第9章--海洋设备腐蚀与防护实例
海洋腐蚀与防护课件
PTC的优点
• 具有如下特点： • ①防腐蚀效果优异，有效防护效果达30年以上； • ②施工方便，表面处理简单，可带水作业；可适
用于任何形状结构物； • ③具有良好密闭性和抗冲击性能，质量轻，对结
构物几乎无附加载荷； • ④绿色环保，无毒无污染。
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海洋腐蚀的损失
• 海洋腐蚀的经济损失每年至少三千亿,并大幅递增。 腐蚀是一种悄悄进行的破坏，但它的破坏力比地 震、火灾、水灾、台风等自然灾害所造成损失更 为严重。世界各国对腐蚀工作都非常重视。据统
生产总值的2%-4%。1969年英国因腐蚀而造成的损
失为13.65
2001年的腐蚀直接损失为
国民生产总值的3.1% 约合2760亿美元。这一调查
源、交通、建筑、机械、化工、基础建设、水利
所造成的损失学习可交流P达PT 5000
GDP的5%7 。
海洋腐蚀防护方法
• 当前，国内对于海洋钢铁设施大气区通常采用涂 料保护，海水全浸区主要采用电化学保护，并且 取得了较好的保护效果。
• 针对国内一处名为海洋飞溅区海水冲刷比较严重 故采用PTC技术：
PTC技术采用了优良的缓蚀剂成分并采用了能隔 绝氧气的密封技术。PTC新型包覆防蚀系统由四层 紧密相连的保护层组成，即防蚀膏、防蚀带、聚 乙烯泡沫和玻璃钢或者增强玻璃钢防蚀保护罩。 防蚀膏和防蚀带作为防腐蚀保护材料涂抹、缠绕 在钢铁设施表面上；聚乙烯泡沫和玻璃钢或者增 强玻璃钢防蚀学习保交流P护PT 罩作为外防护层包覆在钢铁设8
海洋腐蚀与防护学习交流PPT1学习交流PPT2
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什么叫海洋腐蚀
海水腐蚀及其防护方法
海水腐蚀及其防护方法摘要：海水是含盐浓度很高的天然电解质,是天然腐蚀剂中腐蚀性最强的介质之一。
我们太多的设备由于海水的腐蚀性而被损坏，包括军工机械、海上钻台、淡化设备、海水管道、码头运输机械以及海边娱乐设施等，所以海水防腐不容忽视。
本文介绍了海水腐蚀的原因和特点，对海水腐蚀的影响因素和防护方法进行了分析和讨论。
关键词：原因，特点，影响因素，防护1.引言海水腐蚀是指材料（主要是金属构件）在海洋环境中发生的腐蚀。
海水水质的主要特点：海水中含有多种盐类，表层海水含盐量一般在 3.2%~3.75%之间，随水深的增加，海水含盐量约有增加；海水中的盐主要为氯化物，占总盐量的88.7%；海水呈微碱性，pH值接近8。
当今世界人口剧增、资源短缺、环境恶化，海洋拥有极其丰富的资源可供人类开发并将有力的推动世界经济的可持续发展。
金属腐蚀由于其隐蔽性、缓慢性、自发性、自催化性常常被人们忽视，寻找最佳有效的防腐蚀和控制腐蚀方法，已成为当代材料领域最重要的课题之一。
本文对海水腐蚀的原因、特点、影响因素和防护方法进行了介绍和研究。
2.海水腐蚀的原因（一）电化学腐蚀海水是复杂的电解质溶液，并溶有一定量的氧，电化学腐蚀原理对海水腐蚀是适用的，而且大多数金属材料在海水中都属于去极化腐蚀，即氧是海水腐蚀的去极化剂。
海水腐蚀速率主要为阴极氧的去极化所控制，在这种情况下腐蚀速率由氧到达金属表面的扩散步骤所控制。
一种金属浸在海水中，由于金属及合金表面成分不均匀性，相分布不均匀性，表面应力应变的不均匀性，以及其他微观不均匀性，导致金属与海水界面上电极电位分布的微观不均匀性。
金属表面就会形成无数个腐蚀微电池，就会出现阴极区和阳极区。
例如碳钢在海水中电池腐蚀反应：电极电位较低的区域—阳极区（如铁素体相）：Fe→Fe2++2e-电极电位较高的区域—阴极区（如渗碳体相）：½O2+H2O+2e-→2OH-此外，在海水中当同一金属材料表面温度不同、氧含量不同或受应力不同还会产生宏电池腐蚀。
海洋管道腐蚀 案例
海洋管道腐蚀案例一、引言随着我国海洋石油、天然气资源的开发，海洋管道在国民经济中的地位日益突出。
然而，海洋环境的复杂性使得管道腐蚀问题日益严重，不仅影响了管道的使用寿命，还可能引发安全隐患和经济损失。
本文将对海洋管道腐蚀的原因、影响及防腐措施进行探讨，并通过案例分析提出相应的建议。
二、海洋管道腐蚀的原因1.环境因素海洋环境中的水分、盐分、微生物等成分会对管道产生腐蚀。
其中，氯离子是导致腐蚀的主要原因，它能够加速金属的电化学腐蚀。
此外，海水中的溶解氧、硫酸盐等也对管道腐蚀有重要影响。
2.管道材料因素管道材料的化学成分、晶粒大小、热处理过程等都会影响管道的耐腐蚀性能。
一般来说，金属管道材料中的杂质、晶界、应力等因素容易导致腐蚀疲劳和应力腐蚀开裂。
3.施工因素管道施工过程中，焊接、防腐层破损、施工缺陷等可能导致管道局部腐蚀。
此外，施工时对管道的保护措施不足，如临时防腐措施不到位，也会加速管道的腐蚀。
三、海洋管道腐蚀的影响1.管道性能下降管道腐蚀会导致管道壁厚减薄、裂纹、凹坑等缺陷，从而降低管道的强度和密封性能。
2.安全隐患腐蚀管道在运行过程中容易出现泄漏、断裂等事故，不仅影响正常的生产运营，还可能引发火灾、爆炸等严重事故。
3.经济损失管道腐蚀导致的泄漏、停产等现象会给企业带来巨大的经济损失。
此外，腐蚀管道需要定期维修、更换，增加了运营成本。
四、海洋管道防腐措施1.选用耐腐蚀材料在选材时，应充分考虑管道所处环境的腐蚀性，选择具有良好耐腐蚀性能的材料。
例如，在氯离子浓度较高的海域，可以选用镍基合金、钛合金等材料。
2.涂层保护在管道表面涂覆一层防腐涂料，可以有效阻止腐蚀介质与管道金属的接触，从而降低腐蚀速率。
涂层材料可以选择聚乙烯、环氧煤沥青等。
3.阴极保护通过外加电流或牺牲阳极等方式，使管道表面产生负电位，从而抑制金属的电化学腐蚀。
阴极保护系统包括直流电源、电缆、阳极等部件。
4.定期检测与维护定期对管道进行检测，发现腐蚀缺陷及时进行修复。
海洋机械设备的防腐技术与应用
海洋机械设备的防腐技术与应用摘要：本文简要介绍了海洋环境腐蚀以及钢结构腐蚀情况，介绍了海洋机械设备防腐技术及应用情况，具有什么重要的现实意义和经济效益。
关键词：海洋设备；钢结构；防腐；应用引言近年来深海开发中的油气勘探和生产活动的大大增加，对海洋的开发利用规模不断扩大，逐步从传统走向深入，海洋环境中各类设备装置的防腐蚀涂层及其技术的开发将成为研究的重点。
1.海洋环境腐蚀情况海洋腐蚀环境一般分为海洋大气区；飞溅区；潮差区；海水全浸区和海底泥土区5个腐蚀区带，影响海水腐蚀的有化学因素；物理因素和生物因素3类，而且其影响常常是相互关联的，不但对不同的金属影响不一样，即使在同一海域对同一金属的影响也因金属在海水环境中的部位不同而不同。
处于不同海洋环境下的金属构建物，特别是处于上述5个不同海洋腐蚀区带的钢铁设施，由于其所处工作介质的不同或工作状态的不同，常常会遇到电偶腐蚀；点蚀；溃疡腐蚀；沟状腐蚀；缝隙腐蚀；应力腐蚀；腐蚀疲劳；冲刷腐蚀和空泡腐蚀等多种腐蚀形态。
2.钢结构在海洋环境中的腐蚀情况各种钢结构在不同的海洋环境下，腐蚀行为和腐蚀特点有较大的差异。
从腐蚀曲线看，有3个腐蚀峰值，第1个峰值是在平均高潮线以上的飞溅区，是钢结构腐蚀最严重的区域，也是最严峻的海洋腐蚀环境，原因是由于该区域经常成潮湿表面，表面供氧充足，无海生物污损，长时间润湿表面与短时间干燥表面的交替作用和浪花的冲刷，造成以物理与电化学为主的腐蚀破坏。
第2个峰值通常发生在平均低潮线下0.5-1.0mm 区域，原因是钢桩在海洋环境中，随着潮位的涨落，在水线上方湿润的钢铁表面供氧总量比水线下方浸在海水中的钢结构表面要充分得多，且彼此构成一个回路，由此成为一个氧浓度差的宏观腐蚀电池，加剧了其腐蚀程度。
第3峰值发生在与海水；海泥交界处下方，但较前2个峰值相对要小得多。
3.海洋机械设备的防护及保护方法针对海洋机械设备上金属腐蚀的原因采取适当的方法防止金属腐蚀，常用的方法有：3.1. 改变金属的内部组织结构例如制造各种耐腐蚀的合金，如在普通钢铁中加入铬；镍等制成不锈钢。
第9章 海洋设备腐蚀与防护实例
图9-6 不良的焊接处及未倒去的锐角 使防蚀油漆不能充分发挥作用
上述防蚀设计原理可应用到船舱内部。船舱内排 水特别重要。在船舱的纵向加强板间，所有空隙宽度 应在25厘米以上，以免出现毛细管现象而积水。舱内 冷凝水珠，应能迅速流下，以防止结露腐蚀；船舱加 以通风可使冷凝的水珠很快干燥。 保温设备应有直接触在涂了油漆的钢板上，保温 设备和钢船先之间不应有间隙。 钢船壳本身也易于发生电偶腐蚀，应防止钢船和 比它惰性的金属相接触。船内应让使用双线输电系统， 不得使用地线作回路，以防止电腐蚀。 2．铝制船壳 铝船壳由海洋级铝制成。现代的海洋级铝在海水 中及海面上的腐蚀速度不大，其表面可能会发生斑点 或砂粒，但只要涂布适当的油漆就能避免这种腐蚀。 其工艺类似于镀锌材料，即脱脂、涂防蚀底漆，再涂 普通防蚀油漆。船内比较干燥的部位可以不涂油漆， 油漆中不得含有铅 (例如红丹漆不能用 )铜或汞( 含铜 和汞的防污涂料应禁用)。
第四节 发动机的防腐蚀
1．防止冷却水的腐蚀作用 发动机的冷却有直接冷却和间接冷却两种类型。 直接冷却法是用水泵直接把海水打入发动机组内部进 行冷却。间接冷却法是将循环的液体在发动机内加热 后，流经热交换器管道内部，被管外的水流所冷却， 再循环流入发动机组内部起冷却作用. 直接冷却式的海上用低速发动机通常由铸铁组成。 水流通道非常宽大，以防止淤塞；水道管壁也非常厚， 具有极大的腐蚀余地。发动机冷却水通道的防蚀措施 有二：其一是把一个锌制的牺牲阳极用螺旋固定到铸 铁通道内，待此阳极即将完全腐蚀时，应及时更换新 的阳极；其二是在船只停泊时，应先用淡水冲洗此种 通道，然后用含缓蚀剂的防锈溶液进行冲洗。 间接法所使用的热交换器可以由含砷和锡的海军黄 铜组成，或使用其他能抵抗流动腐蚀的合金所组成。 在闭路循环系统中的冷却水通常由淡水、缓蚀阻垢剂、 防污剂和防冻剂等所组成。应用这种热交换器可以使 发动机在较高的温度环境中进行运转，这种高温有利 于延长发动机的寿命和减少噪音。
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。
机载产品海洋盐雾腐蚀及防护措施
机载产品海洋盐雾腐蚀及防护措施摘要：金属材料机载产品中被广泛使用，海洋环境复杂多变，尤其是防盐雾腐蚀，是保证机载产品适应海洋环境的关键，有效提高产品可靠性。
本文介绍了金属在海洋环境下的腐蚀机理、特点及防护措施。
关键词：盐雾；腐蚀；防护措施He Yinjun jia wei（Shan’Xi Changlin Electrical Science And Technology Co.ltd Shan’Xi BaoJi 721006）Abstract：Metallic material for use in a wide range of airborne products，complex marine environment，especially salt spray corrosin，is to ensure that products meet key airborne marine environment，improve product reliability，this paper introduces the metal in the marine environment mechanism characteristics and prevention measures.Key words：Salt-spray；corrosion；prevention measures为保证现代机载产品能够在复杂多变的海洋环境中高效的工作，产品零件一般选用强度高、工艺成熟、加工性能优良的合金金属材料。
金属材料在海洋中容易发生腐蚀，影响产品的可靠性，为保证机载产品的高可靠性，必须采用有效的防护措施。
从而提高产品的可靠性。
1.海水腐蚀的机理海水是一种含有多种盐类近中性的电解质溶液，并溶有一定氧，这就决定了机载产品采用金属材料较易发生吸氧腐蚀，因合金金属浸入海水中，其表面层物理化学性质的不均匀性，如成分的不均匀，以及界面处海水物理化学性质的微观不均匀性，导致金属容易在表面形成许多微电池，金属易发生局部腐蚀，电位低的阳极区域发生氧化反应，根据腐蚀原因得出合金发生的电化学腐蚀：阳极：R→Rn++ne在电极电位相对较高阴极区域发生氧的还原反应：阴极：O2+H2O+4e→4OH-除镁合金以外，其他所有的合金金属材料在海洋盐雾环境中都易发生阳极电化学反应，加速腐蚀，金属材料在海水环境中容易发生腐蚀，有规律的整体腐蚀是可以通过设计保证在寿命期限内的性能及强度要求，但对于可能发生的局部腐蚀就难以预防，为保证产品的可靠性，需要了解金属材料在海水中可能发生的局部腐蚀，在设计过程中加以规范，具体如下：电偶腐蚀：在海水盐雾环境中，产品零件中如果存在不同的金属相互接触，局部存在电位差，形成原电池，就容易发生电化学反应，电位相差越大，腐蚀速度就越大。
金属材料的海洋腐蚀与防护(第9章)阴极保护技术及应用
第三节 热海水环境中高性能铝阳极
（1）从表中数据看，同常温条件相比，铝阳极在 热海水中的开路电位普遍负移，可能是由以下 两个原因造成的：
• 1）饱和甘汞电极电位值随温度变化而有所波动。 • 2）随着温度的升高，海水中溶氧量降低，氧去
极化的阴极反应减弱，而铝阳极的极化值随温 度升高而减小。
第三节 热海水环境中高性能铝阳极
• 锌阳极随着温度的升高，易出现晶间腐蚀和电 位逆转现象，因而在高温环境下使用锌阳极是 不合适的。铝阳极在常温海水环境下比锌的实 用量要大，并具有较好的特性，因而研究铝阳 极在热海水环境下的性能，寻找最佳的铝阳极 合金成分，获得较高的电流效率，是进一步发 展铝阳极的趋势。
第三节 热海水环境中高性能铝阳极
第三节 热海水环境中高性能铝阳极
• 据此，在研究铝阳极电化学性能快速测定方法 的基础上，筛选有代表性的铝阳极配方，对其 在常温和热海水中的性能进行研究，根据试验 结果讨论温度对铝阳极性能的影响，初步分析 不同合金元素对铝阳极性能的改善，并可从中 筛选出热海水环境中的高效新型铝阳极。
第三节 热海水环境中高性能铝阳极
第二节 阴极保护
1、辅助阳极材料 • 在外加电流保护系统中与直流电源正极连
接的外加电极称之为辅助阳极，其作用是 使电流从电极经介质到被保护体表面。
第二节 阴极保护
• 辅助阳极材料的电化学性能、机械性能、 工艺性能及阳极结构的形状、大小、分布 与安装等对其寿命和保护效果都有影响。
第二节 阴极保护
第二节 阴极保护
二、外加电流保护 外加电流阴极保护系统是将外设直流电
源的负极接被保护金属结构，正极与安装在金 属结构外部并于其绝缘的辅助阳极相连接。电 路接通后，电流从辅助阳极经电解质溶液（如 海水）至金属结构形成回路，金属结构阴极极 化而得到保护。
海洋腐蚀与防护
第一章1、什么叫做腐蚀？腐蚀是金属与环境间的物理化学相互作用，其结果使金属的性能发生变化，并常可导致金属、环境或由它们作为组成部分的技术体系的功能受到损伤。
2、腐蚀的各种保护方法及分类？腐蚀依据环境介质可分为：⑴自然环境腐蚀⑵工业环境腐蚀依据受腐蚀材料的类型划分：⑴金属腐蚀⑵非金属材料腐蚀根据腐蚀的形态可分为：⑴均匀（全面）腐蚀⑵局部腐蚀：孔蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀破坏、腐蚀疲劳、氢腐蚀破坏、选择腐蚀、磨损腐蚀、脱层腐蚀根据腐蚀的作用原理可分为：⑴电化学腐蚀（介质不同分类：大气腐蚀、土壤腐蚀、电解质溶液腐蚀）⑵化学腐蚀（介质不同分类：气体腐蚀、非电解质溶液腐蚀）另一种分类：1)干腐蚀：在干气体（通常是在高温）或非水溶液中的腐蚀（化学腐蚀）2)湿腐蚀：在水溶液中的腐蚀（典型电化学腐蚀）依据腐蚀的形态可分为：⑴普遍性腐蚀⑵局部腐蚀⑶应力腐蚀开裂（断裂）海洋防腐的各种措施：（1）应针对具体使用工矿和环境条件合理选用相对耐腐蚀的结构材料。
（2）根据防腐蚀设计的要求可选择有机涂层、无机涂层、化学转化膜等非金属涂层，电镀、化学镀、热浸镀、喷镀、扩散镀等金属镀层以及离子注入和金属、非金属衬里等涂镀层和表面改性技术。
（3）通过干燥除湿、脱气、脱盐等措施除去环境介质中的腐蚀组分，或者向环境介质中添加有机、无机类缓蚀剂等环境（介质）处理。
（4）可根据环境介质和工矿要求采用外加电流阴极保护技术、牺牲阳极的阴极保护技术或电化学阳极保护技术等电化学保护。
（5）防腐蚀结构设计、防腐蚀强度设计、防腐蚀方法选择、耐蚀材料选择以及符合防腐蚀要求的制造工艺确定等防腐蚀设计。
3、金属腐蚀速度评定？（重点）式中：VL-深度腐蚀速度，mm/a；V¯-质量损失表示的速度，g/m²·h；ρ-金属的密度，g/cm³。
按深度表示腐蚀速度的单位还有mm/y(或mm/a)、英寸/年(ipy)、密尔/年(mpy)。
海洋平台腐蚀与防护
第一章 前言
1.1 国内外海洋平台事故
近 30 年来，海洋腐蚀向人类敲响的警钟。1980 年 3 月，在北海艾克菲斯油 田上作业的“亚历山大·基定德”号钻井平台，在 8 级大风掀起的高 6∽8m 的海 浪的反复冲击下，5 根巨大的桩腿中的 D 号桩腿因 6 根主撑管先后断裂而发生剪 切断裂，万余吨重的平台在 25min 内倾倒，使 123 人遇难，造成近海石油钻探史 上罕见的灾难。挪威事故调查委员会检查报告表明，D 号桩腿上的 D-6 主撑管首 先断裂。该主撑管曾经开过一个直径 325mm 的孔，并焊上一个法兰，准备安装平 台定位声纳装置，实际上后来并未安装，开裂就是从这个法兰角的 6mm 焊缝处开 始的，裂纹在海浪与荷载的反复作用下不断扩展，最后导致平台沉没。
2)飞溅区(飞沫区)：指高出海平面 0～2 米的部分，经常受海水波浪飞沫冲击 的地区。由于在飞溅区，氧气的供应十分充足，氧气的去极化作用促进了钢的腐 蚀，同时，浪花的冲击有力地破坏了保护膜(干湿交替)，故此处是腐蚀最严重的 部分(图中的第一最大值)。碳钢的平均腐蚀速度可达 500 微米/年，约为全浸区的 5 倍。
2010 年 9 月 7 日 23 时，山东东营胜利油田位于渤海的作业 3 号修井作业平 台受玛瑙台风影响(风力最大时阵风 9 级，浪高近 4 米)平台发生倾斜发生倾斜 45 度事故。平台上 4 人落水，32 人被困平台。目前已有 34 人获救。平台设计通常 都考虑台风的影响，况且又是在中国的内海-渤海，我觉得平台倒塌与海洋腐蚀 应有一定的关联。
钢铁在海水中或在实际工作环境中的腐蚀行为受到很多因素的影响，同一种
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刚在不同的环境中的腐蚀速度可以差别很大。同一地区的海水对插入钢桩不同部 位的腐蚀也不同。飞溅区腐蚀最严重，这一地区供养充分，氧去极化作用强烈， 浪花又易冲击破坏保护膜。钢材在海水中还易受到生物腐蚀作用。在海底泥浆区 或被污染的海域，危害最大的就是硫酸盐还原菌，它能够使硫酸盐还原成腐蚀性 极强的硫化氢和其他硫化物，从而加速钢材的腐蚀。
海上设备设施金属的腐蚀及防护
—209—《装备维修技术》2021年第9期海上设备设施金属的腐蚀及防护史军刚（中海油田服务股份有限公司钻井事业部，天津市 300452）摘 要：海上设备设施的运行维护一直是设备管理人员关注的重点，其中海洋环境下金属的腐蚀是非常让管理人员烦恼问题，海上设备设施金属的腐蚀主要发生在金属和海水接触的地方，比如：海水管道、钻井平台桩腿、浮箱、海轮外壳、海底设备等，所以了解金属的腐蚀原理和防护措施就变得非常重要。
关键词：海上设备设施；金属腐蚀；海水管道；原理和防护1 金属的腐蚀首先我们要了解什么是金属的腐蚀。
金属与周围介质接触时，由于发生化学反应或电化学作用而引起的破坏作用叫做金属的腐蚀。
海上设备设施的结构、管道、船体等大部分都是由金属及合金组成的，下边我们就来谈一下金属的腐蚀原理。
2 金属腐蚀的分类2.1 化学腐蚀。
金属与干燥的腐蚀性气体或有机物发生的化学反应引起的腐蚀称化学腐蚀。
化学腐蚀发生在非电解质溶液中或干燥的气体中，在腐蚀的过程中不产生电流。
如高温时，钢铁的氧化脱皮；金属石油管道的腐蚀。
2.2 电化学腐蚀。
由电化学作用而引起的腐蚀叫做电化学腐蚀。
在腐蚀电池中，发生氧化反应的负极习惯性称为阳极；发生还原反应的正极习惯上称为阴极。
金属作为腐蚀电池的阳极而被氧化腐蚀。
电化学腐蚀分为以下几种：（1）析氢腐蚀：在酸性较强的溶液中，阴极反应主要以H+离子得电子还原成H2而引起的腐蚀称为析氢腐蚀。
电极反应为：阳极：Fe-2e -=Fe 2+：极：2H ++2e -=H 2（2）吸氧腐蚀：在弱酸性或中性条件下，阴极以O 2得电子生成OH -离子所引起的腐蚀称为吸氧腐蚀。
电极反应为：阳极：Fe-2e -=Fe 2+：阴极：O 2+2H 2O+4e -=4OH -吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为普遍。
一般金属在大气中，甚至在中性或酸性不太强的水膜中的腐蚀主要是吸氧腐蚀。
2.3 差异充气腐蚀：金属表面因氧气浓度分布不均而引起的电化学腐蚀称差异充气腐蚀，是吸氧腐蚀的一种。
海洋构筑物浪花飞溅区腐蚀与防护技术_20090619
海洋构筑物浪花飞溅区腐蚀与防护技术侯保荣中国科学院海洋研究所青岛市南海路7号 266071 E-mail：brhou@一、腐蚀的危害腐蚀与国家经济建设和国防建设的关系十分密切，但由于腐蚀与防护是跨行业、跨部门、带有共性的科学技术，很少直接创造经济效益。
同时，腐蚀是一种悄悄在进行的破坏，不易发现，不像地震和火山等自然灾害那样引人关注。
所以对于腐蚀造成的破坏和损失往往给人的印象不那么深刻。
据统计，腐蚀损失约占国民生产总值的2~4%。
美国于2002年发布的本国第7次腐蚀损失调查结果表明，1999至2001年间，美国每年的直接腐蚀损失是2760亿美元，约占其GDP的3.1%。
我国2008年国内生产总值超过30万亿元，如按腐蚀约占GDP的3%计算，2008年我国因腐蚀所造成的经济损失超过9000亿元人民币。
除造成经济损失之外，腐蚀还造成金属资源和能源的浪费、构筑物和设备的破坏、环境的污染，产品质量的降低，引起人员伤亡，并有可能阻碍新技术的发展。
目前，我国在海洋油气田开发、港口建设、跨海大桥、海底隧道、船舶工程和深海勘探等领域已建和在建大量的各种钢结构及钢筋混凝土结构设施，一旦这些设施发生灾害性腐蚀，将会导致巨大灾害性破坏和巨大经济损失。
如果我们的研究和防护工作做得好，其中25~40%的腐蚀损失是完全可以避免的。
发展海洋腐蚀防护技术，特别是钢铁设施关键部位的防腐蚀技术，对于降低重大灾害性事故发生，延长海上构筑物的使用寿命具有重大意义。
二、浪花飞溅区腐蚀严重性海洋环境可以分为海洋大气区、浪花飞溅区、海水潮差区、海水全浸区和海底泥土区五个腐蚀区带。
我国从上世纪70年代起开展了钢铁设施在海洋环境不同腐蚀区带的腐蚀规律研究，并发明了电连接模拟海洋腐蚀试验装置与方法，建立了海洋环境腐蚀模拟装置。
国内外长期的海洋腐蚀研究结果表明，钢结构设施在海洋环境不同区带的腐蚀速度有明显差别，其中，浪花飞溅区是钢结构设施腐蚀最为严重的区域。
海洋工程中材料腐蚀的防护措施
海洋工程中材料腐蚀的防护措施海洋，占据着地球表面的绝大部分面积，蕴含着丰富的资源和巨大的潜力。
随着人类对海洋的探索和开发不断深入，海洋工程得到了迅速发展。
然而，海洋环境极为复杂和恶劣，其中材料腐蚀问题一直是海洋工程面临的重大挑战之一。
海洋中的盐分、温度、压力、生物等因素都会对工程材料造成严重的腐蚀，这不仅会影响设备的正常运行和使用寿命，还可能导致安全事故和环境污染，给海洋工程带来巨大的经济损失和潜在风险。
因此，采取有效的防护措施来减缓或防止材料腐蚀至关重要。
一、选用耐腐蚀材料在海洋工程中，选择具有良好耐腐蚀性能的材料是预防腐蚀的基础。
一些常见的耐腐蚀材料包括不锈钢、钛合金、铜镍合金等。
不锈钢具有较高的耐腐蚀性，尤其是含钼的不锈钢在海洋环境中表现出色。
钛合金具有优异的耐海水腐蚀性，但其价格相对较高。
铜镍合金在海水中能形成稳定的钝化膜，对海水的腐蚀有较好的抵抗能力。
然而，仅仅依靠材料本身的耐腐蚀性是不够的，还需要综合考虑材料的强度、韧性、加工性能和成本等因素。
在实际应用中，往往会根据具体的工程需求和经济条件，选择合适的材料或对材料进行表面处理，以提高其耐腐蚀性能。
二、表面涂层防护表面涂层是一种常用的海洋工程材料防护手段。
涂层可以将材料与腐蚀介质隔离，从而减缓腐蚀的发生。
有机涂层，如环氧树脂、聚氨酯等，具有良好的附着力和耐水性，能够在材料表面形成一层保护膜。
然而，有机涂层在长期的海洋环境中容易受到磨损、老化和生物附着的影响，需要定期维护和修复。
无机涂层，如热喷涂金属涂层（如锌、铝等）和陶瓷涂层，具有较高的硬度和耐腐蚀性。
热喷涂金属涂层可以通过牺牲阳极的作用对基体材料进行保护，而陶瓷涂层则能提供优异的耐磨和耐腐蚀性能。
此外，复合涂层结合了有机和无机涂层的优点，能够提供更长效的防护效果。
三、阴极保护阴极保护是一种通过向被保护金属结构提供电子，使其电位降低到腐蚀电位以下，从而抑制腐蚀的电化学保护方法。
牺牲阳极阴极保护法是将一种比被保护金属更活泼的金属（如锌、镁等）作为阳极，与被保护金属连接在一起。
船舶腐蚀与防护
第九章船艇的腐蚀与防护第一节船舶腐蚀船舶腐蚀情况根据船体各部位所处的腐蚀环境、船舶航行海域、船龄以及维护保养程度不同而有很大差别。
这里我们将重点讨论船体各部位在其所处的腐蚀环境中的腐蚀。
一、船体在水下部分及水线区的腐蚀船体水下部分，根据腐蚀介质的作用条件，可分为艏部、艉部、船舷和船底四部分。
在船体的艏部，海水对壳体产生较大的流体动力作用，特别是对速度比较高的船舶。
这使得涂层的工作条件变得十分苛刻。
在艏部泡沫翻滚的波浪区，涂层首先遭到破坏。
另外，艏部的涂层还经常受到锚链和漂浮物的撞击。
当运输船和工程船的航行速度为10~20kn时，船体艏部的水被空气泡所饱和。
这里的腐蚀过程不受供氧的扩散控制。
船体中部的船舷外壳表面受到比艏部小的流体动力作用，但是这个区域的涂层在船靠码头时特别容易遭到破坏。
在螺旋桨所产生的强烈水流作用下，船艉部壳板和舵叶上遭到明显的局部流体动力的作用。
在许多情况下，这会引起结构的冲刷腐蚀破坏。
由于船体和由铜合金制成的螺旋桨接触，船艉，特别是在端部，所发生的阳极极化是引起腐蚀破坏的重要因素。
氧向桨叶（阴极）的充分供给增加了这个腐蚀电池的工作效率。
在船底部位，由于附着海生物，故易产生氧浓差电池而引起坑蚀。
同时，海生物的排泄物除了助长腐蚀之外，随其积累还会侵入船底涂膜中，从而将涂膜破坏，也会造成严重后果。
此外，由于和水翼、声呐罩等不锈钢结构接触，局部的阳极极化也是可能的。
水线区的船体外壳处于特别苛刻的条件之下。
在这个区域，涂层破损的可能性最大。
除了各种漂浮物和系泊条件破坏涂层之外，在港口水面上经常存在的石油产物层也会促使涂层破坏。
船体这个区域所用的许多涂料都对石油产物不稳定。
正如前面指出的那样，这个区域的外壳处于干湿交替条件下，遭到水和空气的交变作用，这大大增加了腐蚀介质的侵蚀性。
船体结构的水下部分，焊缝部位常常发生严重的腐蚀。
当焊缝金属的电位低于船体壳板的电位时，焊缝金属成为腐蚀电池的阳极，而面积较大的外壳板成为有效的阴极，这导致焊缝金属腐蚀速率大大增快。
船舶防腐
9.船舶腐蚀及防护§9.1 金属腐蚀的基本理论9.1.1金属腐蚀的分类金属腐蚀可按产生的机理分成化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。
也可按腐蚀的破坏形态分为全面腐蚀和局部腐蚀，前者包括均匀的全面腐蚀和不均匀的全面腐蚀；后者常见的类型有电偶腐蚀（异金属接触腐蚀）、点腐蚀和缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀、冲蚀、磨蚀、选择性腐蚀、杂散电流腐蚀、空泡腐蚀等。
腐蚀机理不同的金属腐蚀化学腐蚀化学腐蚀是由于金属表面与介质直接发生化学作用引起的，其特点是在作用进行过程中没有电流产生。
化学腐蚀对金属的破坏速度取决于：金属与氧的相互作用程度和生产金属化合物薄膜的性质（金属化合物薄膜的稳定性，紧密程度，与金属的结合强度等）。
①气体腐蚀。
②在非电解质溶液中的腐蚀。
2）电化学腐蚀电化学腐蚀是金属表面与离子导电性介质发生电化学作用引起的，在作用过程中有阴极区和阳极区。
其特点是在金属与介质中有电流流动。
电化学作用有时单独造成腐蚀，有时与机械作用、生物作用共同产生腐蚀。
电化学腐蚀主要可分为以下几类：①大气腐蚀。
②土壤腐蚀。
③在电解质溶液中的腐蚀。
④在熔盐中的腐蚀。
⑤微生物腐蚀。
⑥海洋生物腐蚀。
（2）破坏形态不同的金属腐蚀金属腐蚀常见的破坏形式有两大类，即全面腐蚀和局部腐蚀。
全面腐蚀可分均匀腐蚀和不均匀腐蚀。
均匀腐蚀是腐蚀作用均匀地发生在整个金属表面，并在整体上逐步地使金属腐蚀，逐步地使金属降低其各种属性，因而其危害性不太严重。
一般情况下使用涂装保护的船舶与海洋工程结构在使用初期时往往在涂层的缺陷或损伤处发生腐蚀，进而出现腐蚀斑、腐蚀坑，然后出现越来越大面积的腐蚀，最后连在一起形成全面的不均匀腐蚀。
局部腐蚀是腐蚀作用主要集中在金属的局部区域。
由于这些腐蚀的分布、深度和发展很不均匀，往往当金属整体还相当完好的时候，局部腐蚀己相当严重，会导致严重事故或灾害，所以危害性很大。
1）斑点腐蚀。
2）脓疮腐蚀（腐蚀坑）。
3）孔腐蚀（又称点腐蚀）。
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第一节 水下设备的防腐蚀
2)螺旋桨：锰青铜成本低而强度高，可用作螺 旋桨，防止其脱锌腐蚀的办法类似黄铜轴。 3)尾轴套管及尾轴支架：这些设备可以由黄铜 或青铜制成。在黄铜设备上可以安装一个锌 制的牺牲阳极以避免或减少脱锌腐蚀。 4)海水旋塞：海水旋塞应完全用炮铜，硅青铜 或镍铝青铜制造。 4．舵和舵栓 低碳钢制的板舵比较价廉，但流线型较差。其 常用的防锈方法是在涂布防蚀涂料后，再用 牺牲阳极保护。对于大型的舵，最好先用热 熔喷射法镀锌，然后再涂油漆。
金属的腐蚀与防护
教学课件
石油工程学院海工教研室
第九章 海洋设备腐蚀与防腐
第一节 水下设备的防腐蚀
1．船龙骨及龙骨螺栓 船龙骨是船底下的压舱设备，其作用是使海船有重而 低的重心，以便在大风大浪中保持稳定。 1)钢铁龙骨：航海快艇的船外压舱龙骨通常用铸铁 制成。铸铁龙骨应注意两点：①防止生锈,龙骨的防 锈主要采用防蚀涂料法。 ②选择恰当的龙骨螺栓。 2)铅制龙骨：铅龙骨的成本高于钢铁龙骨，但铅的比 重高，耐蚀性好。 3)混凝土龙骨：这种龙骨材料必须有充分的强度，并 在很重的负荷条件下不开裂。混凝土中水泥的碱性有 助于防止发生缝隙腐蚀。 4)龙骨螺栓装配时的注意问题：龙骨螺钉的强度和牢 固性十分重要。
第一节 水下设备的防腐蚀
7．铝制舷外动力设备
铝制船只通常使用铝制船外发动机等动力设备， 防止铝的电偶腐蚀是十分重要的，故应注意下列各 点。
①整个船只不能使用含铜(氧化亚铜)的防污涂料。
②宜用不锈钢制造螺栓及其他紧固零件。
③铝船上不得使用铜合金。
④木船和玻璃钢船上有时如使用铝制船外动力设备， 则在离铝设备30—60厘米范围内不能有铜合金设备 或紧固零件。如存在铜合金，必须在铜合金外涂敷 环氧类绝缘漆。
第一节 水下设备的防腐蚀
5．活动防浪板 船只侧面的活动防浪板通常由低碳钢制成，有时也可 镀锌。其枢轴螺栓，卷扬机的齿轮及升降滑轮和轴承 架部件特别容易发生严重腐蚀。其腐蚀程度取决于金 属表面的互相摩擦及其在海水中的浸没时间。在这些 部位，镀锌层或保护性防蚀涂料都会因摩擦而剥落， 从而暴露出的裸钢，就会很快被海水所腐蚀，使这块 活动防浪板上的孔迅速扩大(如图9—4)。
耐蚀性较差的材料有：镀锌(或镀镉)的钢铁、不锈 钢、黄铜和锰青铜。其中黄铜和锰青铜易于脱锌，发 生事故，应尽可能避免把它用作紧固零件(除非是充 分加砷的三七海军黄铜)。
第一节 水下设备的防腐蚀
紧固零件和被固定设备若由不同金属所组成，则应注 意互相绝缘，以防止电偶腐蚀。
紧固零件的面积通常比被固定设备小得多。为了避免 绝缘的麻烦，通常，两者由同种材料制成，或者，使 紧固零件的惰性比被固定设备稍高一些(四种金属的 电极电位不能差得太远)，举例如下表。
图9-4 钢制活动防浪板在枢纽 螺栓处和升降点的腐蚀问题及 其防护措施.
第一节 水下设备的防腐蚀
6．紧固零件
螺栓，螺母，垫片，铆钉和旋塞等固定用零件，是 海洋设备防腐蚀的关键。
紧固零件的腐蚀问题可以分为三类，①非金属设备 相互固定(如木材和玻璃钢等)；②金属和非金属之间 的固定；③金属和金属之间的固定。可能用作紧固零 件的耐蚀金属有：铜(船钉和弯头螺栓)、硅青铜、铝 青铜(略有脱铝腐蚀)，镍铝占铜(NAB)、炮铜、铜镍 合金、蒙乃尔合金(略有点蚀的可能性)、镍铬合金、 因科镍合金和钛合金等。
3．地滑车，仪表板和铰链等 地滑车(设在甲板上的滑车)及其和船上联结的铁链
通常是镀锌的(但近来也有使用不锈钢链的)。在出现 锈蚀后，可以重新热熔浸镀锌。注意不要使用铜制钩 环。 4．起重桅杆
用海洋级铝制成的桅杆必须经过阳极氧化处理，并 必须注意防止电偶腐蚀。例如：在铝桅杆上若设置青 铜的系缆柱，则必须使用塑料(或橡胶)填板绝缘，并 使用不锈钢的螺栓固定，如图9-5所示。
设在船尾的尾轴套管，螺旋桨和旋转轴都可能相互接 触，故在挑选材料时应注意要避免发生电偶腐蚀的问 题。
1)螺旋桨轴：适用的材料有青铜，蒙乃尔合金，不锈钢 和钛合金等。通常耐蚀性愈好的材料的成本也愈
高。不锈钢轴常用在玻璃钢船上，但藤壶的吸附常引 起其点蚀。在使用橡胶盘根时，在轴静止一段时间后， 轴上面对橡胶盘根的矩形凹槽部位因严重缺氧而发生 点蚀，如图9-2所示。
⑤比铝惰性大的设备(即在60厘米以外处)也应保证绝 缘(例如冷却水竹中应使用橡胶接头，驱动轴也应注 意绝缘)。
⑥谨防电腐蚀，防止各种杂散电流进入设备中。
第一节 水下设备的防腐蚀
⑦使用锌制的牺牲阳极(只能防止电偶腐蚀，并不能保 护铝)，如发现耗尽，要及时更换。
⑧正确使用防蚀油漆(如环氧类及聚氨酯类，但不能使 用红丹之类含铅的防蚀油漆)及防蚀润滑油，同时必 须注意铝的阳极氧化表面处理。
图9-2 船停泊时不锈钢轴 面对盘根部分易于发生点 蚀
在轴的锥形区及螺纹处，可以用密封材料或防水油 脂(防锈润滑油)充填，如图9-3所示。
图9-3 推进器轴的锥面和螺纹处的密封
为防止不锈钢轴的点 蚀，应保证轴的锥形 部分的紧密，避免在 A点形成锥形孔和在 B点出现粗糙 的切削痕迹。在安装 时应充填大量防锈润 滑油或密封材料。此 外还应避免在C点出 现锐角或凹槽。
第一节 水下设备的防腐蚀
负荷值应为实际负荷值的30倍以上。通常小型船只上 只要使用5个以上的粗大螺栓固定龙骨，而不使用众 多的细小螺栓。龙骨螺栓应在龙骨的对称轴两边参差 排列，而不能完全排列在龙骨中心线上，如图9—1所 示。
图9-1 龙骨螺栓的装配
第一节 水下设备的防腐蚀
2．船内压舱物 3．船尾设备
第二节 甲板上和船舱内 的设备
1．甲板上的金属设备
甲板上的金属设备有系缆柱，绞车，导滑车 和通风筒等。这些金属设备对耐蚀性的要求 稍低于水下设备，但是，装饰性方面的设备 要求则稍高于水下设备。某些设备还有较严 格的耐磨蚀性要求。
2．驾驶台、支柱和救生索
这些设备的常用材料是不锈钢、镀锌钢和铝 合金等。镀锌钢管可用来制造驾驶台和支柱， 但在焊接区可用热喷法重新镀锌，或者涂以 富锌底漆。最后，在整个设备上涂布含有适 量锌的油漆，就可以保证多年无锈蚀。