金属在海水环境中的腐蚀

4.2Biblioteka Baidu1 海水腐蚀特点
4.2.1.1 盐类及导电率 • 海水为腐蚀性介质，特点是含多种盐类，盐分 中主要是NaCl，常把海水近似地看作质量分 数为3%或3.5%的NaCl溶液。 • 盐度是指1000g海水中溶解固体盐类物质的总 克数，一般海水的盐度在3.2％~3.75％之间， 通常取3.5％为海水的盐度平均值。 • 海水中氯离子的含量很高，占总盐量的 58.04%，使其具有较大腐蚀性。 • 海水平均电导率为4×10-2S/cm，远超过河水 和雨水的电导率。
4.2.1.2 溶解氧 • 海水中溶解氧，是海水腐蚀的重要因素。 • 正常情况下海水表面层被空气饱和； • 氧的浓度随水温一般在(5~10)×10-6cm3/L 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。
表4-4 氧在海水中的溶解度
4.2.1.3 海水的电化学特点
4.2 金属在海水中的腐蚀
• 海洋占地球表面积70%，海水是自然界中数量最大且 具有腐蚀性的天然电解质。我国海岸线长达18000km， 海域广阔。 • 沿海地区的工厂常用海水作为冷却介质，冷却器的 铸铁管在海水作用下，一般只能使用3~4年； • 海水泵的铸铁叶轮只能使用3个月左右； • 碳钢冷却箱内壁腐蚀速度可达1mm/a以上。 • 海洋开发受到重视，海上运输工具、海上采油平台， 开采和水下输送及储存设备等金属构件受到海水和 海洋大气腐蚀的威胁愈来愈严重； • 研究海洋环境中金属的腐蚀及其防护有重要意义。
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。 • 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。 • 含钛、含钼不锈钢，高速海水中抗蚀性能较好。
4.2.2 影响海水腐蚀的因素
• 海水中盐类,溶解氧、海洋生物和腐烂的有 机物,海水的湿度、流速与pH值等都对海水 腐蚀有很大的影响。 1)盐类 NaCl为主, 海水中盐的浓度与钢的腐 蚀速度最大的盐浓度范围相近, 当溶盐浓度 超过一定值, 因氧溶解度降低, 金属腐蚀速 度下降, 见图4-8。
图4-8钢的腐蚀速度与NaCl浓度的关系
2)pH值 海水pH在7.2~8.6之间。pH值可因光合作用 而稍有变化；在深海处pH值略有降低, 不利于金 属表面生成保护性的盐膜。 3)溶解氧 海水中的溶解氧是海水腐蚀的重要因素。 大多数金属在海水中的腐蚀受氧去极化作用控制。 • 溶解氧含量随海水深度不同而变化. • 海水表面与大气接触含氧量高达12×10-6cm3/L。 • 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。
6)海洋生物 • 海洋生物在船舶或海上构筑物表面附着形 成缝隙，易诱发缝隙腐蚀。 • 微生物的生理作用会产生氨、CO2和H2S 等腐蚀物质，如硫酸盐还原菌作用产生 S2- ,会加速金属腐蚀。
4.2.3 海水中常用金材料的耐蚀性
• 金属材料在海水中的耐蚀性差别很大； • 钛合金和Ni-Cr合金耐蚀性最好； • 铸铁和碳钢耐蚀性较差。 • 不锈钢的均匀腐蚀速度很小； • 在海水中易产生点蚀。 • 常用金属材料耐海水腐蚀性能表4-6。
4.2.4
防止海水腐蚀的措施
1)研制、应用耐海水腐蚀的材料 如钛、镍、铜及其合金，耐海水钢(Mariner)。 2)阴极保护 阳极法。 腐蚀最严重处用护屏保护，或用牺牲
3)涂层 除防锈油漆外，还可用防止生物沾污的双 防油漆，对潮汐区和飞溅区某些固定的钢结构可 用蒙乃尔合金包覆。
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。