七种金属材料在海水等介质中的腐蚀行为
金属材料在海洋环境中腐蚀与防护
金属材料在海洋环境中腐蚀与防护海洋环境中的金属材料腐蚀问题已经成为了一个被广泛关注的话题。
根据统计数据，全球约有60%至70%的金属材料都是在海洋环境中使用，而海洋环境中的腐蚀问题也是最为严重的，因此研究海洋环境中金属材料的腐蚀与防护具有重要的实际意义。
一、金属材料在海洋环境中的腐蚀原因海洋环境中的金属材料腐蚀主要是由于海水中存在着各种金属所能接触到的腐蚀性物质，例如氧化物、盐类、溶氧等。
海水中的氧气能与金属发生氧化反应，形成氧化层，从而促进了金属的腐蚀。
同时，海水中的盐类和其他杂质也容易形成腐蚀性电解质，导致金属的电化学腐蚀。
此外，海洋环境还存在着金属间的微生物腐蚀、海水中的微生物、有机物等引起的微生物腐蚀等，这些都加剧了金属材料在海洋环境中的腐蚀问题。
二、海洋环境中金属材料腐蚀的危害海洋环境中的金属材料腐蚀问题不仅会使金属材料的寿命缩短，还会对海洋环境和人类生命健康造成严重的危害。
首先，海洋环境中的金属材料腐蚀问题导致海洋环境中的重金属和污染物质的释放，对海洋生物的生态健康造成了很大的影响。
此外，腐蚀材料会导致海洋设施的安全性下降，给海上油气勘探和钻井等作业带来了安全隐患，甚至可能导致环境灾难的发生。
三、海洋环境中金属材料腐蚀的防护措施针对海洋环境中的金属材料腐蚀问题，人们采取了多种有效的防护措施，主要包括物理防护、电化学防护和涂层防护。
1.物理防护物理防护是利用特殊的材料、形状或者摆设等来降低海洋环境对金属材料的腐蚀率。
例如，在海洋环境中经常使用的海洋设施的材料就要具有较高的抗腐蚀性能，以减少或者避免腐蚀的发生。
而在海洋设施的设计中，需要合理布局和优化设计的方式，例如采用加厚、缩小或者更改部件的材质等，来防止海水的直接暴露，减少金属的氧化和腐蚀的发生。
2.电化学防护电化学防护是利用电学反应对金属材料进行防护。
常见的电化学防护方式有如下几种：各种阳极保护、复合保护、形成保护膜等。
例如，通过阳极保护，将金属材料上方设置一个电位更负的金属或者合金，被保护的金属就成为阳极，腐蚀反应就可以减缓，从而防止金属的腐蚀。
金属腐蚀案例
金属腐蚀案例金属腐蚀是指金属在特定环境条件下受到化学或电化学作用而逐渐损坏的过程。
金属腐蚀不仅会降低金属材料的强度和耐久性，还会导致设备的故障甚至事故。
以下将介绍一些金属腐蚀的案例，以便更好地了解金属腐蚀的危害和防范措施。
案例一，海洋环境下的金属腐蚀。
在海洋环境中，金属材料容易受到盐雾、潮湿等因素的影响，导致腐蚀加剧。
一艘货轮在长时间的海上运输后，船体上的金属结构出现了严重的腐蚀，甚至出现了漏水的情况。
这不仅影响了货轮的使用寿命，还可能危及船员的生命安全。
为了解决这一问题，船舶制造商采用了防腐涂层和防腐处理技术，有效延长了船体的使用寿命。
案例二，化工设备中的金属腐蚀。
在化工生产过程中，许多设备和管道都是由金属材料制成的。
然而，由于化工生产中存在腐蚀性介质和高温高压等因素，金属材料容易受到腐蚀的影响。
某化工企业的反应釜在使用一段时间后出现了严重的腐蚀，导致了设备的泄漏和停产。
为了解决这一问题，企业采用了耐腐蚀合金材料和防腐涂层等技术，有效提高了设备的耐腐蚀性能。
案例三，建筑结构中的金属腐蚀。
在建筑领域，金属材料广泛应用于桥梁、钢结构等建筑中。
然而，由于大气中的雨水、酸雨等因素，金属结构容易受到腐蚀的影响。
某城市的大型钢桥在使用多年后出现了严重的腐蚀，影响了桥梁的安全性能。
为了解决这一问题，城市管理部门采用了防腐涂层和定期检测维护等措施，有效延长了桥梁的使用寿命。
结语。
以上案例充分说明了金属腐蚀对设备、建筑等的危害，也表明了采取有效的防腐措施对延长金属材料的使用寿命具有重要意义。
因此，我们在生产和生活中应加强对金属腐蚀的认识，采取有效的防腐措施，保护好我们的设备和建筑结构，确保其安全可靠地运行。
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.
我国金属材料的海水腐蚀研究现状
我国金属材料的海水腐蚀研究现状一、本文概述我国金属材料在海洋环境中的腐蚀问题，一直是材料科学、海洋工程和防腐蚀技术等领域的研究热点。
金属材料作为海洋工程、船舶制造、石油开采、海洋资源利用等领域的主要结构材料，其耐蚀性能直接影响到设备的使用寿命和安全性。
因此，深入研究和了解我国金属材料的海水腐蚀现状，对于提升我国金属材料在海洋环境中的使用寿命，降低因腐蚀造成的经济损失，保障海洋工程的可持续发展具有重要意义。
本文旨在全面概述我国金属材料的海水腐蚀研究现状，包括腐蚀机理、影响因素、防护技术和研究进展等方面。
对金属材料在海水中的腐蚀机理进行阐述，包括电化学腐蚀、化学腐蚀和生物腐蚀等。
分析影响金属材料海水腐蚀的主要因素，如材料成分、微观结构、海水成分、温度、流速等。
接着，介绍我国目前在金属材料海水腐蚀防护技术方面的研究进展，包括涂层防护、电化学防护、合金化防护等。
展望金属材料海水腐蚀研究的未来发展趋势和挑战，为我国金属材料在海洋工程领域的应用提供理论支持和技术指导。
二、我国金属材料海水腐蚀研究的发展历程我国金属材料海水腐蚀研究的发展历程可以追溯到上世纪五十年代，那时我国开始着手进行海洋环境的腐蚀研究，以支持海洋工程的发展。
初期的研究主要集中在金属材料的耐蚀性测试和评估，通过对不同金属材料在海水环境中的腐蚀行为进行研究，初步建立了我国金属材料海水腐蚀的基础数据库。
进入八十年代，随着我国海洋工程的大规模建设，海水腐蚀问题日益凸显。
此时，我国的金属材料海水腐蚀研究逐渐深入，开始涉及到腐蚀机理的探索和腐蚀防护技术的研究。
研究者们不仅关注金属材料的耐蚀性能，更开始探索如何通过各种技术手段提高金属材料的耐蚀性，如涂层防护、电化学保护等。
进入二十一世纪，我国金属材料海水腐蚀研究迎来了飞速发展的时期。
随着科学技术的进步，研究者们开始运用先进的测试手段和技术，如电化学测试、表面分析、数值模拟等，对金属材料的海水腐蚀行为进行深入分析。
金属材料的海洋腐蚀与防护(第6章)铜 及铜合金在海洋环境中的腐蚀
第五节 黄铜的脱锌腐蚀
• HSn62-1的脱锌腐蚀比HMn58-2轻得多。在 青岛海域全浸区浸泡8a, HSn62-1试样的机械 性能没有明显下降。
第二节 全浸区
• 除HMn58-2外，铜合金在海水中开始浸泡时 的腐蚀较快，以后逐渐减慢。暴露两年后 腐蚀率趋于稳定。
第二节 全浸区
• 铜合金在海水中的点蚀和缝隙腐蚀有一定 的随机性，因此它们的耐蚀性要从多周期 的腐蚀结果来评价。
第二节 全浸区
二、其它海域的腐蚀行为 1、榆林海域的腐蚀行为 • 榆林海域的海水平均温度比青岛（13.7℃）
第二节 全浸区
三、海生物污损及其对腐蚀的影响 • 铜合金在海水中具有抗生物污损的能力。传统
观点认为：铜在海水中溶下有毒的铜离子抗海 生物污损，铜的腐蚀速度约为0.025mm/a，通 常不发生污损。另一种观点认为：铜合金表面 形成的氧化亚铜膜抗海生物污损。
第二节 全浸区
• 以上观点都难以解释铜及铜合金的某些污 损现象。
第五节 黄铜的脱锌腐蚀
• HMn58-2是β相连续的双相黄铜。脱锌是从β相开始， 逐渐向纵深发展。包围α相的β相腐蚀以后，使α相 晶粒成为脱锌区的“孤岛”。随着腐蚀的发展，作 为“孤岛”的α相晶粒也会发生脱锌腐蚀。 在青岛 海域浸泡4a，HMn58-2脱锌深度达2mm以上，机械 性能大幅度下降。暴露4a抗拉强度下降17%。8a下 降49%。暴露4a，延伸率下降56%，8a下降75%。
海水腐蚀情况讲解
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）/t7盐的质最1,0Z03*0X54.0010t309.008.36047.7210B.02h096.63金41S.IS206.575.835.525.355.17----30工575L274.954,654.SO1T34酸碱度一般来说，海水的HpH升高，有利于抑制海水对钢铁的腐蚀。
金属材料在海洋中的腐蚀与防护
金属材料在海洋中的腐蚀与防护摘要：沿海工业发展，海洋资源的开发和利用，离不开海上基础设施的建设。
由于海洋苛刻的腐蚀环境，金属材料结构及构造物的腐蚀不可避免。
为了减少腐蚀，我们必须采取相应防护，目前阴极防护技术及海洋防蚀材料的发展，已经让金属的腐蚀得到一定的控制，并且随着技术的不断深化，海洋金属的腐蚀一定会得到更好的控制。
关键词：金属材料；海洋腐蚀环境；海洋腐蚀类型；阴极保护技术；海洋防蚀材料腐蚀是金属与其所处的环境之间的化学或电化学相互作用，受材料特性和环境特性所支配，其结果，改变了金属的性质。
一般设施的建设都要经过设计阶段，其中防腐蚀设计是保证工程设施使用寿命的重要步骤。
沿海工业建设，海洋资源开发和海洋经济的发展离不开海洋腐蚀研究。
下面介绍一下各种不同的还有腐蚀环境和影响腐蚀的因素以及腐蚀类型。
海洋腐蚀环境——海水含盐量一般在3%左右，是天然的强电解质。
大多数常用的金属结构材料受海水或海洋大气的腐蚀并且材料的耐腐蚀性能随暴露条件的不同而发生很大的变化。
为方便起见，通常将海洋腐蚀环境分为5个区带：海洋大气区，海洋飞溅区，海水潮差区，海水全浸区以及海底泥土区。
各区环境条件及腐蚀行为见下表：图1-1——环境的分类图1-2反映了海洋环境条件及腐蚀行为的情况海洋大气区----海洋大气环境的腐蚀性，随温度的升高而加强。
温度越搞腐蚀性越强。
海洋大气的腐蚀往往受多种因素的影响，是各种不同因素相互作用引起的，包括水分的影响，尘埃的影响，二氧化硫的影响及盐粒的影响等。
1．水分的影响---对大气腐蚀产生重要影响的是表面水分的含量，它直接影响到金属的腐蚀速度和腐蚀机理。
根据实验结果，钢、铜、锌等金属在相对湿度50%~70%以下的空气中腐蚀轻微。
金属表面所覆盖水膜的厚度和腐蚀度之间的关系如下图示。
在Ⅰ区域中，水分子层或不完整的单分子层，腐蚀反应基本是氧化反应，常温下腐蚀速度很低；在Ⅱ区的水分子尽管用肉眼看不见，但其厚度有数10个水分子层甚至100个水分子层，次部分发生金属在水溶液中的电化学腐蚀，一般大气中的腐蚀是在该状态中发生的，随着水膜层厚度的增加腐蚀速度变大；在Ⅲ区水分子的存在可以用肉眼看见，水分子层厚度1微米以上存在的金属表面腐蚀，由于通过水层氧的扩散量所控制，所以腐蚀速度变低，在Ⅳ区域内与浸渍在水溶液中金属的腐蚀相类似。
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。
金属在海水中的腐蚀电位研究
金属在海水中的腐蚀电位研究一、内容概述本研究主要探讨了金属在海水中的腐蚀电位及其影响因素，海水是一种复杂的环境，其中包含大量的离子和微生物，这些因素对金属的腐蚀行为产生重要影响。
腐蚀电位是指金属在特定条件下与周围介质发生电化学反应的能力，它直接影响着金属的耐蚀性能。
因此研究金属在海水中的腐蚀电位对于了解海水环境中金属腐蚀行为具有重要意义。
本研究首先分析了海水中的主要离子成分及其浓度分布，包括氯离子(Cl)、钠离子(Na+)、钙离子(Ca2+)、镁离子(Mg2+)等。
这些离子在海水中的存在形式和浓度变化对金属的腐蚀电位产生直接影响。
其次研究了海水温度、pH值、盐度等环境参数对金属腐蚀电位的影响。
实验结果表明，这些环境参数的变化会导致金属腐蚀电位的变化，从而影响金属在海水中的耐蚀性能。
此外本研究还探讨了金属表面形态对腐蚀电位的影响，通过比较不同表面处理方式(如镀层、阳极氧化等)下的金属腐蚀电位，发现表面形态对金属的耐蚀性能具有显著影响。
本研究还分析了金属成分、合金元素等因素对腐蚀电位的影响。
结果表明金属成分和合金元素的选择是影响金属在海水中耐蚀性能的关键因素之一。
本研究通过对金属在海水中的腐蚀电位进行系统研究，揭示了海水环境中金属腐蚀行为的基本规律，为实际工程应用提供了理论依据和技术支持。
1. 研究背景和意义随着人类对海洋资源的不断开发利用，金属结构在海洋环境中的应用越来越广泛。
然而海水中的腐蚀性离子和微生物等因素会对金属结构产生严重的腐蚀作用，从而影响其使用寿命和安全性。
因此研究金属在海水中的腐蚀电位具有重要的理论意义和实际应用价值。
首先了解金属在海水中的腐蚀电位有助于我们更好地预测和控制金属结构的腐蚀行为。
通过研究不同金属元素和环境因素之间的相互作用关系，可以为金属结构的选材、设计和防护提供科学依据。
此外腐蚀电位还能够反映出金属表面与周围环境的化学反应程度，从而为金属材料的性能优化和耐蚀性增强提供指导。
(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。
钛合金在海洋环境下的主要的腐蚀类型和防腐原理
钛合金在海洋环境下的主要的腐蚀类型和防腐原理材科141班41430013 杨天蕾钛合金具有密度小、强度高、抗腐蚀和抗剥蚀性好、耐低温性能好等优点。
钛表面可形成氧化膜，使钛钝化而不受腐蚀。
钛的钝化膜具有很好的自愈合性，破损之后可以迅速自动修复，形成新的保护膜。
钛在氯化物水溶液和酸性烃类化合物中具有优异的抗腐蚀性能，可以使海洋工程装备与整体结构同寿命设计，减少维护成本。
氧化膜破坏无法自动修复而发生局部腐蚀，是钛合金设备腐蚀破坏的主要形式。
钛合金管路的腐蚀形式主要有氢脆腐蚀、缝隙腐蚀和电偶腐蚀等。
（1）氢脆钛合金极易吸氢，少量吸氢即可形成钛氢化物，发生氢脆腐蚀，导致氢致开裂，严重影响钛合金的使用。
不论是生产过程，还是使用过程，钛合金一直都面临着氢脆腐蚀破坏的问题。
（2）缝隙腐蚀在钛合金海水管系会渗入到管系的链接件、焊接接头缺陷及表面的沉积物等缝隙处，发生缝隙腐蚀。
在无氧海水介质中，缝隙内钛合金表面致密的钝化膜发生局部溶解，导致局部穿孔破坏。
（3）电偶腐蚀钛合金与大气和海水接触时容易发生钝化，在其表面形成致密的钝化膜，使其电位正移，提高了金属钛的抗腐蚀性。
由于钛合金表面较高的电位，与其它金属( 如碳钢、铝、铜等)接触时，其它金属常作为阳极与之形成电化学回路而发生电偶腐蚀。
钛合金与铝合金和结构钢接触时会产生不同程度的电偶腐蚀，表面处理可在一定程度上降低钛合金与铝合金、结构钢之间的电偶腐蚀的发生。
随着钛合金管路在海洋船舶领域中的应用不断扩大，应用中存在的腐蚀问题逐渐凸显。
通常采用以下几种方法进行腐蚀防护:(1) 改良钛金属组分，进行合金化。
研究显示，在钛合金中加入Nb、Mo、V，可以抑制钛合金的氢脆; 对钛合金进行真空退火，一定程度上有利于抑制吸氢氢脆的发生。
(2) 保证钛合金的焊接质量。
加工的坡口表面不能有裂纹、夹渣等缺陷;管系安装检修时，防止钛表面损伤，严禁使用钢制工具敲打、紧固或除垢。
(3) 进行表面处理。
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。
我国金属材料的海水腐蚀研究现状
引言：
由于金属材料在海洋环境中的腐蚀问题普遍存在，因此研究金属材料在长周 期海水环境下的腐蚀规律具有重要意义。本次演示重点金属材料在海水环境下的 耐腐蚀性能，通过实验室模拟和现场监测，深入探讨金属材料在海水环境中的腐 蚀机制和防护方法。
材料和方法：
本次演示选取了常见的金属材料如不锈钢、铝合金、铜合金等作为研究对象， 采用实验室模拟和现场监测两种方法进行研究。实验室模拟主要通过人造海水浸 泡实验和电化学腐蚀实验进行，现场监测则通过在海洋环境中安装金属材料样品 并定期取样进行分析。同时，采用了扫描电子显微镜（SEM）
一、我国海洋腐蚀研究概述
我国拥有长达数千公里的海岸线，是世界上重要的海洋大国之一。由于海洋 环境的特殊性质，金属材料在海水中的腐蚀问题尤为严重。据相关资料显示，每 年因腐蚀问题导致的海洋工程结构失效和设备损坏事件频繁发生，给我国的海洋 经济发展带来了巨大的经济损失。
针对这一问题，我国在海洋腐蚀研究方面做出了积极的努力。近年来，我国 在海洋腐蚀机理、耐腐蚀材料的设计与研发、腐蚀防护技术等方面取得了显著的 成果。同时，我国还积极参与国际合作与交流，与世界各国共同推动海洋腐蚀研 究的进步。
二、金属材料海水腐蚀研究现状
1、钢铁材料
钢铁材料是我国应用最为广泛的金属材料之一，其在海水环境中的腐蚀问题 备受。研究表明，钢铁在海水中的腐蚀速率受多种因素影响，如海水的温度、pH 值、溶解氧含量等。目前，针对钢铁材料的海水腐蚀防护技术主要有涂层保护、 电化学保护等。此外，通过改进钢铁材料的成分和加工工艺，也可以提高其耐腐 蚀性能。
3、加强监测与维护：建立健全金属材料的海水腐蚀监测和维护体系，定期 对海洋工程中的金属结构进行检测和维护，确保其安全可靠运行。
4、加强国际合作与交流：积极参与国际金属材料海水腐蚀研究领域的合作 与交流，共享研究成果和经验，提升我国在该领域的国际影响力。
金属材料在海水中腐蚀因素分析及预防措施
海水腐蚀环境区域 在海洋大气区中的金属材料常年接触不到海水，但吸附 在金属表面的海盐颗粒会造成严重的海盐腐蚀，海洋大气中 的盐雾落在金属上亦加速金属腐蚀。 海洋飞溅区的金属经常受到海水波浪的飞溅喷洒和浪花 的不断冲击破坏， 氧气供应又充足， 使之成为许多金属材料腐 蚀最严重的区域， 材料更易受到破坏。 海水潮差区位于海水平均高潮线与平均低潮线之间， 该区域 随着潮汐的升降发生周期性的干湿变化。此处存在海洋生物 的附着污损， 又有充足的氧气， 金属腐蚀也较严重。 海水全浸区常年浸泡在海水中，海水成分中的高浓度溶 解氧及 cl-成为造成金属严重腐蚀的主要因素。 由于海洋表层 能得到大气中的丰富的氧气以及海洋植物在光合作用下产生 大量氧， 因而海水含氧量在近表层最高， 随着水深增加而减小， 只是在海底由于来自极地的高含氧水使含氧量又有所升高， 因此造成在浅海区域的腐蚀程度较重，而在深海区的腐蚀程 度较轻。此外， 近海区域较严重的海洋污染， 海洋生物污损及 海水流动、 海洋水温等都对金属腐蚀产生重要影响。 海底泥土区含有大量的沉积物， 含盐量高， 具有较好的导 电特性， 海底泥土成为良好的电解质， 使金属产生腐蚀。 此外， 海底泥土区的氧浓度很低，生长繁殖有厌氧的硫酸盐还原菌 等细菌， 对金属造成点蚀、 缝隙腐蚀等多种局部腐蚀。和其它 区域相比， 海泥区腐蚀程度相对较轻。 实际工程中，金属的海洋腐蚀受到许多因素的共同影响 是一个复杂的过程。针对不同的金属材料和结构物不同的工 况环境， 其腐蚀会呈现不同的规律， 需要具体情况具体分析。 本文不作详细描述。 （下转第 57 页）
3在海洋金属上还附着有一些海洋生物包括海洋动物植物和微生物如硫酸盐还原菌等它们会在金属表面生长繁殖产生腐蚀性物质或促进电化学腐蚀在钢结构表面造成点蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀其代谢物及尸体分解物中含有硫化氢等酸性成分亦会金属的腐蚀起着加速作用
金属材料在海洋环境中的腐蚀行为模拟研究
明，被污染的油漆涂层的抗腐蚀性很 大程度上受锌 腐蚀产物 的 扩 散 情 况 的 影 响 。
王树涛等 构建 了模拟海洋大气 环境 的加速腐蚀实验研究 体系 。并利用该体系对低 碳铁素体 钢和耐候 钢 ０９ＣｕＰＣｒＮｉ的朝 天 面 与 朝 地 面 的 腐 蚀 行 为 及 相 应 锈 层 进 行 了研 究 。 通 过 研 究 提 出 了锈 层 孑Ｌ隙 模 型 ，认 为 锈 层 保 护 性 能 差 异 的 原 因 是 锈 层 干 ／ 湿 交 替 频 率 的 不 同 导 致 的 ，研 究 证 明 两 种 结 构 钢 的 朝 地 面 均 比 朝天面腐蚀严重。武博等 利用构建的周 浸加速腐蚀试验模拟 研究体 系研究 了两种满 足 Ｅ６９０要求 的低碳贝 氏体 钢在模 拟海 洋 大 气 环 境 中 的耐 腐 蚀 性 能 和 拉 伸 性 能 的 变 化 。研 究 表 明 ，在 试验环境 中腐蚀对两种试验钢 的力学性 能影响较小 ，说 明没有 产 生 严 重 的局 部 腐 蚀 。
第 ４１卷 第 １３期 ２０１３年 ７月
广 州 化 工
Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｃｈｅｍ ｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏ１．４１ Ｎｏ．１３ Ｊｕｌｙ．２０１３
金 属 材 料 在 海 洋 环 境 中 的 腐 蚀 行 为 模 拟 研 究
焦淑菲 ，尹艳镇 ，蔡成翔 ，史忠丰 ，梁金禄
（钦 州 学院化 学化 工 学院 ，广西 钦 州１ ５３５０００）
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｍ ａｒｉｎｅ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ｚｏｎｅ，ｓｐｌａｓｈ ｚｏｎｅ，ａｎｄ ｔｉｄａｌ ｒａｎｇｅ ａｒｅａ ｉｎ ｍａｒｉｎｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｓｔｕｄｙ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍ ａｒｉｎｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｒｏｓｉｏｎ ｏｆ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ｍ ａｒｉｎｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍ ｅｎｔ ｗｅｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｃｏｒｏｓｉｏｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｔｕｄｙ ｉｎ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍａｒｉｎｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ｗａｓ ｓｕｍ — ｍ ａｒｉｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．
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。
金属材料的海洋腐蚀与防护(第7章)铝及铝合金在海洋环境中的腐蚀
第一节 概述
• 通常铝的氧化膜的形成有几个阶段： • 第一阶段，非晶型氢氧化铝Al(OH)3； • 第二阶段，单铝水化物或正菱型—水软铝石
γ—AlO(OH)或γ—Al2O3·3H2O； • 第三阶段，3个结晶水的单楔型贝叶石β-
Al2O3·3H2O。
第一节 概述
• 氢氧化铝在一般条件下是胶状类物质，不 能抵御水和潮湿空气的腐蚀，而晶体氧化 铝能使金属表面有效钝化，使之不受腐蚀。 但海水中的氯离子，能破坏铝表面的钝化 膜，引起材料的点蚀等。
第三节 铝及铝合金在潮差区的腐蚀
一、工业纯铝和锻铝 • 工业纯铝L4M、L3M在海水潮差区的耐蚀性
较差，锻铝LD2CS的耐蚀性较差，如图7-5、 7-6.
第三节 铝及铝合金在潮差区的腐蚀
二、防锈铝 • 防锈铝LF2Y2、LF6M(BL)、LF11M、LF21M、
180YS在海水潮差区的耐蚀性较好。
第二节 铝及铝合金在全浸区的腐蚀
• 两种材料在青岛进行了16a的暴露试验， 16a时点蚀深度明显增大。与防锈铝的点蚀 深度相当，之所以会发生这种情况同包铝 层有关。
第二节 铝及铝合金在全浸区的腐蚀
• 包铝层（纯铝）的腐蚀电位比基体负100mV 以上，包铝层与基体形成电偶，在腐蚀过 程中，包铝层作为阳极，基体作为阴极， 基体得到保护，包铝层一旦腐蚀完，基体 由于失去了阴极保护腐蚀变得严重。
第二节 铝及铝合金在全浸区的腐蚀
• 表7-6列出了不同表面状态的3种防锈铝和锻 铝在舟山海域全浸区的暴露结果。
第二节 铝及铝合金在全浸区的腐蚀
• 表7-7列出了不同表面状态的180YS和LF3M 在青岛、厦门和榆林海域全浸区的暴露试 验结果。从表中可以看出，不同表面状态 对防锈铝合金海水腐蚀行为可产生不同程 度的影响。其影响的程度受到海水介质对 铝合金腐蚀苛刻性的制约。
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。
海水对金属锌的腐蚀
海水对金属锌的腐蚀
海水对金属锌的腐蚀是一种电化学反应过程。
在这个过程中，金属锌与海水中的氧气和水分发生反应，导致锌的表面被腐蚀。
首先，我们来了解一下海水的主要成分。
海水中含有大量的盐分，这些盐分主要是氯化钠（NaCl），还含有其他多种溶解性盐类，如镁、钙、钾等。
此外，海水中还含有溶解氧和多种溶解态和悬浮态的有机物。
金属锌在海水中的腐蚀过程如下：
1.氧的还原反应：在海水中，氧气主要来自海水表面的空气和海水中溶解
的氧气。
当金属锌与海水接触时，锌的表面会吸附海水中的氧气，发生氧化反应，生成氧化锌（ZnO）。
这个过程是电化学腐蚀的第一步。
2.氢的析出：在氧化锌形成的同时，锌还会与海水中含有大量的氢离子
（H+）发生反应，生成氢气（H2）并释放出来。
这个过程会导致锌的表面产生微小的气泡。
3.进一步腐蚀：随着时间的推移，生成的氧化锌会逐渐积累在锌的表面，
形成一层疏松的薄膜。
这层薄膜会阻止海水进一步渗透到锌的表面，从而减缓了腐蚀过程。
但是，如果海水中含有其他腐蚀性物质（如氯离
子），会破坏这层氧化锌薄膜，继续导致锌的腐蚀。
总的来说，海水对金属锌的腐蚀是一个复杂的电化学过程，涉及多个化学反应和物质的转化。
这个过程受到许多因素的影响，如海水的温度、盐度、pH值、溶解氧浓度以及海水中其他腐蚀性物质的含量等。
金属在海水环境中的腐蚀
• 海平面至-800m深处,含O逐渐减少并达到最低值;
• 海洋动物要消耗氧气；-800m再降-1000m，溶氧 量又上升，接近海水表面的氧浓度，因为深海水 温度较低、压力较高的缘故。
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4)温度 海水T每升高10℃，化学反应速度提高约 10%，海水中金属的腐蚀速度将随之增加。
• 但T升高, 氧在海水中的溶解度下降，每升高10℃, 氧的溶解度约降低20%，使金属的腐蚀速度略有 降低。
范围内变化。
• 由表4-4可见，盐的浓度和温度愈高，氧 的溶解度愈小。
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表4-4 氧在海水中的溶解度
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4.2.1.3 海水的电化学特点
1)多数金属,除特别活泼金属镁及其合金外,海水中的腐蚀 过程都是氧去极化过程, 腐蚀速度由氧扩散过程控制。
2)大多数金属(铁、钢、锌等)，在海水中发生腐蚀时，阳 极过程的阻滞作用很小, 海水中Cl-离子浓度高,海水中用 增加阳极阻滞方法来减轻海水腐蚀的可能性不大, 添加 合金元素钼, 才能抑制Cl-对钝化膜的破坏作用，改进材 料在海水中的耐蚀性。
3)海水电导率很高, 电阻性阻滞很小, 对海水腐蚀,微观电池 的活性较大, 宏观电池活性也较大。在海水中, 异种金属 接触引起的电偶腐蚀有相当大的破坏作用。如舰船的青 铜螺旋桨可引起远达数十米处的钢船壳体的腐蚀。
4)海水中金属易发生局部腐蚀破坏。如点蚀，缝隙腐蚀，
湍流腐蚀和空泡腐蚀等。编辑课件
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4.2.2 影响海水腐蚀的因素
• 温度变化与海洋生物有关。海水温度与金属腐蚀 速度之间的关系是相当复杂的。
5)流速 许多金属发生腐蚀与海水流速有较大关系。 对铁、铜等金属存在V临界，V>V临界，金属腐蚀明显 加快。