海水、海洋大氣腐蝕特點及防腐

1、海水、海洋大氣中的金屬腐蝕1、海水水質(zhì)的主要特點含鹽量高，鹽度一般在35g/L左右；腐蝕性大；海水中動、植物多；海水中 各種離子組成比例比較穩(wěn)。pH變化小，海水表層pH在8.18.3范圍內(nèi)，而在深 層pH則為7.8左右。海水中主要禽子成分成分含量/<rn£，L）成分含量，（mg/L）rrBr-65NJ105601 y13sc*2560SiQb61272N（耳2. 5400B4. 6K*380F1. 4HCOT142總含鹽量約34400 nq5/L2、海水腐蝕的特點海水腐蝕為電化學(xué)腐蝕；海水腐蝕的陽極極化阻滯對大多數(shù)金屬（鐵、鋼、鑄鐵、鋅等）都很小，因而腐蝕速度相當(dāng)大 ；海水氯離

2、子含量很高，C破壞鈍化 膜，因此大多數(shù)金屬在海水中不能建立鈍態(tài)， 在海水中由于鈍化的局部破壞，很 容易發(fā)生空隙和縫隙腐蝕等局部腐蝕。不銹鋼在海水中也遭到嚴(yán)重腐蝕；多數(shù)金 屬陰極過程為氧去極化作用，少數(shù)負(fù)電性很強(qiáng)金屬（Mg）及合金腐蝕時發(fā)生陰極氫去極化作用；海水電導(dǎo)率很大，海水腐蝕電阻性阻滯很小，所以海水腐蝕中 不僅腐蝕微電池的活性大，腐蝕宏電池的活性也很大。海水的電阻率很小，因此異種金屬接觸能造成的顯著的電偶腐蝕。 其作用強(qiáng) 烈，作用范圍大3、海水腐蝕的影響因素3.1鹽類及濃度鹽度是指100克海水中溶解的固體鹽類物質(zhì)的總克數(shù)。一般在相通的海洋中總鹽度和各種鹽的相對比例并無明顯改變，在公海的表層

3、海水中，其鹽度范圍為3.20 %3.75%,這對一般金屬的腐蝕無明顯的差異。但海水的鹽度波動卻直接影響到海水的比電導(dǎo)率，比電導(dǎo)率又是影響金屬腐蝕速度的一個重要因素，同時因海水中含有大量的氯離子，破壞金屬的鈍化，所以很多金屬在海水中遭到嚴(yán)重腐蝕。鹽類以Cl-為主，一方面：鹽濃度的增加使得海水導(dǎo)電性增加，使海水腐蝕性很強(qiáng)；另一方面：鹽濃度增大使溶解氧濃度下降，超過一定值時金屬腐蝕速度 下降。割的腐蝕速度能C1含量的關(guān)系曰世碗Lr.鏈3.21 pH 值海水pH在7.2-8.6之間，為弱堿性，對腐蝕影響不大。3.22 酸鹽飽和度在海水pH條件下，碳酸鹽達(dá)到飽和，易沉積在金屬表面形成保護(hù)層。若未 飽和，

4、則不會形成保護(hù)層，使腐蝕速度增加。3.23 氧量海水腐蝕是以 陰極氧去極化控制為主 的腐蝕過程。海水中的含氧量是影響海水腐蝕性的重要因素。 氧在海水中的溶解度主要取決于海水的鹽度和溫度， 隨海水鹽度增加或溫度升高， 氧的溶解度降低。 如果完全除去海水中的氧， 金屬是不會腐蝕的。對碳鋼、低合金鋼和鑄鐵等，含氧量增加，則陰極過程加速，使金屬腐蝕速度增加。 但對依靠表面鈍化膜提高耐蝕性的金屬， 如鋁和不銹鋼等， 含氧量增加有利于鈍化膜的形成和修補， 使鈍化膜的穩(wěn)定性提高， 點蝕和縫隙腐濁的傾向減小。含氧量增加， 金屬腐蝕速度增加； 對于能形成鈍化膜的金屬， 含氧量適當(dāng)增加，有助于防止腐蝕的進(jìn)一步進(jìn)行

5、。3.24 度一方面：溫度升高，腐蝕速度加快。另一方面：溫度升高，氧在海水中溶解度下降，引起腐蝕速度減小海水的溫度隨著時間、 空間上的差異會在一個比較大的范圍變化。 從兩極到赤道，表層海水溫度可由0增加到35，海底水溫可接近0，表層海水溫度還隨季節(jié)而呈周期性變化。溫度對海水腐蝕的影響是復(fù)雜的。從動力學(xué)方面考慮，溫度升高，會加速金屬的腐蝕。另一方面，海水溫度升高，海水中氧的溶解度降低， 同時促進(jìn)保護(hù)性碳酸鹽的生成， 這又會減緩鋼在海水中的腐蝕。 但在正常海水含氧量下， 溫度是影響腐蝕的主要因素。 這是因為含氧量足夠高時 （實測值為3.25 mLL 以上） ，控制陰極反應(yīng)速度的是氧的擴(kuò)散速度，而不

6、是含氧量。對于在海水中鈍化的金屬，溫度升高，鈍化膜穩(wěn)定性下降，點蝕、應(yīng)力腐蝕和縫隙腐蝕 的敏感性增加3.26 速流速增加，金屬腐蝕速度增加。海水腐蝕是借助氧去極化而進(jìn)行的陰極控制 過程，并且主要受氧的擴(kuò)散速度的控制，海水流速和波浪由于改變了供氧條件， 必然對腐蝕產(chǎn)生重要影響。另一方面，海水對金屬表面有沖蝕作用，當(dāng)流速超過 某一臨界流速wc時，金屬表面的腐蝕產(chǎn)物膜被沖刷掉，金屬表面同時受到磨損， 這種腐蝕與磨損聯(lián)合作用，使鋼的腐蝕速度急劇增加。對于在海水中能鈍化的金 屬，如不銹鋼、鋁合金、鈦合金等，海水流速增加會促進(jìn)其鈍化，可提高耐蝕性。碳鋼腐飩率與海水流速的關(guān)系F海水流ft ww腐蝕率g/ir

7、2.r>J海水流速？m/sp腐蝕率1皿J0.75+J0.46* 7和如0.67+0.313.27 生物的影響海生物在大多數(shù)情況下是加大腐蝕的， 尤其是局部腐蝕。海水中葉綠素植物可使海水中含氧量增加，海生物放出的 CO2使周圍海水酸性加大，海生物死亡、腐爛可產(chǎn)生酸性物質(zhì)和H2S,這些都可使腐蝕加速。止匕外，有些海生物會破壞金屬表面的油漆或鍍層，有些微生物本身對金屬就有腐蝕作用。4、海洋大氣腐蝕大氣腐蝕基本上屬于電化學(xué)性腐蝕范圍。 它是一種液膜下的電化學(xué)腐蝕，和 浸在電解質(zhì)溶液內(nèi)的腐蝕有所不同。由于金屬表面上存在著一層飽和了氧的電解 液薄膜，使大氣腐蝕以優(yōu)先的氧去極化過程進(jìn)行腐蝕。另一方面在

8、薄層電解液下很容易造成陽極鈍化的適當(dāng)條件， 固體腐蝕產(chǎn)物也常以層狀沉積在金屬表面， 因而帶來一定的保護(hù)性。例如，鋼中含有千分之幾的銅，由于生成一層致密的、保護(hù)性較強(qiáng)的銹膜，使鋼的耐蝕性得到明顯改善。精品海洋大氣是指在海平面以上由于海水的蒸發(fā)，形成含有大量鹽分的大氣環(huán)境。 此種大氣中鹽霧含量較高， 對金屬有很強(qiáng)的腐蝕作用。 與浸于海水中的鋼鐵腐蝕不同,海洋大氣腐蝕同其它環(huán)境中的大氣腐蝕一樣是由于潮濕的氣體在物體表面形成一個薄水膜而引起的。 這種腐蝕大多發(fā)生在海上的船只、 海上平臺以及沿岸碼頭設(shè)施上。普通碳鋼在海洋大氣中的腐蝕比沙漠大氣中大50m10帥。除了在強(qiáng)風(fēng)暴的天氣中，在距離海岸近的大氣中的

9、金屬材料，特別是在距海岸200m以內(nèi)的大氣區(qū)域中,強(qiáng)烈的受到海洋大氣的影響，.離海岸24mft鋼的腐蝕比240m處大12倍，海洋大氣中金屬材料腐蝕速率明顯變化發(fā)生在距海岸線15 km到25 km之間。因此，海洋大氣的影響范圍一般界定為20km左右。海洋大氣中相 對濕度較大 ，同時由于海水飛沫中含有氯化鈉粒子，所以 對于海洋鋼結(jié)構(gòu)來說，空氣的相對濕度都高于它的臨界值。 因此， 海洋大氣中的鋼鐵表面很容易形成有腐蝕性的水膜。薄水膜對鋼鐵的作用而發(fā)生大氣腐蝕的過程，符合電解質(zhì)中電化學(xué)腐蝕的規(guī)律。這個過程的特點是氧特別容易到達(dá)鋼鐵表面，鋼鐵腐蝕速度受到氧極化過程控制。 空氣中所含雜質(zhì)對大氣腐蝕影響很大

10、， 海洋大氣中富含大量的海鹽粒子， 這些鹽粒子雜質(zhì)溶于鋼鐵表面的水膜中， 使這層水膜變?yōu)楦g性很強(qiáng)的電解質(zhì)， 加速了腐蝕的進(jìn)行， 與干凈大氣的冷凝水膜比， 被海霧周期飽和的空氣能使鋼的腐蝕速度增加8倍。5、海洋大氣腐蝕的影響因素5.1 大氣相對濕度海洋大氣中相對濕度較大， 空氣的相對濕度都高于它的臨界值。 因此海洋大氣中的鋼鐵表而有腐蝕性水膜。 表面水膜的厚度對鋼鐵的海洋大氣腐蝕有重要影響， 它直接影響到鋼鐵腐蝕速率和腐蝕機(jī)理。 同一般的大氣腐蝕相比， 由于海洋大氣環(huán)境具有高的濕度，鋼鐵表面通常存在較厚的水膜，隨著水膜厚度的增加，腐蝕速度變大。 對于海洋大氣環(huán)境的不同濕度， 所形成的水膜也具有

11、不同的厚度，因而在不同海域的海洋大氣腐蝕形式也不完全相同。 對于日曬和風(fēng)吹， 鋼鐵表而的水膜厚度也會發(fā)生改變， 從而改變鋼鐵表面大氣腐蝕的過程。 腐蝕性水膜對鋼鐵發(fā)生作用的海洋大氣腐蝕的過程， 符合電解質(zhì)中電化學(xué)腐蝕的規(guī)律。 這個過程是氧特別容易到達(dá)鋼鐵表而， 鋼鐵腐蝕速度受到氧極化過程控制。 此外， 海洋環(huán)境中的雨、 霧、 露中的水分通過不同的方式影響相對濕度， 進(jìn)而影響鋼鐵的大氣腐蝕過程。試驗結(jié)果表明鋼在相對濕度大于70%時腐蝕嚴(yán)重。5.2 大氣含鹽量海洋大氣中因富含大量的海鹽粒子， 形成含有大量鹽分氣體的環(huán)境， 這是與其它氣體環(huán)境的重要區(qū)別。 這些鹽粒子雜質(zhì)溶于鋼鐵表面的水膜中， 使這層

12、水膜變?yōu)楦g性很強(qiáng)的電解質(zhì)， 加速了腐蝕的進(jìn)行， 與干凈大氣的冷凝水膜比， 被海霧周期飽和的空氣能使鋼的腐蝕速度增加 8 倍。 海洋大氣區(qū)海鹽的沉積隨風(fēng)浪條件、 距離海面的高度和在空氣中暴露時間的長短等因素有關(guān)。 隨著海岸線向內(nèi)陸的擴(kuò)展， 大氣中鹽霧含量逐漸降低， 海洋大氣腐蝕現(xiàn)象會相對減弱直至過渡到一般的大氣腐蝕環(huán)境。5.3 干濕交替的影響暴露于海洋大氣環(huán)境下的金屬材料表面常常處于干濕交替變化的狀態(tài)中， 干濕交替導(dǎo)致金屬表面鹽濃度較高從而影響金屬材料的腐蝕速率干濕交替變化的頻率受到多種因素的影響。 空氣中的相對濕度通過影響金屬表面的水膜厚度來影響干濕交替的頻率。 日照時間如果過長導(dǎo)致金屬表面

13、水膜的消失， 降低表面的潤濕時間， 腐蝕總量減小。另外降雨、風(fēng)速對金屬表面液膜的干濕交替頻率也有一定的影響。 在海洋大氣區(qū)金屬表面常會有真菌和霉菌沉積， 這樣由于它保持了表面的水分而影響干濕交替的頻率從而增強(qiáng)了環(huán)境的腐蝕性。5.4 光照條件光照條件是影響材料海洋大氣腐蝕的重要因素。 光照會促進(jìn)銅及鐵金屬表面的光敏腐蝕反應(yīng)及真菌類生物的生物活性， 這就為濕氣和塵埃在金屬表面貯存并腐蝕提供更大的可能性。 在熱帶地區(qū)金屬受到日光的強(qiáng)烈照射， 同時珊瑚粉塵和海鹽混合在一起使金屬的腐蝕極為嚴(yán)重。 另外， 海洋大氣中的材料背陽面比朝陽面腐蝕更快。 這是因為與朝向太陽的一面相比， 背向太陽面的金屬材料盡管避

14、開太陽光直射、 溫度較低， 但其表面塵埃和空氣中的海鹽及污染物未被及時沖洗掉，濕潤程度更高使腐蝕更為嚴(yán)重。5.5 大氣溫度不同海域由于溫度及其它環(huán)境因素的差異， 海洋大氣的腐蝕性差異較大。 海洋大氣腐蝕環(huán)境的溫度及其變化通過影響金屬表而的水蒸汽的凝聚、 水膜中各種腐蝕氣體和鹽類的溶解度、 水膜的電阻以及腐蝕電池中的陰、 陽極過程的腐蝕速度來影響金屬材料的海洋大氣腐蝕。 在一般的大氣環(huán)境中由于相對濕度低于金屬臨界相對濕度， 在溫度升高的情況下由于環(huán)境干燥， 金屬的腐蝕仍然很輕微。 但是在海洋大氣腐蝕環(huán)境中由于空氣濕度大， 常常高于金屬的臨界相對濕度， 溫度溫度升高使海洋大氣腐蝕明顯加劇。 對于一

15、般的化學(xué)反應(yīng)， 溫度每升高 10C,反應(yīng)速度提高到2倍。所以同一地區(qū)的季竹變化會影響腐蝕速度。溫度越高，腐蝕性越強(qiáng)一般熱帶海洋大氣的腐蝕性最強(qiáng)溫帶海洋大氣次之溫度較低的 南北極最弱。6、下面著重說一下濕度和溫度的影響大氣腐蝕速度與水膜厚度如圖所示水膜層厚度圖9-1 大氣腐蝕速度與金履表面 上水膜層厚度之間的關(guān)系1 A =0* 1mm區(qū)區(qū)一干大氣腐蝕區(qū)區(qū)一潮大氣腐蝕區(qū)區(qū)一濕大氣腐蝕IV一金屬零件表面水膜厚超過 1mm,相當(dāng)于金屬全浸在水中的腐蝕，隨水膜厚 度進(jìn)一步增加，金屬的腐蝕速度不再變化。區(qū)域I:在大氣濕度特別低的情況下，金屬表面只有幾個分子層厚的附著水膜，沒有形成連續(xù)的電解液，腐蝕速度很小

16、，相當(dāng)于干大氣腐蝕。區(qū)域n：隨著大氣濕度的增加，金屬表面液膜層厚度也逐漸增加， 形成連續(xù) 電解液膜層，（幾十或幾百個水分子層厚），但膜薄氧易于擴(kuò)散進(jìn)入界面，發(fā)生電 化學(xué)腐蝕。此區(qū)腐蝕速度急劇增加，相當(dāng)于潮的大氣腐蝕。區(qū)域田：水膜厚可達(dá)幾十至幾百微米，為濕的大氣腐蝕區(qū)。隨著液膜的增厚，氧的擴(kuò)散阻力加大，因而腐蝕速度也相應(yīng)降低。區(qū)域IV:當(dāng)金屬表面水膜變得更厚，如大于 1mm時，已相當(dāng)于全浸在電解液中的腐蝕情況，腐蝕速度已基本不變。一般環(huán)境的大氣腐蝕大多是在R、田區(qū)進(jìn)行的。但應(yīng)當(dāng)指出的是，隨著氣候條件和相應(yīng)的金屬表面狀態(tài) 的變化，各種腐蝕形式可以相互轉(zhuǎn)換。對于某些金屬來說， 大氣腐蝕強(qiáng)烈地受到 溫

17、度 和 大氣中水分含量 的影響， 濕度的波動和大氣塵埃中的吸濕性雜質(zhì)容易引起水分冷凝， 在含有不同數(shù)量污染物的大氣中，金屬都有一個臨界相對濕度，超過此值，腐蝕速度會突然增加。出現(xiàn)臨界相對濕度， 標(biāo)志著金屬表面產(chǎn)生了一層吸附的電解液膜， 這層液膜的存在使金屬從化學(xué)腐蝕變成了電化學(xué)腐蝕，使腐蝕性質(zhì)發(fā)生了突變，腐蝕速度大大增強(qiáng)。大氣腐蝕臨界相對濕度與金屬的種類、表面狀態(tài)以及環(huán)境的氣氛等因素有關(guān)。通常，金屬的臨界相對濕度在70左右，而在某些情況下，如含有大量工業(yè)氣體、易吸濕的鹽類、腐蝕產(chǎn)物和灰塵等， 使臨界相對濕度降低很多 。中性鹽類對金屬速度的影響取決于很多因素， 如腐蝕產(chǎn)物的溶解度、 陰離子的特性

18、， 特別是與氯離子有關(guān)。氯離子不但能破壞Fe、 Al 等金屬表面的氧化膜，而且能增加液膜的導(dǎo)電性，使腐蝕速度增加。另外，氯化鈉的吸濕性強(qiáng)，也會降低臨界相對濕度， 促使銹蝕發(fā)生。 所以， 對于海洋大氣環(huán)境中的金屬很易產(chǎn)生嚴(yán)重的孔蝕。此外，金屬表面變粗，小孔和裂縫增多，也會使臨界相對濕度降低。大多數(shù)金屬和合金存在著兩個臨界相對濕度。見圖 97和 A8。第一臨界 濕度的出現(xiàn)，主要是因為金屬表面出現(xiàn)腐蝕產(chǎn)物， 這一濕度值取決于大氣中水分含量和SO2的比例。第二臨界濕度取決于腐蝕產(chǎn)物吸收和保持水分的性能。臨界相對濕度值對于評定大氣腐蝕性和確定長期儲存方法是十分有用的。當(dāng)大氣相對濕度超過臨界值時，金屬就容易生銹。.2 0 8 6 4 21 1(0 DPUEr聞舞g! ID _4 o _o 0 6 71613 4 3 2 一次)野發(fā)塞革ILfsvM M 機(jī)7010 M 1«圖9 7 鐵和辭存在著兩個臨界相對濕度（空氣中做力0*01%）對涂膜的要求:015 3050 50 70 M 明相對濕度（阻）