高流速海水中金属材料的腐蚀行为

Q235和Q345钢在模拟海水中的腐蚀行为史艳华;梁平;王玉安;武占文【摘要】The effect of soaking temperature and stirring rate on the corrosion behavior of Q235 and Q345 steel in simulated seawater environment (3.5％ NaCl) was investigated by using soaking experiment.The surface morphology and chemical composition of corrosion products were analyzed by means of SEM and EDS.The results show that the corrosion rate of Q235 and Q345 steel has little difference and increase with increasing temperature in static seawater environment,re aching approximately 0.28 mm/a at 40 ℃.The stirring rate has a significant effect on the corrosion behavior of Q235 and Q345 steel and the corrosion rate accelerates with increasing stirring rate.When stirring rate is 300 r/min,the corrosion rate reaches 1 mm/a that is about 3.5 times as big as temperature effect.Uniform corrosion was observed on Q235 steel in simulated seawater.But the local corrosion morphology is found on Q345 steel and the main corrosion product is iron oxides.The application of Q345 material should be cautious compared with Q235 material in the same seawater environment.%以Q235和Q345钢为研究对象,通过浸泡实验,对比研究了两种材质在模拟海水(质量分数3.5％NaCl)中浸泡温度和搅拌速度对腐蚀行为的影响规律,采用扫描电镜和能谱检测研究腐蚀后试样表面微观形貌及腐蚀产物成分.研究得出以下结论:静态海水中Q235和Q345钢腐蚀速度相差不大,且腐蚀速度随温度升高而增大,40℃时腐蚀速度约0.28 mm/a；搅拌速度对腐蚀行为的影响是显著的,随搅拌速度增大腐蚀加速,300 r/min时,腐蚀速度可达1 mm/a,约是温度影响的3.5倍.腐蚀微观形貌观察发现Q235钢在模拟海水介质中表面发生了均匀腐蚀,而Q345钢表面出现了明显的点蚀形貌,腐蚀产物以铁的氧化物为主.在相同条件下的海水介质中,Q345钢的应用应谨慎.【期刊名称】《辽宁石油化工大学学报》【年(卷),期】2013(033)001【总页数】4页(P5-8)【关键词】海水腐蚀;浸泡试验;温度;搅拌速度【作者】史艳华;梁平;王玉安;武占文【作者单位】辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001【正文语种】中文【中图分类】TE667;TG172.4海水作为一种组分复杂的水溶液，各种元素都以一定的物理化学形态存在，因此影响海水腐蚀的因素有很多，包括化学的（氧、盐、碳酸盐、有机化合物、污染物等）、物理的（温度、流速、压力）和生物的因素等。

我国金属材料的海水腐蚀研究现状一、本文概述我国金属材料在海洋环境中的腐蚀问题，一直是材料科学、海洋工程和防腐蚀技术等领域的研究热点。

金属材料作为海洋工程、船舶制造、石油开采、海洋资源利用等领域的主要结构材料，其耐蚀性能直接影响到设备的使用寿命和安全性。

因此，深入研究和了解我国金属材料的海水腐蚀现状，对于提升我国金属材料在海洋环境中的使用寿命，降低因腐蚀造成的经济损失，保障海洋工程的可持续发展具有重要意义。

本文旨在全面概述我国金属材料的海水腐蚀研究现状，包括腐蚀机理、影响因素、防护技术和研究进展等方面。

对金属材料在海水中的腐蚀机理进行阐述，包括电化学腐蚀、化学腐蚀和生物腐蚀等。

分析影响金属材料海水腐蚀的主要因素，如材料成分、微观结构、海水成分、温度、流速等。

接着，介绍我国目前在金属材料海水腐蚀防护技术方面的研究进展，包括涂层防护、电化学防护、合金化防护等。

展望金属材料海水腐蚀研究的未来发展趋势和挑战，为我国金属材料在海洋工程领域的应用提供理论支持和技术指导。

二、我国金属材料海水腐蚀研究的发展历程我国金属材料海水腐蚀研究的发展历程可以追溯到上世纪五十年代，那时我国开始着手进行海洋环境的腐蚀研究，以支持海洋工程的发展。

初期的研究主要集中在金属材料的耐蚀性测试和评估，通过对不同金属材料在海水环境中的腐蚀行为进行研究，初步建立了我国金属材料海水腐蚀的基础数据库。

进入八十年代，随着我国海洋工程的大规模建设，海水腐蚀问题日益凸显。

此时，我国的金属材料海水腐蚀研究逐渐深入，开始涉及到腐蚀机理的探索和腐蚀防护技术的研究。

研究者们不仅关注金属材料的耐蚀性能，更开始探索如何通过各种技术手段提高金属材料的耐蚀性，如涂层防护、电化学保护等。

进入二十一世纪，我国金属材料海水腐蚀研究迎来了飞速发展的时期。

随着科学技术的进步，研究者们开始运用先进的测试手段和技术，如电化学测试、表面分析、数值模拟等，对金属材料的海水腐蚀行为进行深入分析。

海水腐蚀情况讲解海水腐蚀情况海水腐蚀的原因浸入海水中的金属，表面会出现稳定的电极电势。

由于金属有晶界存在，物理性质不均一；实际的金属材料总含有些杂质，化学性质也不均一；加上海水中溶解氧的浓度和海水的温度等，可能分布不均匀，因此金属表面上各部位的电势不同，形成了局部的腐蚀电池或微电池。

其中电势较高的部位为阴极，较低的为阳极。

电势较高的金属，例如铁，腐蚀时阳极进行铁的氧化；电势较低的金属，例如镁，被海水腐蚀时，镁作为阳极而被溶解，阴极处释放出氢。

当电势不同的两种金属在海水中接触时，也形成腐蚀电池，发生接触腐蚀。

例如锌和铁在海水中接触时，因锌的电势较低，腐蚀加快；铁的电势较高，腐蚀变慢，甚至停止。

海洋环境对腐蚀的影响盐度海水含盐量较高，水中的含盐量直接影响水的电导率和含氧量，随着水中含盐量的增加，水的电导率增加但含氧量却降低。

海水中的盐度并不和NaCI的行为相一致，这是因为其中所含的钙离子和镁离子，能够在金属表面析出碳酸钙和氢氧化镁的沉淀，对金属有一定的保护作用。

河口区海水的盐度低，钙和镁的含量较小，金属的腐蚀性增加。

海水中的氯离子能破坏金属表面的氧化膜，并能与金属离子形成络合物，后者在水解时产生氢离子，使海水的酸度增大，使金属的局部腐蚀加强。

电导率海水中不仅含盐量高，而且其中的盐类几乎全部处于电离状态，这使得海水成为一种导电性良好的电解质。

这就决定了海水腐蚀过程中，不仅微观电池腐蚀的活性大，同时宏观电池的活性也大。

研究表明：随着电导率的增大，微观电池腐蚀和宏观电池腐蚀都将加速。

溶解氧海水溶解氧的含量越多，金属在海水中的电极电位越高，金属的腐蚀速度越快。

但对于铝和不锈钢一类金属，当其被氧化时，表面形成一薄层氧化膜，保护金属不再被腐蚀，即保持了钝态。

此外，在没有溶解氧的海水中，铜和铁几乎不受腐蚀。

（常压下氧在海水中的溶解度如下）（表一）/t7盐的质最1,0Z03*0X54.0010t309.008.36047.7210B.02h096.63金41S.IS206.575.835.525.355.17----30工575L274.954,654.SO1T34酸碱度一般来说，海水的HpH升高，有利于抑制海水对钢铁的腐蚀。

金属材料的海洋腐蚀与防护金属材料与电解质溶液相接触时，在界面上将发生有自由电子参与的广义氧化和广义还原过程，致使接触面金属变成单纯离子，络离子而溶解，或者生产氢氧化物，氧化物等稳定化合物，从而破坏了金属材料的特性。

这被称为电化学腐蚀或湿腐蚀。

海洋生物的生命活动会改变金属—海水的界面状态和介质的性质，对金属产生不可忽视的影响。

海水中金属腐蚀是金属﹑溶液﹑生物群三个要素互相作用的结果。

由于附着微生物对钢结构表面的覆盖作用，阻碍了氧的运输，有利于减少钢的平均腐蚀；但是附有海生物的金属难以形成完整致密的覆盖层，钢的局部腐蚀却增加了。

这严重影响了在海洋环境下工作的材料的寿命。

由于微生物的生命活动也可以使金属遭到破坏, 故称为微生物腐蚀。

海洋腐蚀的热力学基础：海洋腐蚀是金属与周围海洋环境发生化学或者电化学反应而产生的一种破坏性腐蚀。

很多金属元素如铜、铁、镁等在自然界都是以化合物的形式存在，也就是以它们的最稳定态——氧化态存在。

人们通过冶炼时使这些元素吸收并储存一定能量后变为中性金属态，相对于氧化态而言，这是一种能量较高的不稳定态，在合适的条件下便自发的便会为稳定的氧化态。

中性金属态到氧化态的转变的吉布斯自由能小于零，可自发进行；从热力学上来讲，海洋腐蚀上由于金属与其周围介质构成一个热力学不稳定的体系，此体系具有自发的从这种不稳定状态趋向稳定状态的倾向。

海水腐蚀的电化学特征：海水是一种含有多种盐类近电解质溶液，并溶有一定的氧，含盐量、海水电导率、溶解物质、PH值、温度、海水流速和波浪、海生物等都会对腐蚀产生影响，这就决定海水腐蚀的电化学特征：(1) 海水中的氯离子等卤素离子能阻碍和破坏金属的钝化, 海水腐蚀的阳极过程较易进行。

氯离子的破坏作用有: 对氧化膜的渗透破坏作用以及对胶状保护膜的解胶破坏作用; 比某些钝化剂更容易吸附; 在金属表面或在薄的钝化膜上吸附, 形成强电场, 使金属离子易于溶出; 与金属生成氯的络合物, 加速金属溶解。

海洋浪花飞溅区钢结构的防腐蚀措施海洋环境对钢结构的腐蚀是一个严峻的挑战，特别是在海洋浪花飞溅区域。

海水中的盐含量和潮湿的环境会加速钢结构的腐蚀速度，对于海洋浪花飞溅区的钢结构，防腐蚀措施显得更加重要。

本文将探讨海洋浪花飞溅区钢结构的防腐蚀措施，以提供针对这一特殊环境的有效保护方案。

一、了解海洋浪花飞溅区腐蚀特点海洋浪花飞溅区域的腐蚀特点主要表现在以下几个方面：1. 盐雾腐蚀：海水中的盐分随着浪花飞溅到钢结构表面，形成盐雾。

盐雾中的氯离子对于钢材具有很强的侵蚀性，容易引起钢材的腐蚀。

2. 潮湿环境：海洋浪花飞溅区域通常处于潮湿的环境中，水汽和海水会使钢结构表面保持潮湿，从而加速钢材的腐蚀速度。

3. 机械磨损：海洋浪花飞溅区域常常伴随有强风大浪，海水的冲击和机械磨损也会对钢结构造成损害，加速腐蚀的发生。

二、钢结构防腐蚀措施针对海洋浪花飞溅区域的钢结构，需要采取切实可行的防腐蚀措施，以保护钢结构的表面和延长使用寿命。

钢结构的防腐蚀措施主要包括表面处理、防护涂料和电化学防护等方面。

1. 表面处理表面处理是钢结构防腐蚀的第一道防线。

在海洋浪花飞溅区域的钢结构上，可以采用喷砂、喷丸等方法进行表面处理，去除表面氧化皮和锈斑，使钢材表面变得光滑、均匀，有利于后续的防腐蚀处理。

2. 防护涂料选择适合海洋浪花飞溅区域的防护涂料对于钢结构的防腐蚀至关重要。

常见的防护涂料包括环氧树脂涂料、聚氨酯涂料、铝涂料等。

这些防护涂料具有耐腐蚀、耐磨损、耐水侵蚀的特性，能够有效保护钢结构在海洋环境中的表面。

3. 电化学防护电化学防护是一种通过在金属表面施加电流或者使用阳极保护的方法来防止金属腐蚀的技术。

在海洋浪花飞溅区域的钢结构上，可以采用阳极保护系统，在钢结构表面附近放置阳极，利用阳极的电化学反应来保护钢结构的表面，延长其使用寿命。

三、定期检测和维护除了采取上述防腐蚀措施，定期检测和维护也是非常重要的。

海洋环境的腐蚀作用是一个长期过程，及时发现问题并采取有效措施进行维护，能够有效延长钢结构的使用寿命。

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。

海洋环境下金属结构腐蚀状况分析随着海洋资源的开发利用和海洋工程建设的不断推进，金属结构在海洋环境中扮演着重要的角色。

然而，由于海洋环境的特殊性质，金属结构很容易受到腐蚀的损害。

本文将对海洋环境下金属结构腐蚀的状况进行分析，以期提供对相关领域从业人员的参考和借鉴。

一、海洋环境下金属结构腐蚀的原因1.1 水的电化学性质海洋水电解液中含有大量溶解的盐类，如氯离子、溴离子等，这些离子会与金属表面进行电化学反应，导致金属结构的腐蚀。

1.2 海洋环境中的氧气海洋中氧气的含量相对较高，可以与金属表面发生化学反应，形成金属氧化物，从而加速金属结构的腐蚀。

1.3 海洋环境中的水流和波浪海洋中的水流和波浪会带来机械冲刷和摩擦作用，使金属表面的防腐涂层磨损，从而暴露出金属结构，易于腐蚀。

二、海洋环境下金属结构腐蚀的类型2.1 电化学腐蚀在海洋环境中，金属结构的腐蚀主要是由于电化学反应所引起的。

电化学腐蚀包括：金属的阳极腐蚀、金属的脱落腐蚀和金属的局部腐蚀等。

2.2 化学腐蚀海洋环境中的酸性物质、盐类等化学物质也会对金属结构进行化学腐蚀，例如硫化物腐蚀、硝酸盐腐蚀等。

2.3 动力腐蚀海洋环境中的水流和波浪对金属结构进行机械冲刷和摩擦作用，引起金属表面的腐蚀，这种腐蚀被称为动力腐蚀。

三、海洋环境下金属结构腐蚀的影响3.1 结构安全金属结构腐蚀会导致金属的强度降低，使得结构的承载能力下降，可能会引发结构的坍塌和事故。

3.2 经济损失金属结构因腐蚀而提前失效，需要进行维修和更换，给企业和个人带来巨大的经济负担。

3.3 环境污染金属结构腐蚀会产生大量的腐蚀物，对海洋环境造成污染，影响海洋生态系统的平衡。

四、海洋环境下金属结构腐蚀的预防与控制4.1 选择合适的材料在设计和施工金属结构时，应选择适应海洋环境腐蚀要求的材料，如不锈钢、带有防腐涂层的钢等。

4.2 进行防腐处理在金属结构投入使用之前，应对其表面进行防腐处理，如电镀、镀锌、热浸镀等，以增加金属结构的抗腐蚀能力。

海洋环境下钢铁腐蚀的影响因素及腐蚀机理研究进展[摘要] 本文阐述了海洋环境下钢铁腐蚀的研究意义及腐蚀影响因素,综述了海洋环境五个不同区带的腐蚀机理的研究进展。

[关键词]海洋腐蚀影响因素腐蚀机理[Abstract] In this paper, research significance of corrosion and influence factors of steels in marine environment were reviewed, and the corrosion mechanism of five different zones in marine environment was summarized.[Key words]Marine corrosioninfluence factorcorrosion mechanism引言海洋中蕴藏着巨大的资源财富,有着极为广阔的发展前景。

海洋资源的开发和利用,离不开海上基础设施的建设。

由于海洋环境是一个腐蚀性很强的环境,海洋大气中相对湿度都高于它的临界值,海洋大气中的钢铁表面很容易形成有腐蚀性的水膜;海水中含有较高浓度的盐分,是一种容易导电的电解质溶液,是腐蚀性最强的天然腐蚀剂之一。

同时波、浪、潮、流又会对金属构件产生低频往复应力和冲击,加上海洋微生物、附着生物及它们的代谢产物等都会对腐蚀过程产生直接或间接的加速作用。

因此,在诸多工程领域广泛使用的钢结构等工程材料容易发生各种灾害性腐蚀破坏。

这不仅仅涉及造成材料的浪费,更严重的是造成灾害性事故,引发油气泄漏,造成环境污染和人员伤亡等,导致巨大经济损失。

作为工业材料,由于钢铁材料韧性大、强度高、价格便宜,因而大量应用于海洋环境中;但是苛刻的海洋腐蚀环境使得钢铁构筑物的腐蚀不可避免,所以海洋环境中的钢铁腐蚀和防护是一个重大课题。

因此,研究钢铁在海洋环境中的腐蚀规律及其防护对策,对于延长海洋钢铁设施的使用寿命,保证海上钢铁构造物的正常运行和安全使用以及促进海洋经济的发展,都具有十分重要的意义。