第四章 海洋环境中金属的腐蚀与防护
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。
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
海洋环境下铝合金的腐蚀特点及防护对策
海洋环境下铝合金的腐蚀特点及防护对策【文章标题】：海洋环境下的铝合金腐蚀特点及有效防护对策一、引言在现代社会中，海洋资源的开发与利用愈发突出。
然而，海洋环境中充满了各种腐蚀威胁，其中铝合金材料的腐蚀问题备受关注。
本文将探讨海洋环境下铝合金材料的腐蚀特点，并介绍一些有效的防护对策。
二、海洋环境下铝合金腐蚀特点1. 高氯化物含量：海水中氯离子含量较高，是铝合金腐蚀的主要原因之一。
氯离子能穿透铝合金表面形成氧化膜，导致金属内部进一步腐蚀。
2. 脱氧化反应：海水中的氧气和潮湿空气中的氧气会与铝合金中的铝元素反应，形成氧化铝。
这种氧化反应会破坏铝合金表面的保护膜，导致腐蚀。
3. 制造缺陷：铝合金材料的制造过程中，可能存在气孔、夹杂物和晶界腐蚀等缺陷。
这些缺陷使得铝合金在海洋环境中更容易发生腐蚀。
三、防护对策1. 表面处理a. 氧化处理：采用阳极氧化方法能形成致密、均匀的氧化膜，提高铝合金的耐蚀性。
b. 阻挡剂涂层：涂覆一层阻挡剂，如有机涂层或脱液法，可以隔离铝合金与海水的接触，减少腐蚀。
2. 添加合金元素合金元素的添加可以改善铝合金的耐腐蚀性能。
添加少量的铜、锌或镁等元素可以形成稳定的膜层，抑制腐蚀。
3. 电化学保护a. 阴极保护：通过在铝合金表面铺设阴极保护层，通过电流消耗，保护铝合金不被腐蚀。
b. 电沉积：利用电沉积技术，在铝合金表面沉积一层防护性的金属或合金，提高其耐腐蚀性能。
4. 合理设计与使用在铝合金结构的设计与使用过程中，应注意避免导致局部腐蚀的因素，如电偶效应、接触腐蚀等。
合理的设计和使用能够减缓铝合金腐蚀的发生。
四、个人观点与理解在海洋环境中，铝合金的腐蚀问题对于海洋资源的开发和利用具有重要的影响。
通过分析铝合金腐蚀的特点和防护对策，我们可以采取科学有效的方法来延长铝合金的使用寿命，提高其腐蚀抗性。
在未来的发展中，需要进一步研究和改进铝合金的防护技术，以满足不断增长的海洋工程需求。
五、总结本文对于海洋环境下铝合金的腐蚀特点及防护对策进行了全面评估。
海洋腐蚀与防护1-5
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）。
金属材料在海洋环境中的腐蚀问题研究
金属材料在海洋环境中的腐蚀问题研究一、前言金属材料在各种环境下的性能及镁合金的制备与应用是当前的研究热点之一。
特别是海洋环境中，暴露在风吹日晒、潮湿、海水侵蚀的金属材料，更易发生腐蚀现象，不仅会影响金属材料的性能，而且还会给海洋经济带来诸多问题。
因此，本文旨在介绍金属材料在海洋环境中的腐蚀问题及其研究现状，并对未来的研究方向进行探讨。
二、海洋环境腐蚀的原因海洋环境对金属材料的腐蚀作用主要来自于海水中的盐。
海水中的氯离子对金属材料的腐蚀作用尤为明显。
此外，海洋环境中的氧和水分子也会参与金属材料的腐蚀反应。
海水对金属材料的腐蚀作用是一个复杂的电化学过程，通常被认为是一种氧化还原反应。
三、金属材料在海洋环境中的腐蚀现象金属材料在海洋环境中的腐蚀现象分为不同的类型，主要包括普通腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀、海洋生物腐蚀等。
1、普通腐蚀普通腐蚀是最常见的一种腐蚀现象，主要表现为金属表面逐渐变薄，出现斑块和坑穴。
由于海水中的氯离子和氧气等对金属表面的作用，会加速金属的腐蚀过程。
2、局部腐蚀局部腐蚀是海洋环境中较为严重的一种腐蚀现象。
局部腐蚀常常发生在金属材料表面的无损区域，而对金属表面形成腐蚀坑。
局部腐蚀通常由于盐分、流体动力学、金属表面形状和材料缺陷等多种因素共同作用所导致。
3、应力腐蚀应力腐蚀是一种由于材料所受的应力而引起的腐蚀过程。
在海洋环境下，金属材料会受到外来应力，例如流体的冲击或者机械载荷的作用。
这些应力会在金属表面产生微小的裂纹或者缺陷，从而加速材料的腐蚀过程。
4、海洋生物腐蚀海洋生物腐蚀是由海洋生物如海藻、蛤壳等产生的物理、化学过程所引起的一种腐蚀现象。
在海洋环境中，这些生物通常附着在金属的表面上，通过分泌酸性物质加速金属材料的腐蚀过程。
四、金属材料在海洋环境中的防腐措施为了减缓海洋环境中金属材料的腐蚀过程，目前常采用的防腐措施主要有物理防护、化学防护和电化学防护。
1、物理防护物理防护主要包括保护涂层、阻氧层和阻隔层等。
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。
第四章 第三节 金属的腐蚀与防护
第四章 化学反应与电能
必备知识·自主预习
关键能力·新知探究
课时作业
2．在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种 普遍采用的防护方法。 (1)在钢铁制品的表面喷涂_油__漆_、矿__物__性__油__脂__或覆盖搪瓷、塑料等。 (2)用电__镀__等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属。 (3)用化学方法在钢铁部件表面进行发__蓝__处理(生成一层致密的四氧 化三铁薄膜)。 (4)利用阳__极__氧__化__处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝 化等。另外，采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形成稳 定的钝__化__膜__等。
第四章 化学反应与电能
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2．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是( ) A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护 B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀 C．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀 D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是 Fe－3e－===Fe3＋
第四章 化学反应与电能
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AD [题图所示吸氧腐蚀中，铁作负极，铜作正极，溶解了 O2 的 水膜作电解质溶液，正极电极反应式为 O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A 错误；负极电极反应式为 Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋和正极产生的 OH－结 合生成 Fe(OH)2，Fe(OH)2 不稳定，容易被空气中的 O2 氧化生成 Fe(OH)3，化学方程式为 4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，B 正确； 形成的原电池中铜作正极，负极失电子容易被腐蚀，正极被保护，所以 铜不被腐蚀，C 正确；腐蚀过程中，外电路上电子从负极铁流向正极铜， D 错误。]
第四章 海洋环境中金属的腐蚀与防护PPT课件
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低碳钢和低合金钢在海水中的腐蚀速度
试验条件 腐蚀深度（mm/a）
全浸区
A3 0.096
16Mn 0.086
16MnCu 0.090
飞溅区
0.391
0.391
0.337
大气区
0.057
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钢质船舶在海洋中 的腐蚀是不可避免 的，但是其腐蚀速 度则是可以控制的 。如果能将其腐蚀 速度控制在原来的 十分之一，那么它 的寿命将是原来的 十倍。
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海洋大气中的腐蚀
空气中的水会在钢板表面形成一层水膜，使钢板产生电 化学腐蚀
同时空气中的盐、二氧化硫、甚至酸性物质会加剧这种腐蚀 的速度。
根据英国钢铁学会提供的数据，低碳钢在不同大气
条件下的腐蚀速度如下：
大气特点 腐蚀速度 g/(m2.a)
低湿度 10.03
海洋
301.1
热带海洋近岸处 5018.8
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四 腐蚀的原因与类型
金属腐蚀一般分为化学腐蚀和电 化学腐蚀两大类，就船舶腐蚀而言， 起因通常是电化学腐蚀。
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金属的电化学腐蚀
金属腐蚀 的实质
种类
金属原子失去电子被氧化而消耗的过程： M-ne-=Mn+。
化学腐蚀
电化学腐蚀
金属和其它物质直接接 不纯金属或合金发生原电池
原理 触发生氧化还原反应而 反应，使较活泼的金属失电
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五 抑制海洋腐蚀的主要方法
• 包覆层防护 • 涂层防护 • 阴极保护
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生活中常见的通过覆盖保护层防止铁生锈的方法： 1、在铁的表面喷涂上防腐油漆（如桥梁、汽车、船舶） 2、油和油脂可以用来保护机器中由金属制成的转动部 分，如齿轮。 3、用塑料（如聚乙烯、聚氯乙烯等）喷涂或包裹在金 属表面。 4、在铁的表面覆盖一层搪瓷，如脸盘等金属器皿。 5、在铁的表面覆盖一层其他金属（如镀锡、镀锌）
我国海洋钢结构腐蚀现状及防护对策概述
我国海洋钢结构腐蚀现状及防护对策概述近年来，随着我国经济的快速发展和海洋资源的广泛开发利用，海洋钢结构作为重要的基础设施，扮演着越来越重要的角色。
然而，由于海洋环境的特殊性，海洋钢结构面临着严峻的腐蚀问题，给海洋工程的安全运行带来了巨大挑战。
本文将从我国海洋钢结构腐蚀的现状入手，综述海洋钢结构腐蚀的主要原因，并提出一些有效的防护对策。
第一部分：我国海洋钢结构腐蚀现状我国海洋钢结构腐蚀问题非常严重。
主要体现在以下几个方面：1. 海水中的氯离子腐蚀：由于我国沿海地区氯离子含量较高，海洋环境中的氯离子会与钢结构表面的氧化铁反应，形成可溶性氯化物，加速钢结构的腐蚀。
2. 海洋大气环境腐蚀：海洋中的盐雾和湿度都会加速钢结构的腐蚀。
特别是在海洋风力发电等项目中，钢结构暴露在海洋环境中的时间更长，腐蚀问题更为突出。
3. 微生物腐蚀：海洋环境中存在各种微生物，它们会附着在钢结构表面并产生酸性物质，对钢结构进行腐蚀。
第二部分：海洋钢结构腐蚀的防护对策针对海洋钢结构腐蚀问题，我们可以采取一系列的防护对策，以延长钢结构的使用寿命：1. 表面涂层防护：在钢结构表面涂覆一层防腐涂料，形成保护膜，阻隔钢结构与海洋环境的直接接触，减少腐蚀的发生。
常用的防腐涂料有环氧涂料、聚氨酯涂料等。
2. 电镀防护：通过电镀技术，在钢结构表面形成一层金属镀层，增加钢结构的抗腐蚀性能。
常用的电镀方法有镀锌、镀铝等。
3. 降低钢结构与海水的接触：可以通过增加隔离层、改变结构设计等方式，减少钢结构与海水的直接接触，从而减少腐蚀的发生。
4. 定期维护检修：定期对海洋钢结构进行检查和维护，及时修补防护层，清除腐蚀产物，保持钢结构的完整性和稳定性。
5. 使用耐腐蚀钢材：选择具有较高耐蚀性能的钢材作为海洋钢结构的材料，能够有效减少腐蚀的发生。
6. 增强防腐技术研发：加大对海洋钢结构防腐技术的研发力度，推动新型防腐材料和技术的应用，提高海洋钢结构的抗腐蚀性能。
材料腐蚀与防护第四章金属在各种环境中的腐蚀
2.大气腐蚀机理 大气腐蚀特点：金属表面处于薄层电解液下的腐蚀过程，符合
电化学腐蚀的一般规律。 （1）大气腐蚀的电化学过程 当金属表面形成连续的电解液薄层时，大气腐蚀的阴极过程主要 是氧去极化。
阴极过程：
阳极过程：
在薄的液膜下，大气腐蚀的阳极过程受到阻滞，因为氧更容 易到达金属表面，生成氧化膜或氧的吸附膜，使阳极处于钝态。
引起材料的破损称为大气腐蚀。 大气腐蚀是常见的一种腐蚀现象。据统计由于大气腐蚀而
损失的金属约占总的腐蚀量的50％以上，因在大气中使用的钢材 量一般超过其生产总量的60％。例如，钢梁、钢轨、各种机械设 备、车辆等都是在大气环境下使用。因此了解和研究大气腐蚀是 非常必要的。 1.大气腐蚀的分类
大气的主要成分不变，只有水分含量随地域、季节、时间 等条件而变化。根据金属表面潮湿度的不同，把大气腐蚀分为三 类：
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图4-2 抛光钢在不同大气环境中腐 蚀与相对湿度的关系
A-纯净空气 B-有（NH4）SO4颗粒，无SO2
C-仅0.01﹪SO2，没有颗粒 D-（NH4）SO4颗粒+0.01﹪SO2
E-烟粒+0.01﹪SO2
3)被硫酸铵和煤烟粒子污 染的空气加速金属腐蚀。
可见：在污染大气中，低于 临界湿度时，金属表面无水膜， 化学作用引起腐蚀，腐蚀速度很 小；高于临界湿度时，由于水膜 的形成，发生了电化学腐蚀，腐 蚀速度急剧增加。
图4-2 抛光钢在不同大气环境中腐蚀与相对湿 度的关系
A-纯净空气 B-有（NH4）SO4颗粒，无SO2
C-仅0.01﹪SO2，没有颗粒 D-（NH4）SO4颗粒+0.01﹪SO2
E-烟粒+0.01﹪SO2
2)在污染的空气中，空气的 相对湿度低于70％时，即使是长 期暴露，腐蚀速度也是很慢的。 但有SO2存在时，当相对湿度略 高于70％时，腐蚀速度急剧增加。
海洋腐蚀与防护技术研究
海洋腐蚀与防护技术研究海洋环境中是金属材料的最大敌人之一。
腐蚀问题是海洋工程设计和维护中不容忽视的问题。
海洋腐蚀严重影响工程的寿命和安全性。
为了保护海洋工程设备不被腐蚀损坏，必须在设计中以及维护中使用先进的防护措施和技术。
本文将介绍海洋腐蚀及防护技术的研究现状和应用现状。
一、海洋腐蚀机理以钢结构为例，海洋环境中的腐蚀可以分为电化学和化学腐蚀两类。
电化学腐蚀包括点蚀、流蚀、应力腐蚀开裂（SCC）等。
例子如下：1. 点蚀：钢结构表面局部出现的钝化现象，形成点蚀。
2. 流蚀：海流可以加剧金属表面的侵蚀。
3. 应力腐蚀开裂：由于应力作用，在一定介质条件下，金属材料发生开裂和腐蚀现象。
化学腐蚀包括海水对钢材的流失、蚀刻、酸化等等。
而海水腐蚀中最具有代表性的是在电池原理作用下的钝化腐蚀。
海洋里五大阳离子分别是氢离子（H+）、钠离子（Na+）、镁离子（Mg2+）、钾离子（K+）以及钙离子（Ca2+）。
钙离子、镁离子等离子体对海洋腐蚀起着相当重要的作用，不同离子的组合可以提高或降低腐蚀速率。
海水离子组成方面，北极海洋离子组成以氯化钠、镁离子、钙离子、硫酸根离子、碳酸根离子为主确定。
二、海洋腐蚀对海洋工程设备的影响海洋腐蚀削弱了海洋工程设备的耐用性和安全性。
如何限制海洋工程设备的腐蚀损害，也是海洋工程技术研究的重要领域。
海洋腐蚀对海洋工程设备的影响包括以下几个方面：1. 降低强度：钢结构被海洋腐蚀后，会逐渐失去其原有的耐用性能，强度逐渐降低，导致海洋工程设备的寿命变短。
2. 导致漏洞：腐蚀面积加大导致钢结构出现缺损等漏洞，还会加大应力集中程度，影响海洋工程设备的安全性。
3. 减小重量：腐蚀还会造成附加重量，影响特别显著，附加重量主要来自氧化膜和腐蚀产物。
发生在管路、容器中，管路阻力增加，容器受力加剧，对设备的浮力、越波、减震性能等产生不良影响。
4. 增加维护成本：为了保证设备的可靠运行，需要经常进行维护和修复。
海洋环境下的维护，成本会更加显著。
不锈钢材料在海洋环境中的腐蚀与防护研究
不锈钢材料在海洋环境中的腐蚀与防护研究不锈钢是一种重要的金属材料，它在各个领域都有广泛的应用，特别是在海洋工程等特殊环境下，不锈钢材料的防腐性能尤为重要。
本文将对不锈钢材料在海洋环境中的腐蚀问题及其防护研究进行探讨。
1. 海洋环境中的腐蚀问题海洋环境是一种复杂的腐蚀介质，其中的氯离子、硫酸根离子、氧、潮汐等因素都会对金属材料产生一定的腐蚀作用。
与其他金属材料相比，不锈钢在海洋环境中的腐蚀更为微弱，但仍然存在着一定的腐蚀问题。
主要的腐蚀形式包括普通腐蚀、应力腐蚀和微生物腐蚀等。
普通腐蚀是不锈钢在海洋环境中最为常见的腐蚀形式，它一般发生在不锈钢表面，导致表面形成锈层，使不锈钢的防护性能下降。
应力腐蚀则是由于海洋环境中表面应力和材料内部应力的相互作用产生的腐蚀形式，它会导致不锈钢的断裂和损坏。
微生物腐蚀则是由于海洋环境中存在的微生物对不锈钢材料的腐蚀作用而引起的材料损伤。
这些腐蚀问题对不锈钢在海洋工程中的应用造成了一定的限制，因此如何有效地防止不锈钢在海洋环境中的腐蚀，成为了不锈钢材料研究的重要课题。
2. 不锈钢材料在海洋环境中的防腐研究为了有效预防不锈钢在海洋环境中的腐蚀问题，人们已经开展了大量的研究工作。
这些研究主要集中在材料改性、表面涂层、电化学和微生物控制等方面。
(1) 材料改性不锈钢在海洋环境中的腐蚀主要是由于氯离子对材料表面的侵蚀而引起的。
因此，许多学者通过改变材料的组成和结构，来提高不锈钢材料的海洋耐蚀性。
例如，添加一定比例的铜、钼等元素可以提高不锈钢的耐蚀性。
此外，还有一些改性方法，如表面处理、沉积薄膜等，都能够有效提高不锈钢材料的防护性能。
(2) 表面涂层表面涂层是一种常用的不锈钢海洋防护方法。
它通过在不锈钢表面涂覆一定的涂层，以降低不锈钢表面与海洋介质的接触，以达到延长不锈钢使用寿命的目的。
防腐涂层的种类繁多，主要包括金属涂层、化学涂层和有机涂层等。
相对而言，现在更加流行的是有机涂层，它们具有较好的耐蚀性和抗划伤性能，而且不会对人体和环境产生影响。
《金属的腐蚀与防护》环境对腐蚀的影响
《金属的腐蚀与防护》环境对腐蚀的影响在我们的日常生活和工业生产中，金属材料无处不在。
从小小的螺丝钉到巨大的桥梁结构，金属的应用极其广泛。
然而，金属的腐蚀问题却一直困扰着我们，给经济和社会带来了巨大的损失。
而环境因素在金属腐蚀的过程中起着至关重要的作用。
首先，让我们来了解一下什么是金属腐蚀。
简单来说，金属腐蚀就是金属在环境的作用下，发生了化学或电化学变化，导致其性能下降甚至损坏的现象。
湿度是影响金属腐蚀的一个重要环境因素。
当空气中的湿度较高时，金属表面容易形成一层薄薄的水膜。
这层水膜为氧气和其他腐蚀性物质提供了良好的传输介质，加速了腐蚀的进程。
比如，在潮湿的南方地区，金属制品往往比在干燥的北方地区更容易生锈。
温度也对金属腐蚀产生着显著的影响。
一般来说，温度升高会加快化学反应的速率，从而加速金属的腐蚀。
炎热的夏季，金属暴露在高温环境中，腐蚀速度会明显加快。
此外，温度的变化还可能导致金属内部产生应力，进一步加剧腐蚀。
氧气在金属腐蚀中扮演着不可或缺的角色。
大多数金属的腐蚀过程都需要氧气的参与。
在空气中，氧气无处不在，与金属表面发生反应，形成氧化物。
在封闭或通风不良的环境中，氧气含量相对较低，但仍然可能导致金属的缓慢腐蚀。
大气中的污染物，如二氧化硫、氮氧化物、氯化物等，会极大地加重金属的腐蚀。
二氧化硫会与空气中的水分结合形成酸雨，酸雨直接侵蚀金属表面。
而氯化物，如海边空气中的盐分，会加速金属的电化学腐蚀，特别是对于不锈钢等合金材料。
土壤环境也是导致金属腐蚀的一个重要因素。
土壤中的水分、氧气、酸碱度以及微生物等都会对埋在地下的金属管道、电缆等产生腐蚀作用。
不同类型的土壤，其腐蚀性也有所不同。
例如，酸性土壤对金属的腐蚀更为严重。
除了上述常见的环境因素，还有一些特殊的环境条件也会影响金属的腐蚀。
例如，在海洋环境中，海水的高盐度、强大的水流冲击以及复杂的生物活动，使得金属面临着极为严峻的腐蚀挑战。
了解了环境因素对金属腐蚀的影响，那么我们该如何采取有效的防护措施呢？针对湿度的影响，我们可以通过控制环境湿度来减缓腐蚀。
金属在海水环境中的腐蚀ppt课件
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。
等腐蚀物质，如硫酸盐还原菌作用产生 S2- ,会加速金属腐蚀。
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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。
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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 腐蚀最严重处用护屏保护，或用牺牲 阳极法。
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。
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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。
• 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。
金属在海洋环境中的腐蚀
金属在海洋环境中的腐蚀随着人类经济、科技的不断发展，海洋经济成为全球经济发展的重要组成部分。
然而，海洋环境中的腐蚀问题一直是海洋工程、海洋装备等领域的重大难题。
海洋环境中的腐蚀不仅会导致海洋工程设施的损坏和失效，还会对海洋生态环境造成严重影响。
因此，研究海洋环境中的腐蚀机理和防腐措施，对于保障海洋经济的可持续发展具有重要意义。
一、海洋环境中的腐蚀机理1.1 海水中的离子海水中含有大量的离子，其中氯离子是最主要的腐蚀因素。
氯离子具有很强的腐蚀性，会与金属表面的氧化物或氢氧化物反应，生成金属离子和水。
这些金属离子会进一步与氯离子结合形成金属氯化物，从而使金属表面发生腐蚀。
1.2 海水中的微生物海水中存在大量的微生物，它们会在金属表面形成一层生物膜。
这些生物膜会吸附海水中的离子和有机物质，形成微生物膜腐蚀环境。
微生物膜中的细菌和藻类可以产生酸、碱、氧化剂等化学物质，从而加速金属的腐蚀。
1.3 海水中的氧气海水中的氧气是金属腐蚀的另一个主要因素。
氧气会与金属表面的氧化物反应，形成金属氧化物。
这些金属氧化物会进一步与氧气反应，形成金属氧化物颗粒，从而使金属表面发生腐蚀。
二、海洋环境中的金属腐蚀类型2.1 统一腐蚀统一腐蚀是最常见的金属腐蚀类型之一。
它是指金属表面整体腐蚀，导致金属表面减薄和损坏。
统一腐蚀通常发生在金属表面暴露于海水中的情况下，尤其是在高温高湿的海洋环境中。
2.2 局部腐蚀局部腐蚀是指金属表面的某一部分发生腐蚀，而其他部分没有发生腐蚀。
局部腐蚀通常是由于金属表面存在缺陷或异物所致，如划痕、裂纹、气泡等。
2.3 应力腐蚀应力腐蚀是指金属在受到应力的情况下发生腐蚀。
应力腐蚀通常发生在金属受到拉伸或弯曲应力的情况下。
在海洋环境中，应力腐蚀通常是由于海水中的氯离子和微生物膜的存在所致。
三、海洋环境中的金属腐蚀防护措施3.1 表面处理表面处理是防止金属腐蚀的重要措施之一。
表面处理可以使金属表面形成一层保护膜，从而防止海水中的离子侵蚀。
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区别 腐蚀过程无电流产生
金属被腐蚀 联系
往往同时发生， 但电化学腐蚀更普遍，速率更快。
原电池反应
电化学腐蚀
不同的金属有不同的电极电位,电位较低的一方成为阳极， 而受到腐蚀。 例如新轧出来的钢板上的氧化皮的电位比钢铁高出0.3伏， 形成了阴极,而钢铁则成为阳极，它们之间形成金属通道，当 有雨水、露水或冷凝水等，就形成电解质，这就形成了腐蚀 电池，钢板的腐蚀也就在所难免了。
海洋气候变化大,空气中富含盐雾 飞溅区不断受到海浪冲击和干湿交替 海水中盐分,氧气,温度,海生物对钢铁的重腐蚀
海水中的腐蚀
海水是具有多种盐类的天然电解质溶液， 其中还含有海生物、悬浮泥沙、溶解的气体 和腐烂的有机物等。
盐度:
海水中正常的盐度变化在 32 - 37‰ 之间
溶解氧:海水中的含氧量与盐度和温度成反比 温度: 温度每上升 10°C，钢板腐蚀速度增加1倍 流速:
四 腐蚀的原因与类型
金属腐蚀一般分为化学腐蚀和电 化学腐蚀两大类，就船舶腐蚀而言， 起因通常是电化学腐蚀。
金属的电化学腐蚀
金属腐蚀 的实质 种类 金属原子失去电子被氧化而消耗的过程： M-ne-=Mn+。 化学腐蚀 电化学腐蚀
金 属 的 腐 蚀
金属和其它物质直接接 不纯金属或合金发生原电池 原理 触发生氧化还原反应而 反应，使较活泼的金属失电 引起的腐蚀 子被氧化而引起的腐蚀 直接发生氧化还原反应 发生原电池反应 有电流产生 较活泼金属被腐蚀
五 抑制海洋腐蚀的主要方法
• 包覆层防护 • 涂层防护 • 阴极保护
生活中常见的通过覆盖保护层防止铁生锈的方法：
1、在铁的表面喷涂上防腐油漆（如桥梁、汽车、船舶）
2、油和油脂可以用来保护机器中由金属制成的转动部 分，如齿轮。 3、用塑料（如聚乙烯、聚氯乙烯等）喷涂或包裹在金 属表面。
4、在铁的表面覆盖一层搪瓷，如脸盘等金属器皿。
空舱和隔离 舱 （防锈性）
锚链舱 （防锈性、耐磨性）
饮水舱 防锈、饮水证书 机舱 耐火、耐化学品
压载舱-包括艏艉尖舱 防锈性
水线以下部位
• • • 特征: 长期浸泡在水中,易生锈,易被海生物 污染.
• 对油漆的要求: • 漆膜在钢铁表面须有很好的湿态附着 力,在长期浸泡和水流冲击下漆膜不会 起泡脱落. • 漆膜耐水性好,透水性及氧气透过率小 • 干燥性能好 • 防锈漆和防污漆有良好的配套性,不影 响防污 漆的防污性能.
根据船舶类型、被施工部位的不同，船用油漆必须满足不同 的要求，每一种油漆要求显示出其综合性能。
上层建筑外 部 防锈、美化
甲板和舱口盖 防锈、耐磨、耐冲击、美化
水下船体 防锈、耐磨、防 污
水线部位 防锈、美化
船壳部位 防锈、美化
起居 室耐 火性
货油舱 （耐货油） 货舱 （防锈性、耐磨性 耐冲击、易清洁）
你 吗 知 道
据调查，金属腐蚀造成的经济损失为该国GDP的4%左 右。金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震 （平均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停 工、减产和爆炸等造成的间接损失。
腐蚀不仅造成经济损失，也常对安全构成威胁。国内外 都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂 而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因穿孔或裂缝而 漏油，引起着火爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大 环境污染；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有 毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和附 近居民的生命安全。
防 污 漆
钢结构表面产生海洋生物污染会产生严重的后果. 如, 在船壳表面, 附着的海洋生物如藤壶、贻贝、苔藓等 增加船体 的表面粗糙度, 增加船体的阻力,造成油耗 增加和航速降低, 影响船舶运行效益。 对1500艘船的统计表明： 船底污损5%：燃料增耗10%； 船底污损10%：燃料增耗20%； 船底污损50%：燃料增耗40%；
铁 -0.44
锌 -0.762
铝 -1.67
阴极保护的原理: 在船壳上安装一个低电位的阳极, 使整个船变成 一个阴极, 从而避免腐蚀.
+0.34 铜 0 e e -0.44 铁 -0.762 锌
锌/铝
-1.67 铝
涂层保护
采用合适的船舶涂料，以正确的工艺技术， 使其覆盖在船舶的各个部位，形成一层完 整、致密的涂层，使船舶各部位的钢铁表 面与外界腐蚀环境相隔离，以防止船舶腐 蚀的措施，称为涂层保护。
5、在铁的表面覆盖一层其他金属（如镀锡、镀锌）
防护方式:
• 阴极保护
A. 牺牲阳极保护 - 船用牺牲阳极有两大种类：锌合金 和铝合金 B. 外加电流保护 - 外加电流保护是以直流电源通过辅 助阳极对船体施加保护电流，使船体成为阴极并获 得极化、免受腐蚀的一种保护技术。
金属的电极电位： 铜 +0.34
你 吗 知 道
另外，新技术、新产品乃至新工业的产生往往也 需要首先克服由腐蚀带来的问题。 历史上，在找到了耐稀硫酸的铅材后，铅室法硫 酸工业才得以发展起来； 发明了不锈钢以后，生产和应用硝酸的工业才蓬 勃兴起；
实施登月计划中，也曾遇到一个严重的腐蚀问题： 用钛合金制成的盛N2O4（氧化剂）的容器在试验中 几小时就破裂了，经查是应力腐蚀所致。后经反复试 验，在氧化剂中加入缓蚀剂控制应力腐蚀，才实现了 人类登上月球的计划。
三 海洋环境对金属的腐蚀
船舶、钻井平台等金属结构海洋设施常年运行于海洋环境中， 会受到各种腐蚀介质的侵蚀，发生不同程度的腐蚀。
• 海轮更容易被腐蚀，是因为海水中含有较 多的氯化钠等盐类，导电能力比内河的水 更强，而在电解质溶液中，电化学腐蚀更 易进行
钢铁在海洋环境中的腐蚀-远远高于在陆地环境
- 不能单独成膜；能改进和提高涂层性能。 3). 溶剂 4) 车间底漆 2). 水下部位防锈漆 3). 防污漆 4). 水线以上部位防锈漆 5). 水线以上部位面漆 6). 甲板漆 7). 货仓漆 8). 压载舱涂料 9). 淡水舱涂料 10). 成品/化学品舱涂料
海水的流速越大，钢板的腐蚀速度越快。
海生物: 当海生物局部附生时，遮盖的钢板表面
难以与氧气接触，会产生氧浓差电 池，引起海生物下面的钢板强烈腐蚀
植物性海生物
动物性海生物
飞溅区(水线部位)的腐蚀
飞溅区(水线部位)由于受海水的周期浸泡，经常处于干湿交替的 状态。大大增加了腐蚀介质的侵蚀性，加速了钢板表面的供氧和 腐蚀的速度(钢作牺牲阳极)。同时由于腐蚀产生的二价铁，在潮湿的 空气中剧烈氧化变成三价铁，其还原过程又加速了钢板的腐蚀(钢作 为还原剂)。
海洋大气中的腐蚀
空气中的水会在钢板表面形成一层水膜，使钢板产生电 化学腐蚀 同时空气中的盐、二氧化硫、甚至酸性物质会加剧这种腐蚀 的速度。 根据英国钢铁学会提供的数据，低碳钢在不同大气 条件下的腐蚀速度如下： 大气特点 腐蚀速度 g/(m2.a) 低湿度 10.03 海洋 301.1 热带海洋近岸处 5018.8
第四章 海洋环境中金属的腐 蚀与防护
二 金属为什么会腐 蚀
什么是腐蚀 一种金属材料因与周围的环境发生反应而变坏的现象, 表现为使金属失去原有的光泽,强度,韧性等性能。 腐蚀是一种自然现象，当钢铁暴露在空气或水中一段 时间就会出现红棕色的氧化铁，即锈蚀。
腐蚀的影响
• 安全
•
降低船体强度,不能抵御海洋风浪的冲击,造 成海难 船舶设备腐蚀到一定程度,不能正常工作运转, 发生事故,严重时在海上失去控制,造成惨祸.
低碳钢和低合金钢在海水中的腐蚀速度
试验条件 腐蚀深度（mm/a）
A3 全浸区 飞溅区 大气区 0.096 0.391 0.057 16Mn 0.086 0.391 16MnCu 0.090 0.337
钢质船舶在海洋中 的腐蚀是不可避免 的，但是其腐蚀速 度则是可以控制的 。如果能将其腐蚀 速度控制在原来的 十分之一，那么它 的寿命将是原来的 十倍。
船舶的涂层防护
涂层保护对于船舶 来说是一种应用最广泛、 历史最悠久、最为经济 方便和最有效的防护方 法。
船舶涂料的作用:
1. 防腐作用 2. 防污作用 3. 装饰作用 4. 其他作用 - 标记、防 火、防滑、隔热，吸收电 磁波、太阳能等。
涂料的组成
1).基料
- 主要是有机或无机类合成树脂。
2). 颜填料