鋁合金在流動海水中的腐蝕行為

1、第卷第期年 月裝務(wù)環(huán)境工程失效與分析鋁合金在流動海水中的腐蝕行為王F1義中船熏工集團(tuán)研究所青島分部山東青島摘要對 種鋁合金在流動海水中的腐蝕行為進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明在靜止海水中鋁合 金的耐蝕性與其口然腐蝕電位值存在-富的相關(guān)性電位越負(fù)越耐蝕。在流動海水屮 鋁介金比普 通碳鋼和紫銅耐蝕特別是鋁鎂系和鋁鎂錢系介金可以與銅課介金媲關(guān)。但必須嚴(yán)格避免與電位較正金屬偶介使用越耐蝕的鋁合金越容易逍到電偶腐蝕的危；耳。鋁銅系和鋁鋅鎂系介金 由于在流動海水屮具有明顯的剝落腐蝕敏感性不宜用于流動海水腐蝕環(huán)境。關(guān)鍵詞鋁合金流動海水腐蝕中圖分類號文獻(xiàn)標(biāo)識文章編號© 1994-2010 China Ac

2、ademic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第卷第期年 月© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第卷第期年 月鋁及其介金比幣;輕、比強(qiáng)高 價恪適當(dāng)規(guī)格品 種齊全 因而在海洋匸程結(jié)構(gòu)中得到了廣泛應(yīng)用 如船舶的上怎建筑快艇或游肱的艇體魚雷直體、 備雷水缸等。這些構(gòu)件經(jīng)常會受到流動海水的侵蝕 腐蝕作用。鋁是化學(xué)性質(zhì)很活潑的金屈其平衡電極電位© 1994-2010 C

3、hina Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第卷第期年 月© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第卷第期年 月枚棧日期作音簡介王曰義95 JXF購戶禺M人烏級1一丘刖主耍從審金X任船舶和海洋環(huán)如I啲護(hù)方山i的硏究.© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All

4、 rights reserved, 第卷第期E曰義等鋁合金在流動海水中的腐蝕行為為在海水中鋁及其介金的腐蝕電位很負(fù)約為 在海水中鋁及其合僉的耐蝕性完全取決于氧化鋁保護(hù)膜的 完好性和破裂后的修貝能力。鋁及其合金在大氣屮 就會牛成良好的保護(hù)膜因此在大氣中具冇較高的 耐蝕性.在海水中由于氯離了等還原性離f的存 在適成鋁及其介金在海水屮的鈍態(tài)圧不穩(wěn)定的 易產(chǎn)生點(diǎn)蝕和縫隙腐辿等局部腐蝕冇時在某吃情 況卜還會產(chǎn)生晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和剝落腐辿等特 殊腐述形貌。筆者選擇了 種海洋工程中常用的鋁合金進(jìn) 行了流動海水腐蝕試驗(yàn)研究它們是用來作為過去常被采用的鋁 銅系合金的代表 用來 作為現(xiàn)代常被采用的鋁鎂系合金的代

5、農(nóng)近一二十年來新研制的用來作為鋁鋅鎂系介金 的代表 近一二十年來新研制的用來作為鋁 鎂鋌系合金的代表鋁合金犧牲陽極材料M然不是結(jié)構(gòu)材料但在海洋工程中卻十分常用。種鋁介金的化學(xué)成分如表所示.靜止海水中的腐蝕行為、 等種鋁合金經(jīng) 晝夜海水浸泡試驗(yàn)后農(nóng)而變暗且可見彌散分布的門色點(diǎn) 狀、堆狀腐蝕產(chǎn)物堆積。從白色腐蝕產(chǎn)物點(diǎn)、堆數(shù)量 看 最冬次Z較少。 和 等種鋁介金用肉眼觀察無明顯腐述產(chǎn)物堆積放大 倍后可見均勻分布的微細(xì)麻點(diǎn).種鋁介金的腐 蝕率計(jì)算結(jié)果如表所示町見從腐蝕率看鋁銅 合金的代農(nóng)垃高鋁鎂合金的代衷 垃低。所冇鋁介金的腐蝕率均在數(shù)量級.鋁合金在靜止海水中的自然腐蝕電位 時間曲 線的特點(diǎn)是在浸泡的

6、第 尺腐蝕電位劇烈地向 負(fù)的方向變化以后隨浸泡時間的延長電位又緩 慢向正的方向變化并趨于穩(wěn)定如圖所示.曲線 的這種行程可理解為 鋁合金是一種非常容易生成 氧化膜的金屬在空氣屮就會生成致密而牢固的保 護(hù)膜但該膜不耐氯離了的破壞因此浸泡初期膜 迅速破壞導(dǎo)致自然腐蝕電位迅速負(fù)移隨后由于 腐蝕過程的進(jìn)行在金屈表面形成腐蝕產(chǎn)物膜電位 又開始緩慢正移 直到膜的破壞和形成達(dá)到新的動 態(tài)平術(shù)電位趨于穩(wěn)定。苴中 沒冇正移階段從 初始電位負(fù)移后即逐漸趨于穩(wěn)定訶能是由于該合 金金相組織比較均一合金中沒有比鋁的平衡電位 更正的介金元索Z故.© 1994-2010 China Academic Journal

7、 Electronic Publishing House. All rights reserved, 第卷第期E曰義等鋁合金在流動海水中的腐蝕行為© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第卷第期E曰義等鋁合金在流動海水中的腐蝕行為農(nóng)試驗(yàn)合金的主要化學(xué)成分合金牌號其它余就余鼻余業(yè)?. J余呈農(nóng) 種鋁介金在祚止海水中的嗨蝕率介金牌號腐蝕率波動范用±士土±±© 1994-2010 China Academic Journa

8、l Electronic Publishing House. All rights reserved, 裝徧壞境工程年 月720 102468101214 16 18 20 22時間i/d圖I鋁合金在靜止海水中的電位-時伺曲線FigJ Potential-Gmc curve of aluminum alloys inquiescent seawater種鋁合金的特征電位值如衣所列由所何 的特征電位值都可以看到 除 犧牲陽極材料 外 電位越負(fù)的鋁合金 耐蝕性越好.流動海水中的腐蝕彳亍為海水流速對鋁合金腐蝕形貌的影響海水瀝速對種鋁合金的腐蝕形貌具仃明就 彫響。對不同的鋁合金影響程度不同。受彫響垃人

9、 的是鋁銅合金和鋁鋅鍥介金這種鋁介金隨海水潦速的增大剝落腐蝕敏感性增強(qiáng)。在海水 流速大于時出現(xiàn)蜂窩狀腫脹或腐蝕潰瘍在 時最大蝕坑深度達(dá)。 的條狀腫脹數(shù)鼠隨流速增大而增加在海水流速為 時 個試樣的 個表面只出現(xiàn) 條腫脹 到 時每個試樣的每個眾踞表而都出現(xiàn) 條腫脹。犧 牲陽極材料 在所有海水流速卜腐蝕都極為眾 著在靜止海水屮所仃衣面出現(xiàn)眾參白色腐蝕產(chǎn)物 點(diǎn)隨流速罰大腐蝕越來越顯著。 和 在海 水流速低于 時無明顯腐蝕出現(xiàn)當(dāng)海水流速 大于 時可發(fā)現(xiàn)點(diǎn)蝕 比 更為耐蝕 在 時 所有試樣農(nóng)而上都發(fā)現(xiàn)仃少量點(diǎn) 蝕 無明顯點(diǎn)蝕。如圖所示.1752103 LYI2 919 鋁陽極圖2鋁合全在7.6m/s流動海

10、水中的厲蝕形毅Hg.2 CornMicn form of Al aUnys in 7.6 n】/a flowing seawater海水流速對鋁介金腐蝕速率的影響海水流速對種鋁合金腐蝕率的影響如圖 所示在靜止海水中種鋁介金腐蝕率的差異不足 很大都在數(shù)杲級腐蝕率最大的比腐獨(dú)率最小的 僅大一倍.在的海水流速卜 犧牲陽極材料為鑄造狀態(tài) 沒仃包鋁表 鋁介金住靜止海水中的特征電位備及牖蝕率到了海水流速的垂大影響而且町見 不同種類鋁介金腐蝕行為受海水流速 影響的規(guī)律有明顯差異。 和受海水流速的彩響最人其次是合金牌兮M始電位 浸泡-夭后的電位隱宦電位 腐蝕率Iflj 和 兩種鋁介金的腐蝕率則受海水流速的影響

11、較小.除了犧牲陽極材料 z外種鋁合金在流動海水屮耐蝕性最差其次是和耐蝕性最好而和兩種合金Z間則無明顯差異.種鋁合金的腐蝕率與海水流速層受到海水流速的匝大影響英余種材料祁是 在包鋁狀態(tài)卜進(jìn)行試驗(yàn)的不僅沒看到海水流速的 影響而且合金間的差異比靜止海水條件卜還小。 顯然這足因?yàn)榉N材料實(shí)際上是在同-種衷而狀 態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果比余的流動海水腐蝕試驗(yàn)都 是在去包鋁狀態(tài)卜進(jìn)行的從開始不僅看02468降水渝it /(nr/)主I 3揶水流連對5種鈣合令幣蝕率的影響Fig3 Inflimncn of srantrr velocity cm corrosion rate of five aluminum all

12、oys的關(guān)系十分不同。犧牲陽極材料 的腐蝕率隨流 速増大而増加在區(qū)間似有一平臺和 合金在和區(qū)間可能存在明顯的臨界流速值超過這個流速值腐蝕率迅速 增大流速達(dá)時腐蝕率乂稍右回落和兩種合金從靜止到本研究的最大流速 雖然在時出現(xiàn)較高的腐蝕率但腐蝕率都在數(shù)量級可認(rèn)為這種合金對海水流速不是很墩感是比較耐流動海水腐述的材料。鋁合金在流動海水中的電偶腐蝕行為用、 和 與 鋼偶合在 流動海水中進(jìn)行了電偶腐蝕試驗(yàn) 偶介面積比為： 鋼為.試驗(yàn)結(jié)果表明在流動海水中與 鋼偶合衛(wèi)著加劇了鋁合金的腐述如表 所示。受電 偶腐蝕影響最犬的是耐蝕鋁合金 由于與鋼偶介使其腐諛率增加了儕而 和 僅分別增加了 倍和倍其至使最耐蝕的鋁介

13、金 在種鋁合金屮變成了最不耐蝕的鋁合金。與 鋼偶介對鉗介金的上要影響定使m純敬感性總劇削大在和偶介狀態(tài)下介金無明顯點(diǎn)蝕出現(xiàn)而當(dāng)與 鋼偶合時 出現(xiàn)了點(diǎn)蝕密度為 個 點(diǎn)蝕深度為土鼓大直徑為的穌霑狀腐純坑點(diǎn)。如圖所示。鋁合金與鋼、紫銅和銅銀合金在流動海水中腐蝕行為的比較由圖 所示 種結(jié)構(gòu)鋁合金與 鋼、紫銅和銅做介金的腐述率海水流速曲線可見在常用金屬結(jié)構(gòu)材料中 鋁介金比 鋼顯著表 與鋼偶介対種鋁介金在流動海水中腐蝕率的形響類別非偶介試驗(yàn)個介試驗(yàn)腐蝕舉LF5ZI303AZI圖4在3.4皿流動海水中3種偉合金與 Q235鋼偶合時的鷹蝕形怕Fig.4 Cornion fonn of lliree Al al

14、ky lo couple to Q235 sIpp in 3.4 m/s flowing seawater耐流動海水腐蝕。除鋁介金在較高海水流速下與紫銅相當(dāng)Z外鋁合金比紫銅也顯著耐流動海水腐蝕. 鋁介金與 銅鐮合金附 流動海水腐蝕性能相當(dāng)。 和 兩種鋁合金比 鋼探介金還嬰耐流動海水腐蝕。但不推薦用 鋁合金代替 紫銅也不推薦用 鋁合 金代替 銅鐮合金因?yàn)檫@兩種鋁合金在高于 的海水流速卜剝落腐蝕敬感性顯著增大。 但在不與鋼、銅介金等電位較正金屬偶介使用的情 況下可以考慮 或鋁介金用于流動海水腐蝕環(huán)境中特別是 鋁合金。結(jié)論所試種鋁合金在靜止天然海水中的穩(wěn) 定自然腐蝕電位在 范陽內(nèi) 變化.穩(wěn)定電位與合

15、金屮添加元素的自然腐誡電位 存在相關(guān)性添加銅、猛等電位較正元素的介金自 然幅業(yè)電位將向正的方向偏移添加鎂等電位較負(fù) 元素的介金口然腐蝕電位將向負(fù)的方向偏移。合 金在靜止海水中的耐蝕性能與fl然腐蝕電位也存 在一定的相關(guān)性電位偏正的合金耐蝕性能比較 差 膜蝕率比較高 如 電位偏負(fù)的合金耐蝕0.01246海水流速/（n）12:03:35LY5LF21-I-1BIU2 二三工圖5鋁臺金與Q235例.TUP紫個郴B10制鉀合金的耐流動海水腐悚性能比較Fig.5 Comj>ansoj of AJ alloy and Q235 sLeel,Cu and 90Cu-10Ni alloy on (los

16、ing srjiwarrr <!<>rr< >si“niiw性能比較好腐蝕率比較低如 和 O海水流動對鋁合金在海水中的腐蝕行為具 冇顯若的影響特別是種fl然腐蝕電位較正介金 受海水流速的影響更為顯箸不僅腐蝕率顯箸增 大而且導(dǎo)致周部腐蝕嫩感性增大 和 合 金都產(chǎn)生了明顯的剝落腐蝕現(xiàn)線。 和 兩種 鋁合金受海水流速的影響比較小 是比較時流動海上按號 頁一般都仃耐環(huán)境腐蝕及老化的數(shù)抑;與說明而我國 在這方面的研究是薄筋環(huán)節(jié).因此必須加強(qiáng)材料在 各種典吃環(huán)境作用卜材料性能與失效機(jī)理的研究 重視隱幻涂広環(huán)境適應(yīng)性基礎(chǔ)匚作1E視I然環(huán)境 對武器裝條用材料性能的影響 學(xué)握影響的

17、主耍因 素及作用規(guī)律以便仃針對性地采取降低壞境影響 作用的技術(shù)措施逐步改進(jìn)設(shè)計(jì)提高裝備的環(huán)境適 應(yīng)性水平保證裝備的使用功能和設(shè)il壽命°武器 裝備隱身涂層環(huán)境適應(yīng)性是設(shè)計(jì)出來的提高武器 裝備隱身涂層壞境適應(yīng)性必須在武器裝備的環(huán)境 適應(yīng)性設(shè)計(jì)時了以高度巫視強(qiáng)化對罠器裝備隱少 涂層的環(huán)境適應(yīng)性設(shè)i I使武器裝備先天就具仃好 的環(huán)境適應(yīng)性 把環(huán)境適W件作為朿要質(zhì)駅指標(biāo)納 入磺器裝備的指標(biāo)體系中。武器裝備隱身涂層環(huán)境適應(yīng)性考核工作對武 器裝備是一個新的研究方向文屮涉及的問題和刑 析僅是初步匸作的 隨著對此匸作的取視、加強(qiáng)、總 水腐蝕的材料.在流動海水中 與自然腐蝕電位較正的金 屬偶合會強(qiáng)烈地

18、加速鋁介金的幅蝕特別是對耐流 動海水腐蝕性能較好的電位較負(fù)鋁介金的危害更 大因此在流動海水中選用耐蝕鋁介金時一定要 注意千方百計(jì)地避免電糾腐蝕。在流動海水屮鋁合金比普通碳鋼和紫銅 還耐流動海水腐蝕特別是鋁鎂系和鋁鎂怯系介金 其至可以與 銅謀合金媲美在不與鋼、銅介金 等電位較正金屬偶合使用的情況F 可以考慮 或鋁介金用于流動海水腐蝕環(huán)境屮特別足鋁合金.參占文獻(xiàn)于福州金勵材料的耐腐諛性 北京科學(xué)出版社醴克斯待 海洋匸程材料手冊 陳舜年譯北京海 詐出版社芬克 博忻徑 海洋環(huán)境中金屈的席蝕 冷金 工業(yè)部鋼扶研究院包鋼冶金研究所詳北京科學(xué)出 版社干ri義劉玉梅海洋工用材料在海水中的腐蝕行為材料開發(fā)與應(yīng)用結(jié) 將會推動隱少涂層門然環(huán)境試驗(yàn)考核丁作的深 入開展促進(jìn)武辭裝珞隱身涂層環(huán)境