破坏金属表面的钝化膜。
海洋环境下在温度较高的情况下，大量的海水产生雾化现象，形成大量盐雾，而盐雾的主要成分与海水及其相似，对不锈钢管道的表面也会产生腐蚀。
产生腐蚀的主要原因还是盐雾中的大量氯离子。
盐雾对不锈钢管道表面的腐蚀的主要形式还是电化学腐蚀。
不锈钢在海水中腐蚀特性研究进展
1 不锈钢在海水中的腐蚀机理分析
不锈钢的耐腐蚀性能主要依靠钝化膜的隔离作 用。不锈钢表面的 钝 化 膜 由 两 部 分 组 成,内 层 以 铬 的 氧 化 物 为 主 ,对 腐 蚀 性 离 子 有 较 强 的 阻 挡 作 用 ,而 外层以铁的氧化物和氢氧化物为主。钝化膜的形成 能力和保 护 性 能 决 定 不 锈 钢 的 耐 腐 蚀 性。 海 水 中 Cl- 及 SO24- 浓 度 非 常 高,Cl- 对 钝 化 膜 有 腐 蚀 作 用,所以海水中 Cl- 浓度越大,钝化膜 腐 蚀 溶 解 速 率 就 越 大 ,钝 化 膜 的 稳 定 性 能 越 差 ,不 锈 钢 材 料 表 面 形 成的钝化膜 变 得 更 疏 松,均 匀 性 更 差,钝 化 膜 被 破 坏,因此不锈钢被海水侵蚀 。 [6] 王志强等研究发 现, 海洋环境根据其性质的不同可分为5个腐蚀区域, 分别为海底泥土 区、海 水 全 浸 区、海 水 潮 差 区、浪 花 飞溅 区 以 及 海 洋 大 气 区[7]。5个 腐 蚀 区 及 不 锈 钢 在
ShaoDongxue,Wu Ming,XieFei,WangDan
(CollegeofPetroleum Engineering,LiaoningShihuaUniversity,FushunLiaoning113001,China) Abstract: Stainlesssteelwaswidelyusedinindustrialproductionwithitsexcellentoxidationresistance,corrosionresistance andotherproperties.Butinthe marineenvironment,thestainlesssteelmaterialwasaffectedbytheseawaterenvironment
滨海城市盐碱性空气对不锈钢建筑材料的影响
滨海城市盐碱性空气对不锈钢建筑材料的影响摘要：不锈钢一般具有良好的耐腐蚀性，但在特殊的使用条件下，这种材料也可能存在孔隙腐蚀、断裂腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀等问题，应力腐蚀和晶间腐蚀对材料的安全性构成严重的威胁，影响了不锈钢材料的使用安全。
在滨海城市中，潮湿盐碱性的空气中含有水分，一般呈弱碱性也可能呈弱酸性。
海水中含有的大量氯离子可能会造成钢铁的腐蚀。
文章研究了不同pH值对304不锈钢性能的影响。
结果表明，304不锈钢对低酸碱溶液的腐蚀更为敏感，304不锈钢在中性溶液中的强度和塑性较低，对腐蚀的敏感性较低。
文章阐述了不锈钢在濒海环境中的腐蚀原因及防锈措施。
关键词：滨海、盐碱性空气、不锈钢、腐蚀1、前言本文对304不锈钢材料进行了分析，并对其碱污染程度进行了评价，以期对304不锈钢的防腐研究有所帮助。
不锈钢在建筑等行业中应用广泛，其水下特性一直是研究的重点，不锈钢水箱和不锈钢冷却塔在人们的生活中应用非常广泛，是人们生活中不可或缺的部分。
实践中，位于福州市平潭岛上的福平铁路平潭高铁站，在滨海城市的潮湿盐碱性空气中施工完成调试运行数月，发现满水的不锈钢冷却塔底部渗水，仔细检查发现存在锈蚀穿孔现象。
因此，为了保证设备的安全可靠运行，有必要检查不锈钢对各种pH溶液的损伤敏感性。
2、模拟实验本文通过模拟实验对盐碱性空气中的不锈钢进行测试，检查其抗腐蚀的能力以及检测腐蚀物质中的各种物质成分。
为了模拟碱性环境，同时加快实验的速度，将NaOH溶液的质量浓度从40g增加到500g，缩短了结果出现的时间。
本文模拟了海水以及沿海空气的化学组成，从硼酸和氢氧化锂中选择腐蚀液，并使其与水的相对含量相适应，研究了pH值对奥氏体不锈钢应力腐蚀裂纹的影响及断口形貌分析。
观察样品表面，在实际实验条件下，如果样品的断裂中心是坑中的孔，则应假设边缘交叉断裂或层间断裂易受应力腐蚀。
如样品表面受到均匀彻底的腐蚀，断口上有许多裂纹，在弱碱性溶液中试样表面呈深灰色，在靠近断口的弱酸性溶液中试样表面较小。
304不锈钢在西沙海洋大气环境中的腐蚀行为_骆鸿
第35卷第3期北京科技大学学报Vol.35No.32013年3月Journal of University of Science and Technology Beijing Mar.2013304不锈钢在西沙海洋大气环境中的腐蚀行为骆鸿，李晓刚，肖葵，董超芳北京科技大学新材料技术研究院，北京100083通信作者，E-mail:lixiaogang99@摘要采用扫描电镜、能谱、电化学阻抗谱和拉曼光谱等分析测试手段，研究了西沙群岛苛刻海洋大气环境下，经过不同时间暴露后304不锈钢的腐蚀行为和机理.304不锈钢在西沙大气暴露后的腐蚀类型主要是以局部腐蚀的点蚀为主，腐蚀产物主要由β-FeOOH 、γ-Fe 2O 3和Fe 3O 4组成.随暴露时间的延长，不锈钢表面钝化膜的稳定性变差，点蚀数目增加、点蚀坑深度增大且表面腐蚀产物覆盖率也逐渐增多.与其他部位相比，点蚀更容易在表面划痕处产生.提高表面加工精度，有助于提高其耐腐蚀性能.关键词不锈钢；大气腐蚀；西沙群岛；点蚀分类号TG172.3Corrosion behavior of 304stainless steel in the marine atmospheric environment of Xisha islandsLUO Hong,LI Xiao-gang,XIAO Kui,DONG Chao-fangInstitute for Advanced Materials and Technology,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,ChinaCorresponding author,E-mail:lixiaogang99@ABSTRACT The corrosion behavior and mechanism of 304stainless steel exposed for different time periods in the marine atmosphere of Xisha islands were studied by scanning electron microscopy,energy dispersive spectra,electro-chemical impedance spectroscopy,and Raman spectroscopy.Pitting corrosion is the main corrosion type of the steel in the atmospheric environment.The main compositions of the corrosion products are β-FeOOH,γ-Fe 2O 3,and Fe 3O 4.With the exposure time prolonging,the stability of the passive film deteriorates,the pitting number and depth increase,and the coverage of the surface corrosion products also enlarges.The pitting initiates more easily at scratches on the surface.The increase in machining precision of the surface will improve the pitting corrosion resistance.KEY WORDS stainless steel;atmospheric corrosion;Xisha islands;pitting300系列奥氏体不锈钢由于其具有优良的力学性能、耐腐蚀性能和焊接性能，在航空航天、交通运输、石油化工以及室外工程和建筑等许多领域得到了广泛的应用[1].通常情况下，奥氏体不锈钢表面在大气环境下会形成致密的钝化膜而具有极好的耐蚀性能，在一般大气中仅有水膜是不会破坏不锈钢表面的钝化膜，即使破坏了也很容易自我修复.但是，在较苛刻的大气环境下，如海洋大气，风携带着含有氯化物悬浮颗粒的海水传输到钢表面，氯化物通过潮解释放出的氯离子，易造成不锈钢表面钝化膜的破裂，引发较为严重的局部腐蚀.目前，已有许多专家对不锈钢材料的大气腐蚀进行了研究.李巧霞等[2]综述了不锈钢在大气环境下的腐蚀机理，探讨了影响不锈钢大气腐蚀的主要因素.梁彩凤等[3]进行了五种不锈钢在我国亚热带、工业性和海洋性等典型环境的12年暴露试验，总结出湿热海洋大气环境中氯离子的存在对不锈钢腐蚀性最强.Wallinder 等[4]研究了四种不同表面状态的304不锈钢在暴露于海洋大气环境下不同时间后的腐蚀行为，结果发现不同的粗糙度对不锈钢的抗腐蚀性能有较大的影收稿日期：2012–03–01基金项目：国家自然科学基金资助项目(51171023；51131001)网络出版时间：2013-04-02 13:19网络出版地址：/kcms/detail/11.2520.TF.20130402.1319.009.html第3期骆鸿等：304不锈钢在西沙海洋大气环境中的腐蚀行为·333·响，这可能和不同的表面粗糙度具有不同的表面组成和吸湿性有关系.但是，不锈钢材料在高湿、高温和高盐雾环境下的腐蚀行为和机理还少见报道.国家自然环境腐蚀站网中的西沙大气试验站位于西沙群岛中的永兴岛上，该试验站地处热带湿热地区，年平均气温为27.0℃，相对湿度为82%，年降雨量为1600mm，平均风速为4.2m·s−1，空气中的盐雾含量长年居高不下，是我国最苛刻的海洋环境，也是典型的高温、高湿、高盐雾和长日照环境.海洋经济发展已纳入国家“十二五”发展规划，成为我国新的经济增长点.海洋油气、海上交通运输、滨海建设等的设计、施工和防护对材料的选择和设计提出了更高的要求，因此开展不锈钢在西沙海洋环境下的腐蚀行为和规律的研究也具有重要的意义.本文通过现场大气暴露试验，利用金相显微镜、扫描电镜，能谱、激光拉曼光谱等方法，研究了304不锈钢在西沙大气环境下，经过不同时间的暴露后的腐蚀行为，同时对304不锈钢材料在西沙环境下使用提出了一些建议.1试验方法室外大气暴露试验所采用的材料为304不锈钢，其主要化学成分见表1.试样经铣边、打孔、酸洗、除污和除油后干燥，用精度为0.01g的天平称初始质量，试样尺寸为200mm×100mm×4mm，暴露周期为1、3、6、9、12和24个月.表1304不锈钢的化学成分(质量分数) Table1Chemical compositions of304stainless steel%C Si Mn P S Cr Ni Fe0.060.68 1.220.0300.01918.598.52余量将经过不同时间暴露的样品回收，对表面宏观形貌的观察采用Nikon-D200型照相机和OLYMPUS-POLYVAR金相显微镜，腐蚀产物的观察和分析采用Quanta-250型环境扫描电镜和激光拉曼光谱分析仪.同时按照GB/T16545—1996进行除锈并清洗表面腐蚀产物，测量腐蚀失重，计算腐蚀速率.表面腐蚀产物去除后，测试点蚀坑的深度，点蚀坑深度的测试采用“显微镜焦距差法”即两次调解焦距使得点蚀边缘和底部分别清晰，计算两次微螺旋旋钮的刻度之差.对原始没有经过暴露试验的不锈钢和经过不同周期的不锈钢样品，按照常规的三电极体系，测试其在0.5%NaCl溶液中的电化学行为.电化学测试仪器为PAR VMP3，辅助电极是铂片，参比电极为饱和甘汞电极(SCE).电化学阻抗谱的测试，选取频率范围为100kHz∼10mHz，测量信号是振幅为10mV正弦波，测得的数据使用ZSimpWin3.10软件进行拟合分析.所有的试验都在室温下进行.2试验结果与讨论2.1宏观腐蚀形貌及失重图1为304不锈钢在西沙大气环境下经过不同时间暴露后的宏观形貌图.从图中可以看出经过1个月的室外暴露后，不锈钢表面就有腐蚀发生，腐蚀基本以局部腐蚀为主，零星的分散在试样表面.随着暴露时间的延长，表面锈点逐渐增多，颜色也逐渐加深.经过24个月暴露的试样，表面几乎看不到金属光泽，基本为锈层所覆盖.腐蚀产物呈小点或片状分布，呈红褐色，在试样表面不均匀分布，一般在试样边缘分布较多，同时在一些表面存在缺陷的地方，如机加工划痕处分布较多.图2为304不锈钢在不同的大气环境下暴露2 a后的年腐蚀速.对比万宁、青岛、广州和琼海站的腐蚀数据，可以发现304不锈钢在西沙暴露的年腐蚀速率远远高于其他站点.图3为304不锈钢在西沙大气环境经过不同周期暴露后的年腐蚀速率变化曲线.从曲线中可以看出：在暴露的前9个月304不锈钢的腐蚀速率较快，其中1∼3个月腐蚀非常快；9∼24个月的腐蚀速率趋于稳定，变化非常小.图4为暴露在西沙大气环境中的不锈钢正面最大点蚀坑变化的曲线.从曲线上可以看出，304不锈钢的最大点蚀坑深度与时间呈线性变化关系.2.2微观腐蚀形貌及分析图5为304不锈钢经过1个月和12个月暴露后表面腐蚀产物的形貌.从图5(a)中可以看出：在试样暴露初期，表面有呈龟裂状的腐蚀产物形成，图5(a)中圆圈区域内，腐蚀产物在基体上附着并不致密，多处可见脱落现象；局部区域有点蚀坑产生，点蚀坑尺寸较小.随着暴露时间的延长，加之外界环境作用，表面腐蚀产物逐渐堆积和增厚，同时有较大的腐蚀坑产生，如图5(b)中的圆圈区域内所示.将12个月的试样除锈后发现，腐蚀产物覆盖区域下有些区域有较大、较深的点蚀坑，有些区域仍是光亮基体，故推测锈层可能是由点蚀发生处产生的Fe离子在流动雨水作用下迁移到周围区域干燥氧化而形成的.·334·北京科技大学学报第35卷图Fig.1(c)6图6为经过不同时间暴露后，304不锈钢表面点蚀形貌的变化(经过表面的清洗).从图中可以看出，在暴露初期，主要为表面膜的破坏，腐蚀坑大且浅.随着暴露时间的延长，点蚀坑逐渐变深，数目变多.经过24个月暴露后，304不锈钢表面出现较多的大小不一的点蚀坑.从图中还能看出，点蚀最易产生的部位为表面划伤处，可能是因为此处表图3304不锈钢的腐蚀速率变化曲线Fig.3Corrosion rate curve of304stainless steel图7为304不锈钢经过12个月大气暴露后，表面点蚀坑内和点蚀坑周围腐蚀产物的能谱分析结果.从结果中可以看出，经过12个月暴露后，部第3期骆鸿等：304不锈钢在西沙海洋大气环境中的腐蚀行为·335·分点蚀坑周围分布白亮色的物质，经分析为含有Fe、Cr、O、Cl和Si元素的物质，点蚀坑内部含有Fe、Cr、O、Si、Ca等元素.西沙永兴岛是一个孤立的珊瑚岛，风力较大、有高盐雾、高温和高湿的特点，砂石(主要成分为SiO2、CaCO3等)在风力作用下容易擦伤试样表面，并造成氯元素的沉积.表面划伤、附着和氯元素的沉积吸附，更易使表面形成电解质液滴或薄液层，导致点蚀发生.能谱分析中锈层和蚀坑内含有Si、Ca析中的Cr面的钝化膜steel图6经过不同时间暴露后的点蚀坑形貌.(a)1个月;(b)3个月;(c)6个月;(d)9个月;(e)12个月;(f)24个月Fig.6Morphologies of pits after different exposure time:(a)1month;(b)3months;(c)6months;(d)9months;(e)12months;(f)24months·336·北京科技大学学报第35卷用激光拉曼光谱法对304不锈钢暴露样品的腐蚀产物进行研究，图8(a)为拉曼光谱的主谱峰.从图中可以看出主谱峰是非对称峰，由多个谱峰叠加而成.采用Lorentz解析法拟合峰如图8(b)所示.经过拟合的曲线与原始曲线有较好的重合性，根据相关文献[5−6]可以确定304不锈钢在24个月长期暴露后腐蚀产物主要为β-FeOOH、γ-Fe2O3和Fe3O4.通常碳钢在大气环境中生成的羟基氧化铁主要是α-FeOOH，因为它比较稳定.但是，西沙大气富含Cl−，使得铁盐更容易形成β-FeOOH，因为Cl−填入β-FeOOH晶胞的隧道结构，提高其结构的稳定性，只有当Cl−完全除去时它才会转化为α-FeOOH或α-Fe2O3；Fe3O4是铁离子氧化的初步产物，γ-Fe2O3304不锈钢原始样品和带锈样品的电化学阻抗谱和等效电路图如图9所示.由图9(a)可以看出，无论是原始样品还是经过暴露的样品在溶液中的阻抗谱均是由容抗弧组成，表明暴露前后304不锈钢表面均有稳定的钝化膜存在.随着暴露时间延长，其容抗值呈明显下降趋势，说明钝化膜的稳定性在逐渐变差.参考Liu等[9−10]研究，对阻抗谱数据采用图9(b)中所示的等效电路进行拟合.Q是考虑了扩散效应而引入的常相位角元件；R s代表溶液欧姆电阻；R1和Q1代表表面钝化膜的电阻和电容，Q1与钝化膜中的缺陷有关，其值越大表明钝化膜中的缺陷越多；R2表示界面电荷转移电阻，其值越大表明钝化膜的稳定性越好；Q2是界面双电层电容，该第3期骆鸿等：304不锈钢在西沙海洋大气环境中的腐蚀行为·337·图图；(b)等效电路Fig.9EIS results and equivalent circuit of304stainless steel samples after exposure for different time in Xisha islands:(a) Nyquist;(b)equivalent circuit参数与点蚀区域内表面活跃区域面积有关，其值越小表明钝化膜中活跃的点蚀越少.按照上述等效电路进行拟合，拟合数值结果与实际阻抗谱有较好的重合性.表2为根据等效电路拟合的结果.从表2的数据可知随着暴露时间的延长，表面钝化膜的电阻R1减小，Q1不断增大，表明钝化膜的抗腐蚀能力不断下降.同时界面转移电阻R2不断减小，Q2不断降低，进一步表明不锈钢钝化膜的稳定性变差，伤、附着是引起腐蚀的主要原因，腐蚀产物主要为β-FeOOH、γ-Fe2O3和Fe3O4.(3)阻抗谱数据表明，随着暴露时间的延长，钝化膜的稳定性变差，点蚀更易发生.这与实际投放试样的结果完全吻合.(4)与普通的碳钢相比，304不锈钢材料在西沙大气环境中的腐蚀速率较小，提高表面的加工精度或者增加表面涂层，更有助于提高304不锈钢在西沙环境中的抗腐蚀性能.参考文献[1]Lo K H,Shek C H,Lai J K L.Recent developments in·338·北京科技大学学报第35卷stainless steels.Mater Sci Eng R,2009,65(4-6):39 [2]Li Q X,Wang Z Y,Han W,et al.Review on atmosphericcorrosion of stainless steels.Corros Sci Prot Technol, 2009,21(6):549(李巧霞,王振尧,韩薇,等.不锈钢的大气腐蚀.腐蚀科学与防护技术,2009,21(6):549)[3]Liang C F,Yu C J,Hou W T,A study of atmospheric cor-rosion of stainless steel:a summary of12year exposure testing.J Chin Soc Corros Prot,1999,19(4):227(梁彩凤,郁春娟,侯文泰.不锈钢的大气腐蚀研究:12年暴露试验总结.中国腐蚀与防护学报.1999,19(4):227) [4]Wallinder D,Wallinder I O,Leygraf C.Influence of sur-face treatment of type304L stainless steel on atmospheric corrosion resistance in urban and marine environments.Corrosion,2003,59(3):220[5]Yang X M.Study on the infrared spectra and Raman spec-tra of steel rusty layer with atmospheric corrosion.Spec-trosc Spectral Anal,2006,26(12):2247(杨晓梅.钢大气腐蚀锈层的红外,拉曼光谱研究.光谱学与光谱分析,2006,26(12):2247)[6]Xiong H X,Zhou L X.Synthesis of iron oxyhydroxides ofdifferent crystal forms and their roles in adsorption and re-moval of Cr(Ⅵ)from aqueous solutions.Acta Petrol Min-eral,2008,27(6):559(熊慧欣,周立祥.不同晶型羟基氧化铁(FeOOH)的形成及其在吸附去除Cr(VI)上的作用.岩石矿物学杂志,2008, 27(6):559)[7]Tsutsumi Y,Nishikata A,Tsuru T.Pitting corrosionmechanism of type304stainless steel under a droplet of chloride solutions.Corros Sci,2007,49(3):1394[8]Cruz R P V,Nishikata A,Tsuru T.Pitting corrosionmechanism of stainless steels under wet-dry exposure in chloride-containing environments.Corros Sci,1998,40(1): 125[9]Liu C,Bi Q,Leyland A,et al.An electrochemicalimpedance spectroscopy study of the corrosion behaviour of PVD coated steels in0.5N NaCl aqueous solution:PartI.Establishment of equivalent circuits for EIS data mod-eling.Corros Sci,2003,45(6):1243[10]Liu C,Bi Q,Leyland A,et al.An electrochemical impe-dance spectroscopy study of the corrosion behaviour of PVD coated steels in0.5N NaCl aqueous solution:Part II.EIS interpretation of corrosion behaviour.Corros Sci, 2003,45(6):1257。
不锈钢对各种环境中的耐腐蚀性能
不锈钢对各种环境中的耐腐蚀性能不锈钢的耐腐蚀性能一般随铬含量的增加而提高。
其基本原理是，当钢中有足够的铬时，在钢的表面形成非常薄的至密的氧化膜，它可以防止进一步的氧化或义腐蚀。
氧化性的环境可以强化这种膜，而还原性环境则必然破坏这种膜，造成钢的腐蚀。
1.大气腐蚀不锈钢耐大气腐蚀基本上是随大气中的氯化物的含量而变化的。
因此，靠近海洋或其他氯化物污染源对不锈钢的腐蚀是极为重要的。
一定量的雨水，只有对钢表面的氯化物浓度起作用时才是重要的。
农村环境1Cr13、1Cr17和奥氏体型不锈钢可以适应各种用途，其外观上不会有显著的改变。
因此，在农村暴露使用的不锈钢可以根据价格，市场供应情况，力学性能、制作加工性能和外观来选择。
工业环境在没有氯化物污染的工业环境中，1Cr17和奥氏体型不锈钢能长期工作，基本上保持无锈蚀，可能在表面形成污膜，但当将污膜清除后，还保持着原有的光亮外观。
在有氯化物的工业环境中，将造成不锈钢锈蚀。
海洋环境1Cr13和1Cr17不锈钢在短时期就会形成薄的锈膜，但不会造成明显的尺寸上的改变，奥氏体型不锈钢如1Cr17Ni7、1Cr18Ni9和0Cr18Ni9，当暴露于海洋环境时，可能出现一些锈蚀。
锈蚀通常是浅薄的，可以很容易地清除。
0Cr17Ni12M02含钼不锈钢在海洋环境中基本上是耐腐蚀的。
除了大气条件外，还有另外两个影响不锈钢耐大气腐蚀性能的因素。
即表面状态和制作工艺。
精加工级别影响不锈钢在有氯化物的环境中的耐腐蚀性能。
无光表面（毛面）对腐蚀非常敏感。
即正常的工业精加工表面对锈蚀的敏感性较小。
表面精加工级别还影响污物和锈蚀的清除。
从高精加工的表面上清除污物和锈蚀物很容易，但从无光的表面上清除则很困难。
对于无光表面，如果要保持原有的表面状态则需要经常的清理。
2.淡水淡水可定义为不分酸性、盐性或微咸，来源于江河、湖泊、池塘或井中的水。
淡水的腐蚀性受水的pH值、氧含量和成垢倾向性的影响。
结垢（硬）水。
304不锈钢在NaCl_NH_4_2SO_4_NH_4Cl溶液中的腐蚀行为
85
( 25 ℃～30 ℃)下进行 . 电化学测量用 CH I660 电化学工作站 (上海辰
华公司 ). 交 流 阻 抗 测 试 的 交 流 极 力 信 号 幅 值 为 5 mV ,频率范围 01001 Hz～100 kHz. 测定结果用 EQU IVCRT PAS软件进行分析. 在运用等效电路拟 合交流阻抗数据时采用 Boukamp 提出的线路符号 (C ircuit D escrip tion Code CDC) . [ 10 ]
比较图 1和图 2的极化曲线特征可以发现 ,不 锈钢在 N aCl + (NH4 ) 2 SO4 +NH4 C l混合溶液中与在 NaCl溶液中的腐蚀行为的主要差别是在浸泡初期 : 在混合溶液中 ,试样在浸泡初期 (4 h)即在阳极区显 示出表面钝化特征 ,在阴极区也显示出主要反应为 氧的还原 ,浸泡初期与长期浸泡后的腐蚀行为相近 ; 而在 3% NaCl溶液中 ,试样在浸泡初期的阴极反应 为氢的析出 ,腐蚀电位比较正 ,随浸泡时间延长逐渐 变负然后趋于稳定.
F ig. 1 Polarization curves of stainless steel in 3% NaCl solution for different immersion times
F ig. 2 Polarization curves of stainless steel in m ixed solution for different immersion times
第 27卷 第 2期 2007年 4月
中国腐蚀与防护学报
Journa l of Ch inese Soc iety for Corrosion and Protection
Vol. 27 No. 2 Ap r. 2007
不锈钢在西太平洋深海环境中腐蚀规律研究
装备环境工程第20卷第8期·70·EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING2023年8月不锈钢在西太平洋深海环境中腐蚀规律研究刘钊慧1，彭文山1,2，丁康康1,2，赵建仓1,2，李治1，郭为民1,2，马力1,2（1.中国船舶集团有限公司第七二五研究所，河南 洛阳 471023；2.中国船舶集团有限公司第七二五研究所 海洋腐蚀与防护重点实验室，山东 青岛 266237）摘要：目的研究不锈钢在西太平洋海域深海环境中的腐蚀规律。
方法采用深海高效串型试验装置对304不锈钢和316L不锈钢在西太平洋深海环境中进行深海实海腐蚀试验，分析不锈钢的腐蚀形貌、腐蚀速率和点蚀深度规律等，研究2种不锈钢在500、800、1 200、2 000 m海深下的腐蚀规律。
结果304不锈钢与316L 不锈钢腐蚀质量损失主要由缝隙腐蚀引起，316L不锈钢的腐蚀程度总体上低于304不锈钢，304不锈钢的腐蚀速率低于0.4 μm/a，316L不锈钢的腐蚀速率低于0.25 μm/a。
深海环境中，304不锈钢的腐蚀产物主要是α-Fe2O3、γ-FeOOH、γ-Fe2O3，316L不锈钢的腐蚀产物主要是α-FeOOH、γ-FeOOH、γ-Fe2O3。
结论304不锈钢和316L不锈钢在西太深海环境中使用过程中应避免缝隙的形成，降低其发生缝隙腐蚀和点蚀的概率。
关键词：深海环境；不锈钢；实海试验；腐蚀形貌；腐蚀速率；点蚀深度中图分类号：TG172.5 文献标识码：A 文章编号：1672-9242(2023)08-0070-10DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2023.08.010Corrosion Regularity of Stainless Steel in Deep-sea Environment of theWestern Pacific OceanLIU Zhao-hui1, PENG Wen-shan1,2, DING Kang-kang1,2, ZHAO Jian-cang1,2, LI Zhi1, GUO Wei-min1,2, MA Li1,2(1. Luoyang Ship Material Research Institute, Henan Luoyang 471023, China; 2.State Key Laboratory for MarineCorrosion and Protection, Luoyang Ship Material Research Institute, Shandong Qingdao 266237, China)ABSTRACT: The marine equipment is prone to seawater corrosion in the deep-sea environment of the Western Pacific Ocean which is a global hot spot. The work aims to study the corrosion regularities of stainless steel in the deep-sea environment of the Western Pacific Ocean. A deep-sea high efficiency string test device was used to carry seacorrosion experiments on 304 stainless steel and 316L stainless steel in the Western Pacific Ocean. The corrosion morphology, corrosion rate, and pitting depth regulari-ties of stainless steel were analyzed. The corrosion regularities of these two stainless steels at sea depths of 500, 800, 1 200 and 2 000 m were investigated. The results showed that the corrosion weight loss of 304 stainless steel and 316L stainless steel was mainly caused by crevice corrosion, and overall, the corrosion degree of 316L stainless steel was lower than that of 304 stainless steel; The corrosion rate of 304 stainless steel was lower than 0.4 μm/a, and the corrosion rate of 316L stainless steel was lower than 0.25 μm/a. The corrosion products of 304 stainless steel in the deep-sea environment mainly contained α-Fe2O3, γ-FeOOH收稿日期：2023-03-09；修订日期：2023-04-27Received：2023-03-09；Revised：2023-04-27作者简介：刘钊慧（1973—），女，硕士。
不锈钢在海水中的腐蚀电位
不锈钢在海水中的腐蚀电位概述不锈钢是一种具有耐腐蚀性能的金属材料，被广泛应用于海洋工程、船舶制造、化工设备等领域。
然而，在海水中，不锈钢仍然存在一定程度的腐蚀问题。
腐蚀电位是评价不锈钢在海水中腐蚀行为的重要参数之一，本文将对不锈钢在海水中的腐蚀电位进行深入探讨。
不锈钢的组成和特性不锈钢是一种合金材料，主要由铁、铬、镍等元素组成。
其中，铬元素是不锈钢具有耐腐蚀性能的关键因素，通过在不锈钢表面形成一层致密的氧化铬膜，阻止了进一步的氧化反应，从而起到了抗腐蚀的作用。
不锈钢具有以下几个特点： 1. 耐腐蚀性能优异：不锈钢能够在一定条件下形成致密的氧化铬膜，有效防止腐蚀介质对金属的侵蚀。
2. 机械性能良好：不锈钢具有较高的强度、硬度和韧性，适用于各种工程应用。
3. 耐高温性能强：不锈钢在高温下仍然能够保持较好的耐腐蚀性能和机械性能。
4. 容易加工：不锈钢具有良好的可塑性和可焊性，便于加工成各种形状的制品。
海水中的腐蚀机理海水中存在各种腐蚀介质，如氯离子、硫化物、溶解氧等，这些介质会对不锈钢表面的氧化铬膜产生破坏，导致腐蚀的发生。
海水中的腐蚀机理主要包括以下几个方面： 1. 氧化还原反应：海水中的溶解氧会与不锈钢表面形成的氧化铬膜发生氧化还原反应，导致腐蚀。
2. 氯离子腐蚀：海水中的氯离子是不锈钢腐蚀的主要原因之一，它能够破坏不锈钢表面的氧化铬膜，使得金属暴露在腐蚀介质中。
3. 硫化物腐蚀：海水中的硫化物对不锈钢也具有一定的腐蚀作用，特别是在高温、高压的海洋环境中，硫化物腐蚀更为明显。
腐蚀电位的定义和测量方法腐蚀电位是评价不锈钢在海水中腐蚀行为的重要参数，它表示在给定的腐蚀介质中，金属的电位与参比电极之间的电势差。
腐蚀电位的测量可以通过电化学方法进行。
常用的腐蚀电位测量方法包括： 1. 极化曲线法：通过在不锈钢电极上施加一定的电位，测量电流随时间的变化，从而得到腐蚀电位。
2. 动电位极化法：通过改变电极电位，测量电流的变化，从而绘制出动电位极化曲线，得到腐蚀电位。
海水环境中不锈钢腐蚀疲劳裂纹研究进展
海水环境中不锈钢腐蚀疲劳裂纹研究进展刘海定;王东哲;王春光;常亮【摘要】在全世界范围内,化石能源和燃气资源的开采证逐渐转向深井、深海.深海环境复杂,而且相关装备、器具在海水中的服役行为也知之甚少,这都对海洋探索带来了一定的困难.海水中富含Cl-,导致金属材料在海水中容易产生局部腐蚀,其中腐蚀疲劳的潜在的危害性最大.在海洋开发工程中,很多场合对材料的性能要求比较苛刻,碳钢、合金钢和普通不锈钢无法满足其使用要求,要借助其他防护手段才能满足实际所需,于是大大增加了使用成本,维护起来也相当麻烦,井下应用受到极大的限制甚至根本无法使用.高合金不锈钢及耐蚀合金(Corrosion Resistance Alloy,CRA)由于具有优异的综合性能特别是较高的抗环境敏感开裂能力,在酸性油气、海洋、高温高压(high-temperature high-pressure,HTHP)等领域仍应用的性价比很高.本文从腐蚀疲劳影响因素的角度重点分析不锈钢腐蚀疲劳断裂的研究现状.主要集中讨论了腐蚀介质、载荷、温度、合金成分、微观结构以及加工方法对疲劳腐蚀的影响,并得到一些规律和结论.【期刊名称】《全面腐蚀控制》【年(卷),期】2017(031)004【总页数】6页(P60-65)【关键词】腐蚀疲劳裂纹;耐蚀合金;不锈钢;海水腐蚀【作者】刘海定;王东哲;王春光;常亮【作者单位】重庆材料研究院有限公司重庆 400700;国家仪表功能材料工程技术研究中心,重庆 400700;重庆材料研究院有限公司重庆 400700;国家仪表功能材料工程技术研究中心,重庆 400700;重庆材料研究院有限公司重庆 400700;国家仪表功能材料工程技术研究中心,重庆 400700;重庆材料研究院有限公司重庆 400700;国家仪表功能材料工程技术研究中心,重庆 400700【正文语种】中文【中图分类】TG172.5在全世界范围内，大陆内部的油气储量日趋减少，化石能源和燃气资源的开采正逐渐转向深井、深海。
不锈钢在海水飞溅区的腐蚀行为
收稿日期:2001209202;修订日期:2001210209基金项目:国家自然科学基金资助项目(598991140)作者简介:黄桂桥,1957年生,男,高级工程师,主要研究方向材料自然环境腐蚀与防护不锈钢在海水飞溅区的腐蚀行为黄桂桥(钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所青岛266071)摘要:总结了5种不锈钢在青岛海域飞溅区暴露16年的腐蚀行为和规律.2Cr13在飞溅区不能维持其表面的钝态,耐蚀性较差.含16%Cr 以上的不锈钢在飞溅区有较好的耐蚀性.1Cr18Ni9Ti 、00Cr19Ni10和000Cr18Mo2在飞溅区暴露2～4年间,F179在1、2年间,点蚀速度较大,此后它们的点蚀深度随时间无明显加深.不锈钢在飞溅区的点蚀密度随暴露时间增大.增加Cr 含量、添加Mo 能提高不锈钢在飞溅区的耐蚀性.关键词:腐蚀 不锈钢 海水 飞溅区中图分类号:G B172.5 文献标识码:A 文章编号:100524537(2002)04202112061前言不锈钢在海水飞溅区有较好的耐蚀性,但表面沉积的盐粒子能引起不锈钢的点蚀破坏、锈点和锈斑沾污表面,影响它的外观.有缝隙存在时容易发生缝隙腐蚀.在使用中经常清洗、冲刷表面,能保持不锈钢表面的光洁.一些型号的不锈钢如304和316已成功地应用于飞溅环境[1,2].但对不锈钢在海水飞溅区腐蚀的研究很少,未见到国外有关不锈钢在飞溅区自然暴露的腐蚀数据、行为及规律的研究内容.近年来,国内的文献[3～5]报道了不锈钢在飞溅区暴露8a 的腐蚀结果和耐蚀性,但缺少对不锈钢在飞溅区的点蚀和缝隙腐蚀规律及合金元素对耐蚀性影响的研究.为积累不锈钢在海洋环境中的腐蚀数据,研究它的腐蚀行为和规律,1982年开始,科技部和国家自然科学基金委组织全国海水腐蚀试验网站进行不锈钢飞溅区5个周期长达16年的腐蚀试验.现已取得了不锈钢在青岛海域飞溅区暴露16年的腐蚀结果.文献[3、4]报道了该项目取得的前期工作结果.本文研究了5种不锈钢在青岛海域飞溅区的腐蚀行为和规律.2试验方法选取的试验材料有使用广泛的奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti (321)、超低碳奥氏体不锈钢00Cr19Ni10(304L ),含Cr 较低、价格便宜的2Cr13(420)马氏体不锈钢,含Cr17%的F179(相当于00Cr17Ti ,430)超低碳铁素体不锈钢,超低碳的Cr18Mo2型不锈钢000Cr18Mo2.Cr18Mo2型是近代铁素体型不锈钢中价格低廉、应用广泛的基本钢种.它们的化学成分见表1.试样取自市售的板材,试样尺寸200mm ×100mm ×2～3mm.试验的主试验面均保持原轧制状态.每周期3个平行样.试验前试样去油污、量尺寸、称重.试样用塑料隔套[6]固定在建于海边礁石的试验架上,试验站位于青岛小麦岛,即北纬36°03′,东经120°25′;此处海水平均温度13.7℃,平均盐度31.5‰,平均溶解氧浓度5.9ml/L ,p H 平均值8.3;平均气温12.3℃,平均湿度71%,年平均降雨量643mm.试样暴露在平均高潮位以上0.5m ～112m 之间,处于飞溅区的腐蚀苛刻区.试样垂直于海平面,一个试验面向海.试样于1983年12月开始暴露.1、3、6个月及取样时观察记录试样的腐蚀外观.暴露1、2、4、8和16年后取样,酸洗去除腐蚀产物,称重、计算腐蚀率.观测点蚀孔径、点蚀密度.用蚀点深度测量仪测量点蚀深度和缝隙腐蚀深度.试验符合国家标准G B5776—86.由于缝隙(在本试验中,缝隙是指固定试样的隔套与试样表面形成的缝隙,3个平行样有12个缝隙)是不标准的,本文只给出最大缝隙腐蚀深度.每个试验面测量5个最深的蚀点,3个平行样30个蚀点的平均值为平均点蚀深度,最大值为最大点蚀深度.第22卷第4期2002年8月 中国腐蚀与防护学报Journal of Chinese Society for Corrosion and Protection Vol 122No 14Aug 1200T able 1Chemical compositions of stainless steels tested (mass %)steel C Mn Si S P Cr NiMoTiFe 2Cr130.1990.370.350.0090.03013.74Bal.F1790.0090.530.210.0160.03616.730.24Bal.1Cr18Ni9Ti 0.0780.730.650.0070.01417.608.390.57Bal.00Cr19Ni100.0100.290.590.0060.03018.909.28Bal.000Cr18Mo20.003<0.10.110.015<0.0118.921.92Bal.3结果和讨论311腐蚀外观2Cr13在飞溅区暴露1个月出现锈点,半年后棕色的锈层覆盖整个表面.F179在暴露3个月后出现锈点.1Cr18Ni9Ti 、00Cr19Ni10和000Cr18Mo2暴露6个月后表面出现锈点.暴露1年的F179、1Cr18Ni9Ti 、00Cr19Ni10和000Cr18Mo2试样表面有黄褐色及黄色的锈点、锈斑.F179的锈点和锈斑面积比1Cr18Ni9Ti 、00Cr19Ni10和000Cr18Mo2较大,锈点和锈斑的颜色比1Cr18Ni9Ti 、00Cr19Ni10和000Cr18Mo2深.它们的锈点和锈斑面积随暴露时间增加.暴露16年,F179的锈点和锈斑面积约70%,1Cr18Ni9Ti 、00Cr19Ni10和000Cr18Mo2的锈点和锈斑面积30%～50%.不锈钢在飞溅区的锈点、锈斑的面积和颜色反映了它的腐蚀状态.用锈点、锈斑的面积和颜色可以初步评价不锈钢在飞溅区的耐蚀性.很明显,2Cr13在飞溅区的耐蚀性较差.F179、1Cr18Ni9Ti 、00Cr19Ni10和000Cr18Mo2的耐蚀性较好.1Cr18Ni9Ti 、00Cr19Ni10和000Cr18Mo2的耐蚀性好于F179.这与用点蚀结果(见图1、2)和腐蚀失重结果(见表2)评价的耐蚀性一致.Fig.1Pit density vs exposure time of stainless steels in splashzone at Qingdao Sea area312点蚀和缝隙腐蚀酸洗除去腐蚀产物后,2Cr13表面有均匀分布的小蚀点,暴露1年的点蚀孔径小于1mm ,暴露16年,最大点蚀孔径 1.5mm ;F179、1Cr18Ni9Ti 、00Cr19Ni10和000Cr18Mo2暴露16年的最大点蚀孔径0.3mm ,大多数蚀点的孔径微小.不锈钢在飞溅区的点蚀密度随暴露时间增大(图1).点蚀密度与时间不是直线关系,蚀点形成的速度随时间加快.2Cr13的点蚀密度比其它4种大得多,它暴露1年的点蚀密度为850dm -2.暴露16年的点蚀密度达20000dm -2.000Cr18Mo2暴露16年的点蚀密度为1500dm -2.5种不锈钢的点蚀密度从大到小顺序为:2Cr13、F179、1Cr18Ni9Ti 、00Cr19Ni10、000Cr18Mo2.2Cr13的点蚀深度随时间增大(图2).它的点蚀深度在暴露的第1年发展较快.以后的发展速度较慢.2Cr13暴露1年的最大点蚀深度为0.47mm ,暴露16年的最大点蚀深度为0.71mm.开始暴露的1～4年间,F179的点蚀比1Cr18Ni9Ti 、00Cr19Ni10、000Cr18Mo2重,F179在飞溅区暴露1年的最大点蚀深度为0.08mm ,暴露2年的最大点蚀深度为0.22mm.1Cr18Ni9Ti 、00Cr19Ni10、000Cr18Mo2暴露1年的蚀点微小,用蚀点深度测量仪没测出点蚀深度.1Cr18Ni9Ti 、00Cr19Ni10、000Cr18Mo2暴露2年的最大点蚀深度小于0.03mm ,但暴露4～16年,F179与1Cr18Ni9Ti 、00Cr19Ni10、000Cr18Mo2的点蚀深度相差不大.它们暴露4～16年间的实测最大点蚀深度0.13mm ～0.20mm ,平均点蚀深度0.08mm ～0.12mm.由图2发现,1Cr18Ni9Ti 、00Cr19Ni10、000Cr18Mo2在暴露2～4年间,F179暴露1、2年,点蚀深度较快地增大,而后点蚀深度随时间无明显加深.也就是说,1Cr18Ni9Ti 、00Cr19Ni10、000Cr18Mo2不锈钢在长达12年(暴露4～16年),F179在长达14年(暴露2～16年)间,那些腐蚀深度212中国腐蚀与防护学报第22卷Fig.2Pitting depth-time curves of stainless steels in splash zone at Qingdao Sea area●2Cr13,□F179,▲1Cr18Ni9Ti,○00Cr19Ni10,◇000Cr18Mo2较大的蚀点,腐蚀深度没有明显加深.尽管在此期间它们的点蚀密度大幅度增加(增加8～30倍),也没出现腐蚀深度更深的蚀点.不锈钢的点蚀有一定的随机性,但用点蚀发生、发展的随机性难以解释这一现象.这表明不锈钢的点蚀形成后,在2～3年的时间内发展到它的最大深度.Johnson[7]在研究不锈钢工业大气腐蚀时观察到类似的情况.发现不锈钢在大气区的点蚀在一段较短的时间形成并发展到它的最大深度.点蚀形成后,是否发展取决于金属溶解速度与钝化速度的大小.含盐微粒在表面沉积,引起不锈钢的点蚀形成和发展.而海浪的冲击,有利于被破坏钝化膜的修复和再钝化.降雨冲掉表面沉积的盐,使形成的点蚀再钝化.在复杂而变化大的环境条件下,形成了不锈钢在海水飞溅区的点蚀特性.F179、1Cr18Ni9Ti、00Cr19Ni10和000Cr18Mo2在飞溅区暴露1年均发生缝隙腐蚀.它们暴露1年的最大缝隙腐蚀深度为0.09mm～0.32mm.暴露16年的最大缝隙腐蚀深度为0.32mm～0.55mm (表2).2Cr13短期暴露的缝隙腐蚀较轻,暴露16年它的缝隙腐蚀深度较大,为1.13mm.不锈钢在飞溅区的缝隙腐蚀深度随暴露时间呈增大的趋势.它们的缝隙腐蚀深度比点蚀大.缝隙能贮存水分和盐分,缝隙内的水分蒸发慢.因此,在飞溅区,不锈钢缝隙腐蚀比点蚀更容易发生和发展.由于固定试样的隔套与试样表面间形成的缝隙是不标准的,本文的缝隙腐蚀结果仅供参考.313腐蚀率2Cr13的腐蚀率较大,它暴露1年的腐蚀率为24μm/a,暴露16年的腐蚀率为3.8μm/a;其它4种不锈钢的腐蚀率很低.F179的腐蚀率大于1Cr18Ni9Ti、00Cr19Ni10和000Cr18Mo2,F179暴露1年的腐蚀率小于0.55μm/a,暴露16年小于0119μm/a.000Cr18Mo2的腐蚀率最低,暴露16年腐蚀率为0.057μm/a.不锈钢在飞溅区的腐蚀率随时间呈下降趋势.用腐蚀失重计算的腐蚀率意味着均匀减薄.而不锈钢在飞溅区中因局部腐蚀而遭到破坏.一般来说,腐蚀率实际意义不大.但由试验结果可以看出,不锈钢在飞溅区的腐蚀率的大小顺序与点蚀深度、点蚀密度及缝隙腐蚀深度的大小一致.腐蚀率是由局部腐蚀引起的腐蚀失重计算的,它反映了局部腐蚀的轻重.314合金元素对耐蚀性的影响含13%Cr的2Cr13含有钢在大气中保持钝化所需的最低铬含量.它在飞溅区不能维持其表面的钝态,耐蚀性差.含17%Cr的F179在飞溅区的耐蚀性比2Cr13好得多.增加Cr含量能提高不锈钢在飞溅区的耐蚀性.含Cr大于17%的1Cr18Ni9Ti、00Cr19Ni10和000Cr18Mo2的耐蚀性好于F179.有2%Mo的000Cr18Mo2的点蚀密度、腐蚀率均比1Cr18Ni9Ti、00Cr19Ni10小.表明添加Mo能有效地提高不锈钢在飞溅区的耐蚀性.比较F179、000Cr18Mo2与1Cr18Ni9Ti、00Cr19Ni10间的腐蚀差别,可以看出, Ni对不锈钢飞溅区耐蚀性的影响不明显.315与其它海洋环境区带腐蚀行为的比较在飞溅区暴露的5种不锈钢,在同一地点同时进行了在青岛海域全浸区、潮汐区和大气区的暴露试验.与在海洋环境其它区带的腐蚀相比,不锈钢在飞溅区的腐蚀行为与在全浸区、潮汐区相差很大.3124期黄桂桥等:不锈钢在海水飞溅区的腐蚀行为 T able2Corrosion rate and max.crevice corrosion depth of stainless steels in splash zone for16yearssteelcorrosion rate/μm・a-11a2a4a8a16amax.crevice corrosion depth/mm1a2a4a8a16a2Cr1324117.7 5.1 3.8--0.260.42 1.13 F1790.550.290.220.190.190.090.250.220.480.55 1Cr18Ni9Ti0.200.130.100.110.0840.100.220.200.250.32 00Cr19Ni100.300.210.150.140.0840.120.200.250.550.54 000Cr18Mo20.200.100.0880.0680.0570.320.250.280.210.30 在全浸区,不锈钢容易发生点蚀(包括斑状点蚀、沟槽腐蚀、隧道腐蚀)和缝隙腐蚀.2Cr13浸泡半年已溃烂穿孔(试样厚度1.6mm),F179有严重的沟槽腐蚀,浸泡1年腐蚀穿孔(厚度3.1mm), 1Cr18Ni9Ti浸泡2年发生隧道腐蚀,并已穿孔(厚度2mm).00Cr19Ni10暴露4年时发生隧道腐蚀,并出现穿孔(厚度2.5mm),000Cr18Mo2腐蚀较轻,暴露4年的最大点蚀深度为0.25mm,8年为0. 95mm.在全浸区,F179、1Cr18Ni9Ti、00Cr19Ni10和000Cr18Mo2的耐蚀性有很大差别[4].不锈钢在潮汐区暴露16年的腐蚀结果见表3. 2Cr13暴露4年时已经腐蚀穿孔(厚度1.6mm). F179、1Cr18Ni9Ti、00Cr19Ni10和000Cr18Mo2在潮汐区的耐蚀性有较大的差别.F179的耐蚀性较差,000Cr18Mo2较好.不锈钢在潮汐区的腐蚀形貌呈斑状,点蚀主要是由海生物(牡蛎和藤壶)引起的.2Cr13在青岛小麦岛海洋大气区(试样距海岸25m、距海平面12m,与地面夹角45°)暴露1年有棕色锈点和黄色锈斑,面积60%.3年后棕色锈层覆盖整个表面.F179、1Cr18Ni9Ti、00Cr19Ni10和000Cr18Mo2暴露1年有个别棕红色锈点,暴露3年有少量锈点和黄色锈斑.正、反面的锈点、锈斑面积和颜色有显著差别.暴露12年F179试样正面的锈点、锈斑面积约40%,反面约70%.1Cr18Ni9Ti、00Cr19Ni10、000Cr18Mo2正面的锈点、锈斑面积约5%～10%,反面约30%～50%.它们在海洋大气区T able3Corrosion results of stainless steels exposed to tidal zone at Qingdao Sea areasteelscorrosion rate/μm・a-11a4a8a16aaverage pitting depth/mm1a4a8a16amaximum pitting depth/mm1a4a8a16a2Cr13 4.0 5.8 4.4 5.00.70P3P P0.750.360.53P F1790.230.560.280.1900.510.400.460 1.200.89 1.03 1Cr18Ni9Ti0.100.0280.0420.05700.100.090.0900.500.280.17 00Cr19Ni100.100.0650.0930.03100.130.240.1200.350.550.31 000Cr18Mo20.100.0180.0230.01000.050.060.0900.110.080.17 3P=perforation.Original thickness of2Cr13samples is1.6mm.T able4Corrosion results of stainless steels in marine atmosphere at Qingdao Sea area for12yearssteelscorrosion rate/μm・a-11a3a6a12a max.pitting depth/mm front back 12a12a2Cr13 1.96 1.37 1.800.430.170.36F1790.140.0410.0300.0230.050.101Cr18Ni9Ti0.0810.0070.0100.0100.020.0500Cr19Ni100.0940.070.0300.0160.020.06000Cr18Mo20.0660.0350.0100.0070.030.05 412中国腐蚀与防护学报第22卷暴露12年的腐蚀结果见表4.试样反面的点蚀比正面重.2Cr13的点蚀较重,最大点蚀深度0.36mm.其它4种不锈钢的点蚀较轻.1Cr18Ni9Ti、00Cr19Ni10和000Cr18Mo2的点蚀深度很接近,正面的最大点蚀深度为0.02mm或0.03mm,反面为0.05mm或0.06mm.F179、1Cr18Ni9Ti、00Cr19Ni10和000Cr18Mo2的腐蚀率很低.它们腐蚀率大小顺序与点蚀轻重的顺序一致.关于不锈钢在海洋大气区的腐蚀数据及研究较多[8～10],其显示的腐蚀行为与本文一致.不锈钢在飞溅区的腐蚀行为与在海洋大气区相似.在海洋大气区耐蚀性好的不锈钢在飞溅区的耐蚀性也好.在飞溅区和海洋大气区不锈钢的点蚀是由盐粒子的沉积引起的.与海洋大气区的环境条件不同的是,飞溅区有浪花飞溅、海浪冲击,飞溅区的盐粒子沉积比大气区大.不锈钢在飞溅区的腐蚀比海洋大气区重.4结论(1)2Cr13在飞溅区的耐蚀性较差.它在海水飞溅区不能维持其表面的钝态.含16%Cr以上的不锈钢F179、1Cr18Ni9Ti、00Cr19Ni10和000Cr18Mo2在飞溅区有较好的耐蚀性.(2)1Cr18Ni9Ti、00Cr19Ni10、000Cr18Mo2在暴露2～4年间,F179暴露1、2年,点蚀速度较大.而后点蚀深度随时间无明显加深.不锈钢在飞溅区的点蚀密度随时间增加.(3)增加Cr含量、添加Mo能提高不锈钢在飞溅区的耐蚀性.致谢:王相润、姜绍滨、尤建涛等同志曾先后参加过本项目的试验工作,海洋大气区腐蚀结果由梁彩凤同志提供,特此感谢.参考文献:[1]Schumacher M.Seawater Corrosion Handbook[M].Park Ridge,New Jersey:Noyes Data Corporation,1979,26[2]Warren N.Translated by Wu Min,Zhang Y i.Metal Corrosion InBoats[M].Beijing:National Defence Industry Publishing House.1987,19([英]奈杰尔・沃伦著.吴敏,张义译.船舶中的金属腐蚀[M].北京:国防工业出版社,1987,19)[3]Huang Guiqiao.Corrosion of metallic materials in marine splashzone[J].Materials Protection.1999,32(2):28(黄桂桥.金属材料在海洋飞溅区的腐蚀[J].材料保护,1999,32(2):28)[4]Huang Guiqiao.Corrosion of stainless steels in marine environment[J],Corrosion and Protection,1999,20(9):392.(黄桂桥.不锈钢在海洋环境中的腐蚀[J].腐蚀与防护,1999,20(9):392)[5]Cheng Zhuoyuan,Lin Zhijian,Song Wensang.Corrosion behaviorand regularity of corrosion data for stainless steels in Xiamen Sea area[J].Corrosion and Protection,1999,20(7):303(陈卓元,林志坚,宋文桑.不锈钢在厦门海域的腐蚀行为及数据规律性研究[J].腐蚀与防护,1999,20(7):303)[6]G B5776-86,Method for surface seawater exposure corrosion testsof metallic materials[S].(G B5776-86,金属材料表面海水常规暴露腐蚀试验方法[S].)[7]Johnson K E.Role of inclusion in the atmospheric pitting of stain2less steels[J].Br.Corros.J.,1980,15(3):123[8]Tochihara M,Ujiro T,Yazawa Y,et al.Atmospheric corrosion ofstainless steels used for the eaves of building[J].Materials Perfor2 mance,1996,35(12):58[9]Kearns J R,Barkowski L R.Appearance and corrosion of stainlesssteels in the atmosphere[J].Materials Performance,1988,27(2): 47[10]Liang Caifeng,Yu Chunjuan,Hou Wentai.A study of atmosphericcorrosion of stainless steels-a summary of12year exposure test2 ing[J].J.Chinese Society for Corrosion and Protection,1999,19(4):227(梁彩凤,郁春娟,侯文泰.不锈钢的大气腐蚀研究—12年暴露试验总结[J].中国腐蚀与防护学报,1999,19(4):227)5124期黄桂桥等:不锈钢在海水飞溅区的腐蚀行为 612中国腐蚀与防护学报第22卷CORR OSION OF STAIN L ESS STEE LS IN SEAWATER SPLASH ZONEHUAN G Guiqiao(Institute of Qingdao M arine Corrosion,Cent ral Iron and S teel Institute,Qingdao266071)Abstract:Corrosion results of5types of stainless steels exposed to splash zone at Qingdao Sea area of China were obtained.Corrosion behavior and law of stainless steels in splash zone were summarized.2Cr13could not keep passive state in splash zone.Its corrosion resistance was poor.Stainless steels containing more than16%Cr shown good corrosion resistant in splash zone,and their maximum pitting depths at Qingdao Sea area for16years exposure were less than0125mm.It was found that pitting rate is big for1Cr18Ni9Ti,00Cr19Ni10, 000Cr18Mo2during the2to4years and for F179during1,2years,after which the pitting depth deepened not obviously with exposure time.Pit density of stainless steels in splash zone increased with exposure time.Crevice corrosion of stainless steels in splash zone formed and grew more easily than pitting corrosion.Increasing Cr con2 tent and adding Mo enhanced corrosion resistance in stainless steels in splash zone.Corrosion behavior of stainless steels in splash zone was similar to their corrosion behavior in marine atmosphere.Stainless steels in splash zone corroded seriously than ones in marine atmosphere.K ey w ords:corrosion,stainless steel,seawater,splash zone。
沿海电站用不锈钢材料及设备的腐蚀问题分析
沿海电站用不锈钢材料及设备的腐蚀问题分析Corrosion analysis of stainless steel materials and equipment for coastal power stationsChen Maicun摘要：沿海电站的设计要求及施工安装只是对碳钢、低合金钢的防腐提出了具体要求，默认不锈钢材质本身满足耐蚀要求而无需额外防腐措施，但在电站建设或者运行过程中发现室外不锈钢的材料及设备也经常出现锈蚀情况。
所以不锈钢的耐腐蚀性能并不是绝对的，沿海电站不锈钢设备、管道常出现表面腐蚀现象是一种非常常见并广泛存在的现象，我们从沿海电站的EPCO整个链条中去采取一定措施来解决这个问题，避免腐蚀对不锈钢设备及材料的破坏，从而降低对整个电站的运行风险关键词：不锈钢、腐蚀、电厂、防腐、滨海Abstract: The design requirements and construction andinstallation of coastal power stations only put forward specific requirements for the corrosion protection of carbon steel and low-alloy steel. By default, the stainless steel material itself meets the corrosion resistance requirements without additional anti-corrosion measures. However, during the construction or operation of the power station, it is found that the outdoor stainless steel materials and equipment are often corroded. Therefore, the corrosion resistance of stainless steel is not absolute. The surface corrosion of stainless steel equipment and pipes in coastal power stations is a very common and widespread phenomenon. We take certain measures from the wholeEPCO chain of coastal power stations to solve this problem, avoid the damage of corrosion to stainless steel equipment and materials, and reduce the operation risk of the whole power station.Key words: stainless steel, corrosion, power plant, anticorrosion, coastal一、不锈钢设备及材料腐蚀的原因、种类及因素1.沿海电站不锈钢设备及材料的腐蚀产生三大因素1.1.1 材质的选择。