金属材料在海洋中的腐蚀与防护02

说具有较大的破坏性，漆膜在飞溅区通常要老化得更快。研究表明，在飞溅区的干湿交替过

程中，钢的阴极电流比在海水中的阴极电流大。在海水中钢的阴极反应是溶解氧的还原反应，而在飞溅区中的钢由于锈层自身氧化剂的作用而使阴极电流变大。即，飞溅区的钢在经过干

燥过程后，表面锈层在湿润过程中作为一种强氧化剂在起作用，而在干燥过程中，由于空气

氧化，锈层中的（+2价）的Fe离子又被氧化为（+3价）的Fe离子，此过程反复进行，从

而加速钢铁的腐蚀。

与钢材不同，不锈钢和钛这些金属往往是耐腐蚀的，主要由于良好的充气条件促进了金

属钝化的缘故。下图为SS41普通碳钢在海水中生成锈层的钢试样和飞溅区带锈层钢试样的

极化曲线。

结果表明：这两种钢试样的锈层，其阳极溶解速度几乎是相等的；而对于阴极，与前者相比，后者具有10倍以上的反应电流。这说明，在海洋钢铁结构中，飞溅取的腐蚀速度大于海水全浸区，这是由于阴极反应的不同所引起的。

海水潮差区---此区的腐蚀主要有两种类型，一种是孤立地区处于潮差区钢铁构件的腐蚀；另一种是钢桩类型的腐蚀。单独挂片试验（模拟潮差区钢铁构件的腐蚀）和长尺挂片试验（模拟钢桩类型的腐蚀）的结果示于下图

该实验充分说明了钢桩的腐蚀与孤立钢结构的腐蚀规律是完全不同的。在进行工程设计时，

要考虑具体工程的结构特点，如属于孤立构件，设计寿命及腐蚀余量，需要按孤立构件的腐

蚀速度设计。如属于钢桩式的连续构件，则需考虑宏观腐蚀电池的影响，以免造成浪费或过

早失效。

海水全浸区---由于该区域普遍含Cl-较多，使得铁等各种金属难以钝化，即使像不锈钢这

种高合金成分的材料由于钝化膜的稳定性变差，极易发生点蚀。

以在研究钢铁在海洋环境中的腐蚀时必须根据所处的环境不同而分别研究。

海底泥土区---海水全浸区以下部分，主要由海底沉积物构成。与陆地土壤相比海泥区含

盐量高，电阻率低，海底泥浆是一种良好的电解质，对金属的腐蚀性要比陆地土壤高。由于海泥区Cl-的含量高且供氧不足，一般钝性金属的钝化膜是不稳定的。但由于该区的含氧是相当低的，因此，钢在此区域的腐蚀速度低于海水全浸区。

下面我介绍一下海洋环境腐蚀类型：

在海洋环境中的金属结构件，腐蚀类型主要有均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、冲击腐蚀、空泡腐蚀、电偶腐蚀、腐蚀疲劳等，这些腐蚀类型往往与结构设计或冶金因素有关。

均匀腐蚀是指在金属表面上几乎以相同的速度所进行的腐蚀，一般是发生在阳极区和阴

极区难以区分的地方。

点蚀指金属表面局部区域内出现向深处发展的腐蚀小孔。点蚀容易发生在表面生成钝化膜的材料，或表面镀有阴极性镀层的金属。

缝隙腐蚀是由于部件在介质中，金属与非金属之间形成特别小的缝隙，使缝隙内介质处于滞流状态引起缝内金属的加速腐蚀。

湍流腐蚀：在设备和部件的某些特定部位，介质流速急剧增大形成湍流，由湍流导致的

磨蚀称为湍流腐蚀。许多金属如铜，钢铸铁对海水的流速很敏感。

空泡腐蚀：流体与金属构件作高速相对运动，在金属表面局部地区产生涡流，傍随有气

泡在金属表面迅速生成和破灭，呈现与点蚀相类似的破坏特征，这种情况下的腐蚀为空泡腐

蚀。海水中空泡腐蚀造成的金属损坏通常使金属既受机械损坏，又受腐蚀损坏。该类腐蚀多

呈蜂窝状形态。

电偶腐蚀：海水是一种强电解质，当两种不同金属相连并暴露在海洋环境中时，通常会发生严重的电偶腐蚀

腐蚀疲劳：金属材料在海洋应力或脉动应力和腐蚀介质的联合作用下，所引起的腐蚀为

腐蚀疲劳。

面对这些海洋腐蚀，我们应该有一系列防护措施来减小甚至消除它。金

属材料海洋腐蚀的防护：

一、阴极保护技术

（1）牺牲阳极保护：该法要求阳极材料的金属或合金，具备以下特点：有足够负的电位，并且稳定；工作中阳极极化小，溶解均匀，腐蚀产物易脱落；电流

效率高；电化学当量高；腐蚀产物无毒；材料源广，加工容易，价格便宜工

程中常用的牺牲阳极有镁及镁合金、锌及锌合金，铝合金三大类。

（2）外加电流保护法：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与其绝缘的辅助阳极相连。电路接

通后，电流从辅助阳极经海水至金属结构形成回路，金属结构阴极极化而得

到保护。外加电流保护系统一般由直流电

源、辅助阳极、阳极屏蔽层和参比电极

等4部分组成。

二、保护层材料防护：

海洋防蚀材料（如玻璃鳞片、不锈钢粉等增强

环氧树脂和聚脂型涂料以及改性环氧和聚氨脂涂

料），它们良好的穿透特性和极强的黏附性，固化齐

全，而且能在0度以下固化，将成为水下高性能防

蚀涂层的主流基料。因为金属在海洋中的腐蚀主要

是电化学腐蚀。有机涂层对金属的防蚀作用分为两

方面：1.屏蔽作用，阻挡腐蚀介质渗透到金属表面，

使电阻增大，腐蚀电流减小；2.防护作用，包括阴

极保护作用，钝化作用和碱性腐蚀作用等方面，一

种优良的涂装防护体系往往兼有以上功能。

下表列出几种常用涂料与省资源涂料

项目现在使用的主要涂料期待代替的主要涂料

钢结构涂装醇酸，丙烯酸，氯化橡胶系列涂料高固体分涂料，水性涂料（常温干燥）

乳胶漆

酚醛涂料高固体分

涂料，乳胶漆

氨基醇酸树脂涂料高固体分

涂料，水性涂料（常温干燥）

硝基，乙烯基树脂涂料高固体分

涂料

环氧涂料高固体分

涂料，多组分涂料，无机涂料，

水性涂料（常温干燥），乳胶漆

合成树脂调和漆，防锈漆

船舶氯化橡胶、乙烯基树脂涂料高固体分涂料

醇酸涂料高固体

分涂料，水性涂料（常温干燥）

环氧涂料多组分

涂料，无机涂料，水性涂料（常