海洋大气及污染海洋大气对典型钢腐蚀的影响

海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀以及防腐技术摘要：在海洋环境下，钢筋混凝土结构腐蚀现象较多，钢筋腐蚀会造成海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀破坏，其中影响钢筋腐蚀最重要因素是氯离子、氧及湿气，使用传统局部修补术效果并不好，需采用各种新型防腐技术改善钢筋混凝土的结构与性能。

本文将首先分析下海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀，钢筋混凝土腐蚀机理，最后结合实际情况提出海洋环境下钢筋混凝土防腐蚀技术。

关键词：海洋环境；钢筋混凝土；腐蚀；防腐技术钢筋混凝土结构耐久性是很多研究者关注的焦点与重点问题，我国很多海港码头混凝土结构使用寿命常常不超过10年就出现顺筋锈胀开裂及剥落等等，海港码头工程质量深受影响。

在海洋环境下，腐蚀钢筋混凝土结构的主要原因是氯盐外侵，造成钢筋混凝土结构性能降低，壁内陆腐蚀现象更严重。

一、海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀钢筋周围混凝土在正常情况是高碱性的，并且钢筋表面会有一层致密钝化膜，其对钢筋有很强的保护能力，防止钢筋受腐蚀。

海洋环境下的钢筋混凝土，会受到来自海水中极强穿透能力氯离子影响，这些氯离子透过混凝土毛细孔到钢筋表面，钢筋周围混凝土液相中氯离子含量处于临界值时就会局部破坏钢筋钝化膜。

只要具备钢筋腐蚀需要的水氧等必要条件，就可能造成严重钢筋腐蚀[1]。

钢筋被腐蚀后会降低混凝土结构性能，促使其性能劣化如损伤钢筋断面、断裂钢筋应力腐蚀等等。

在海洋环境中，钢筋混凝土结构一般处于两种环境：直接暴露环境、间接暴露环境，其中前者是指将部分或全部浸泡在海水中的钢筋混凝土结构，间接暴露主要是沿海岸线构造的不与海水接触的钢筋混凝土结构。

当钢筋混凝土结构处在直接暴露环境且部分浸泡在海水中时，可以依据腐蚀程度分区：水下区、水位变化区、浪溅区与大气区。

浪溅区腐蚀最严重，这是海浪溅湿了处于高潮时的结构物，结构物在低潮时会蒸发水分，混凝土表层空隙液的氯离子浓度由此增高，并持续扩散到混凝土内，钢筋周围空隙液氯离子浓度由此增大，一直到达破坏钢筋钝化膜的临界浓度值[2]。

本科毕业设计(论文)题目：海洋大气环境下钢结构腐蚀行为的研究学生姓名：x学号：x专业班级：材料物理x班指导教师：x2012年6 月10 日摘要随着科学技术的不断发展，海洋经济日益成为国民经济支柱产业的主要组成部分，大量的近海和海上设施投入运营，其中包括海底隧道、沿海机场、近海石油储罐群和海上钻井平台等，这些建筑设施所需的主要材料为钢结构。

然而，在海洋大气中钢结构的腐蚀问题日益严重，严重影响设备的使用寿命，同时也给设备的安全带来隐患。

针对海洋大气环境中钢结构的腐蚀行为和机理进行研究有助于建立有效的防腐蚀措施，减少经济损失。

本文通过盐雾试验、表观腐蚀形貌分析、金相分析、极化曲线测量试验及腐蚀产物的XRD分析几种手段，分别研究了不同温度﹑氯离子浓度以及干湿交替环境下Q235钢的腐蚀规律。

研究结果表明：腐蚀速率随温度升高而增加；随着氯离子浓度增加腐蚀速率先增加后减小；干湿交替可以加速腐蚀；在海洋大气环境下，钢的主要腐蚀产物为Fe2O3•H2O和Fe3O4。

关键词：海洋大气环境；盐雾试验；温度；氯离子浓度；干湿交替ABSTRACTMarine economy has become part of pillar with the development of science and technology. The Cross Harbor Tunnel is included the new marine industry. Steel is the main material of these devices. Corrosion of steel in the atmosphere is more and more serious in recent years. and it affects the service life of the equipments. Studying on the mechanism of offshore corrosion helps us master the regulation of corrosion, based on that we can take measures to reduce economic losses. In these paper we use salt spray test﹑polarization curve and so on to study the regulars patterns of corrosion. We study on the temperature ，concentration of chloride ion and alternating the wet and dry environment corrosion behavior. The corrosion rate is increased with the increasing temperature. Chloride ion concentration rate has a maximum value. Alternating wet and dry environment increases corrosion.The corrosion poruduct film is Fe2O3•H2O and Fe3O4.Keywords: offshore;corrosion; temperature;Chloride ion concentration; wet and dry目录第1章前言 (1)1.1近海大气腐蚀的研究意义 (1)1.2近海大气腐蚀的特点 (1)1.3近海大气钢结构的腐蚀机理 (2)1.4近海大气腐蚀影响因素研究现状 (2)1.4.1 温度 (2)1.4.2 氯离子浓度 (3)1.4.3 干湿交替 (3)1.4.4 其它影响因素 (3)第2章实验方法介绍 (5)2.1盐雾试验 (5)2.1.1 实验仪器及试剂 (5)2.1.2 实验原理 (6)2.1.3实验步骤 (6)2.2极化曲线实验 (9)2.2.1 实验仪器与试剂 (9)2.2.2 实验原理 (9)2.2.3 实验步骤 (10)第3章结果分析与讨论 (12)3.1温度对钢结构腐蚀的影响 (12)3.1.1 盐雾试验 (12)3.1.2 腐蚀形貌 (13)3.1.3 极化曲线 (14)3.1.4腐蚀产物膜分析 (15)3.1.5分析与讨论 (16)3.2氯离子浓度对钢结构腐蚀的影响 (17)3.2.1 盐雾试验 (17)3.2.2 腐蚀形貌 (17)3.2.3 极化曲线 (19)3.2.4腐蚀产物膜分析 (20)3.2.5分析与讨论 (21)3.3干湿交替对钢结构的腐蚀的影响 (22)3.3.1 盐雾实验 (22)3.3.2 腐蚀形貌 (22)3.3.3 腐蚀产物膜分析 (24)3.3.4分析与讨论 (24)第4章结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)第1章前言1.1 近海大气腐蚀的研究意义海洋面积约三亿六千万平方公里，约占地球总面积的十分之七，海洋具有丰富的资源，随着科学技术的迅速发展，海洋经济逐渐成为国民经济的支柱产业之一。

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。

钢在海水中的腐蚀产物
钢在海水中的腐蚀产物
钢是一种常用的金属材料，广泛应用于建筑、船舶、桥梁等领域。

然而，当钢材暴露在海水中时，会发生腐蚀现象，产生一些有害的腐蚀产物。

本文将介绍钢在海水中的腐蚀产物及其对环境和人类的影响。

钢在海水中的腐蚀产物主要有铁离子、氢氧化铁、氢氧化铁锈、铁锈颗粒等。

其中，铁离子是最常见的腐蚀产物之一，它会使海水变得浑浊，影响海洋生态系统的平衡。

氢氧化铁和氢氧化铁锈是由铁离子在海水中与氧气反应而产生的，它们会附着在钢材表面，形成一层厚厚的铁锈，导致钢材的腐蚀加剧。

铁锈颗粒则是由氢氧化铁锈脱落而形成的，它们会污染海洋环境，对海洋生物造成危害。

钢在海水中的腐蚀产物对环境和人类都有一定的影响。

首先，它们会污染海洋环境，破坏海洋生态系统的平衡。

铁离子和铁锈颗粒会影响海水的透明度和光照强度，影响海洋生物的生长和繁殖。

其次，它们会加速钢材的腐蚀，缩短钢材的使用寿命，增加维护和更换的成本。

最后，它们会对人类健康造成危害。

铁离子和铁锈颗粒会附着在海洋生物的表面，被人类食用后可能对人体健康造成危害。

为了减少钢在海水中的腐蚀产物对环境和人类的影响，可以采取以下措施。

首先，可以采用防腐涂料或防腐处理等方法来保护钢材表面，减少钢材的腐蚀。

其次，可以加强海洋环境监测和管理，及时发现和处理海洋污染事件。

最后，可以加强公众环保意识教育，提高人们对海洋环境保护的重视程度。

总之，钢在海水中的腐蚀产物是一种有害的物质，对环境和人类都有一定的影响。

为了减少其对环境和人类的危害，需要采取有效的措施来保护海洋环境和人类健康。

海水、海洋大气中的金属腐蚀1、海水水质的主要特点含盐量高，盐度一般在35g/L左右；腐蚀性大；海水中动、植物多；海水中各种离子组成比例比较稳。

pH变化小，海水表层pH在8.1～8.3范围内，而在深层pH则为7.8左右。

2、海水腐蚀的特点海水腐蚀为电化学腐蚀；海水腐蚀的阳极极化阻滞对大多数金属（铁、钢、铸铁、锌等）都很小，因而腐蚀速度相当大;海水氯离子含量很高，Cl-破坏钝化膜，因此大多数金属在海水中不能建立钝态，在海水中由于钝化的局部破坏，很容易发生空隙和缝隙腐蚀等局部腐蚀。

不锈钢在海水中也遭到严重腐蚀；多数金属阴极过程为氧去极化作用，少数负电性很强金属（Mg）及合金腐蚀时发生阴极氢去极化作用；海水电导率很大，海水腐蚀电阻性阻滞很小，所以海水腐蚀中不仅腐蚀微电池的活性大，腐蚀宏电池的活性也很大。

海水的电阻率很小，因此异种金属接触能造成的显着的电偶腐蚀。

其作用强烈，作用范围大。

3、海水腐蚀的影响因素3.1盐类及浓度盐度是指100克海水中溶解的固体盐类物质的总克数。

一般在相通的海洋中总盐度和各种盐的相对比例并无明显改变，在公海的表层海水中，其盐度范围为3.20％～3.75％，这对一般金属的腐蚀无明显的差异。

但海水的盐度波动却直接影响到海水的比电导率，比电导率又是影响金属腐蚀速度的一个重要因素，同时因海水中含有大量的氯离子，破坏金属的钝化，所以很多金属在海水中遭到严重腐蚀。

盐类以Cl-为主，一方面：盐浓度的增加使得海水导电性增加，使海水腐蚀性很强；另一方面：盐浓度增大使溶解氧浓度下降，超过一定值时金属腐蚀速度下降。

3.2 pH值海水pH在7.2-8.6之间，为弱碱性，对腐蚀影响不大。

3.3碳酸盐饱和度在海水pH条件下，碳酸盐达到饱和，易沉积在金属表面形成保护层。

若未饱和，则不会形成保护层，使腐蚀速度增加。

3.4含氧量海水腐蚀是以阴极氧去极化控制为主的腐蚀过程。

海水中的含氧量是影响海水腐蚀性的重要因素。

第二部份空间、大气和海洋环境中材料的破坏大气环境中的材料侵蚀金属在大气条件下发生侵蚀的现象称为大气侵蚀。

大气侵蚀是金属侵蚀中最普遍的一种。

金属材料从原材料库存、零部件加工和装配和产品的运输和贮存进程中都会受到不同程度的大气侵蚀。

例如，表面很光洁的钢铁零件在潮湿的空气中过不多久就会生锈，光亮的铜零件会变暗或产生铜绿。

又如长期暴露在大气环境下的桥梁、铁道、交通工具及开口装备等都会受到大气侵蚀。

据估量因大气侵蚀而引发的金属损失，约占总侵蚀损失量的一半以上，随着大气环境的不同，其侵蚀严峻性有着明显的不同。

在含有硫化物、氯化物、煤烟、尘埃等杂质的环境中会大大加重金属侵蚀。

例如，钢在海岸的侵蚀要比在沙漠中的大400到500倍。

离海岸越近，钢的侵蚀也越严峻。

又如一个10万KW的火力发电站，每日夜由烟囱中排出的SO2就有100t之多，空气中的SO2对钢、铜、镍、锌、铝等金属侵蚀的速度阻碍专门大。

专门是在高湿度情形下，SO2会大大加速金属的侵蚀。

大气侵蚀大体上属于电化学侵蚀范围。

它是一种液膜下的电化学侵蚀，和浸在电解质溶液内的侵蚀有所不同。

由于金属表面上存在着一层饱和了氧的电解液薄膜，使大气侵蚀优先以氧去极化进程进行侵蚀。

另一方面在薄层电解液下很容易产生阳极钝化，固体侵蚀产物常以层状沉积在金属表面，因此带来必然的爱惜性。

例如，钢中合有千分之几的钢，由于生成一层致密的、爱惜性较强的防锈膜，使钢的耐蚀性取得明显改善。

这也为采纳合金化的方式提高金属材料的耐蚀性指出了有效的途径。

大气侵蚀的类型和浸在溶液中的金属侵蚀相对照，大气侵蚀指的是暴露在空气中金属的侵蚀，它归纳了范围很宽广的一些条件，其分类是多种多样的。

有按地理和空气中含有微量元素的情形(工业、海洋和农村)分类的；有按气候分类(热带、湿热带、温带等)的；也有按水汽在金属表面的附着状态分类的。

从侵蚀条件看，大气的要紧成份是水和氧，面大气中的水汽是决定大气侵蚀速度和历程的要紧因累。

摘录通过对暴露在海洋气候中耐候钢和碳钢历时四年的研究和回归运用分析，所用的研究的方法有对铁锈结构的观察，X射线衍射观察法，拉曼光谱观察法和电化学阻抗测定法。

研究结果表明：耐候钢的腐蚀分为两步，第一步：腐蚀刚开始腐蚀速率较高;第二步;随着腐蚀时间的加长由于逐渐形成了致密的氧化膜，显著降低了腐蚀速率。

在黑暗中对碳钢锈层进行偏振光观察，锈的表层中的氢氧化铁被金属铬取代了。

此外，以氯化钠溶液为电解液，锈蚀钢作为电极设计一个可逆电池，利用对锈蚀钢的电化学阻抗谱外推出钢的保护能力。

2002年艾斯维尔科学技术数据库保留所有权利。

一引言米西瓦等人和山下等人通过对在海洋环境中的耐受钢形成的保护锈层的生长研究发现在海洋环境中耐候钢之所以不能像在传统环境中一样形成保护层是由于海水中氯离子的侵蚀作用。

然而在工业和农业上方面，耐候钢风化形成的锈层对减缓腐蚀率起阻碍作用。

此外，奥克达等人指出耐候钢锈层可分为两层：内锈层与外锈层。

内锈层由像铬、铜等含量比较大的合金元素组成的致密层，具有保护钢铁的作用。

外锈层：有裂纹和空隙无法抑制腐蚀性电解液的进入。

在最近发表的论文中，有人测定了在利用电化学阻抗图谱研究了碳钢在自然盐水中锈层形成的特点。

最近科学家们达成了一个共识：在有氯离子的存在下有些合金元素对钢铁的腐蚀有缓释作用。

在海洋环境中提高金属的保护能力，降低钢铁的腐蚀速率的关键是调整钢铁的组成成份。

在本文中，通过对中国宝钢集团制造的钢在青岛市的海岸海洋大气暴露下进行了为期四年的研究，提出了一种新的防腐机制。

二实验2-1暴露测试由宝钢公司提供的耐候钢试片（60mm×100mm×4mm）和低碳钢试片（60mm×100mm×3mm）放置在青岛市的海岸，向南45°，在此海洋环境中放置四年。

钢的成分表1给出，和主要的气象资料和大气污染数据由表2给出。

表一化学成分（重量%）在中国的青岛市海岸暴露试验钢表二T是温度，R H是相对湿度。

湿热海洋大气环境下的钢铁腐蚀影响因素李钊;祁庆琚;马朝晖;周庆军【摘要】宝钢湛江钢铁基地位于广东省湛江市东海岛,属于湿热海洋大气环境,在这种环境下的空气潮湿且含有氯离子,钢铁表面很容易产生锈蚀.探讨湿度、氯离子、二氧化硫等对钢铁在大气腐蚀过程中的作用.经研究发现,二氧化硫对钢铁在大气腐蚀初期影响较大,氯离子是钢铁长期受大气腐蚀影响的主要因素,干湿交替则会加速腐蚀过程.【期刊名称】《宝钢技术》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】4页(P77-80)【关键词】湛江钢铁;湿热海洋大气;大气腐蚀【作者】李钊;祁庆琚;马朝晖;周庆军【作者单位】宝山钢铁股份有限公司研究院,上海201900;宝山钢铁股份有限公司研究院,上海201900;宝山钢铁股份有限公司研究院,上海201900;宝山钢铁股份有限公司研究院,上海201900【正文语种】中文【中图分类】TG172.3宝钢湛江钢铁基地项目,于2012年5月31日在广东省湛江东海岛正式动工建设,建设规模为年产铁920万t、钢1 000万t、钢材938万t,总投资为696.8亿元人民币。

根据湛江的气候数据,依据GB/T 4797.1—2005《电工电子产品自然环境条件温度和湿度》标准,确定湛江的气象类型为湿热;依据GB/T 19292.1—2003/ISO 9223:1992《金属和合金的腐蚀大气腐蚀性分类》标准,湛江的潮湿时间等级为τ5,为最高等级,含义为每年温度大于0 ℃且湿度大于80%的时间超过60%(5 500 h);GB/T 15957—1995《大气环境腐蚀性分类》标准中对海洋大气环境的定义为,近海和海滨地区以及海面上的大气(不包括飞溅区),即依赖于地貌和主要气流方向,被海盐气溶胶(主要是氯化物)污染的环境大气,为海洋大气环境,可判定湛江属于海洋大气环境。

综合以上几点可以得出,湛江属于湿热海洋大气环境。

无论是地理位置还是气候条件,湛江都与海南万宁十分接近,由此也可以推断,湛江的大气环境腐蚀性非常强。

海水中钢的腐蚀产物及影响海水中钢的腐蚀产物及影响1. 引言海洋中的水含有丰富的盐分和各种化学物质，这使得海水对金属材料具有极强的腐蚀性。

钢作为常用的结构材料之一，在海水环境中会遭受到严重的腐蚀。

本文将探讨海水中钢的腐蚀产物及其对结构材料的影响。

2. 海水中的腐蚀过程海水中的腐蚀主要是电化学腐蚀过程，可以通过氧化还原反应来描述。

当钢与海水接触时，形成了一个复杂的电化学系统，其中包括阳极、阴极和电解质。

钢表面的阳极氧化反应产生了一系列腐蚀产物。

3. 钢的腐蚀产物海水中钢的腐蚀产物主要包括：(1) 氧化铁(Fe2O3): 这是钢腐蚀后的主要产物，形成了钢表面的锈层。

锈层不仅会导致钢材的进一步腐蚀，还会降低钢材的力学性能和耐久性。

(2) 氢氧化铁 (Fe(OH)3): 这是一种沉淀物，常见于腐蚀严重的环境。

它会增加钢的质量，影响钢结构的稳定性。

(3) 氯化物: 海水中含有大量的氯离子，当钢腐蚀时，氯离子会与铁离子结合形成氯化铁。

氯化物的存在加速了钢的腐蚀速度。

4. 钢的腐蚀对材料的影响(1) 强度衰减: 钢在海水中长期暴露会导致腐蚀产物的积累，这会降低钢的强度和刚度。

一旦钢的强度衰减到一定程度，会威胁到结构的安全性。

(2) 耐久性降低: 海水中钢的腐蚀会缩短材料的使用寿命，尤其是在海洋工程和船舶领域。

腐蚀会导致钢材的疲劳和断裂，进而影响结构的正常运行。

(3) 维护和修复成本增加: 海水中钢的腐蚀需要耗费大量经济资源和时间用于维护和修复。

在设计和建造海洋工程等相关结构时，需要考虑腐蚀的影响并采取相应的防护措施。

5. 针对海水腐蚀的防护措施为了减少海洋环境对钢材的腐蚀，可以采取以下防护措施：(1) 使用耐腐蚀的钢材: 铬、镍等金属元素的添加可以提高钢材的耐蚀性。

不锈钢和镀锌钢等材料适用于海洋环境。

(2) 进行防腐涂层: 涂覆一层防腐漆或防腐涂料能够有效隔离海水与钢结构的接触，减少腐蚀的发生。

(3) 电化学保护: 通过施加电流或使用阴极保护系统，可以减缓腐蚀反应的进行，延长钢结构的使用寿命。

耐候钢在南海海洋大气环境下的腐蚀行为研究南海属于典型的高湿热海洋大气环境,即高温、高湿、高盐雾、强辐射,自然环境严酷,材料腐蚀问题十分突出。

根据ISO 9223分类标准,对南海地区的腐蚀性分类分级超过了最高级C5级。

针对南海地区的高湿热海洋大气环境,传统耐候钢无法满足实际需求,目前也无在南海近海岸使用的成熟钢种,因而进行相应服役环境下耐候钢的研发尤为迫切。

作为评价材料耐蚀性能的一种重要方法——加速腐蚀试验,能极大地缩短材料耐蚀性能的试验周期。

然而,现行标准方法中缺少南海海洋大气环境下相关的加速腐蚀试验方法,大气暴露试验又存在试验周期长的特点。

因此,建立南海海洋大气环境下的加速腐蚀试验方法是进行材料研发首要解决的问题。

本论文通过研究多重海洋大气环境因素与材料耐蚀性之间的耦合关系,开展实验室加速腐蚀试验方法的研究,并对材料进行合金成分优化设计,依托大气暴露试验结果对模拟试验方法的加速性和模拟性进行对比验证。

最终,建立了一种模拟南海海洋大气环境的加速腐蚀试验方法,优化设计出适用于南海海洋大气环境的3Ni Sn Sb耐候钢,并提出了Ni系耐候钢在南海海洋大气环境下的腐蚀机理模型和腐蚀寿命预测函数方程式。

论文首先系统研究了Cl-浓度、光照、温度、湿度、干/湿交替时间比等关键环境因素对钢铁材料腐蚀行为的影响机制,建立了模拟南海海洋大气环境的加速腐蚀试验方法。

该试验方法给出了具体的参数设置:质量分数2.0 wt%Na Cl 溶液,溶液温度45±2°C,试验箱内相对湿度70±10%RH,一个循环周期60 min,其中浸润时间12±1.5 min,采用全天光照,且烘烤后试样表面最高温度可达70±5°C,试验时间设为72~96 h。

为获得南海海洋大气环境用耐候钢材料,研究其腐蚀行为及耐蚀机理。

根据Pourbaix电位-p H图的理论推导和已有文献研究,结合实验室加速腐蚀试验与实际大气暴露试验结果的对比分析。

海水、海洋大气中的金属腐蚀1、海水水质的主要特点含盐量高，盐度一般在35g/L左右；腐蚀性大；海水中动、植物多；海水中各种离子组成比例比较稳。

pH变化小，海水表层pH在8.1～8.3范围内，而在深层pH则为7.8左右。

2、海水腐蚀的特点海水腐蚀为电化学腐蚀；海水腐蚀的阳极极化阻滞对大多数金属（铁、钢、铸铁、锌等）都很小，因而腐蚀速度相当大;海水氯离子含量很高，Cl-破坏钝化膜，因此大多数金属在海水中不能建立钝态，在海水中由于钝化的局部破坏，很容易发生空隙和缝隙腐蚀等局部腐蚀。

不锈钢在海水中也遭到严重腐蚀；多数金属阴极过程为氧去极化作用，少数负电性很强金属（Mg）及合金腐蚀时发生阴极氢去极化作用；海水电导率很大，海水腐蚀电阻性阻滞很小，所以海水腐蚀中不仅腐蚀微电池的活性大，腐蚀宏电池的活性也很大。

海水的电阻率很小，因此异种金属接触能造成的显著的电偶腐蚀。

其作用强烈，作用范围大。

3、海水腐蚀的影响因素3.1盐类及浓度盐度是指100克海水中溶解的固体盐类物质的总克数。

一般在相通的海洋中总盐度和各种盐的相对比例并无明显改变，在公海的表层海水中，其盐度范围为3.20％～3.75％，这对一般金属的腐蚀无明显的差异。

但海水的盐度波动却直接影响到海水的比电导率，比电导率又是影响金属腐蚀速度的一个重要因素，同时因海水中含有大量的氯离子，破坏金属的钝化，所以很多金属在海水中遭到严重腐蚀。

盐类以Cl-为主，一方面：盐浓度的增加使得海水导电性增加，使海水腐蚀性很强；另一方面：盐浓度增大使溶解氧浓度下降，超过一定值时金属腐蚀速度下降。

3.2 pH值海水pH在7.2-8.6之间，为弱碱性，对腐蚀影响不大。

3.3碳酸盐饱和度在海水pH条件下，碳酸盐达到饱和，易沉积在金属表面形成保护层。

若未饱和，则不会形成保护层，使腐蚀速度增加。

3.4含氧量海水腐蚀是以阴极氧去极化控制为主的腐蚀过程。

海水中的含氧量是影响海水腐蚀性的重要因素。

碳钢在海洋大气环境下的腐蚀加速行为研究
更换一次海水，暴露实验和加速试验均在南海滨海大气环境下进行，在以干湿循环保证
图1 加速试验方法示意及加速试样实物
2 实验结果与讨论
2.1 腐蚀失厚分析
的腐蚀失厚量相当于自然暴露
的加速比，可达到
（a）（b）
（c）（d）
（a'）（b'）
（c'）（d'）
3 实验钢的表面腐蚀形貌：自然暴露: (a)(b)(c)
(d)；加速试验:(a′)(b′)(c′)(d′
由图3可以看出，自然暴露60天后碳钢表面发生了均匀腐蚀，棕黄色的腐蚀产物覆盖了整个基体，表面出现破裂的小鼓泡；90天后表面腐蚀形貌无明显变化，锈泡数量更加密集，部分锈泡破裂部位相连
5 自然暴露和加速试验后腐蚀产物的XRD结果
可以看出，碳钢的腐蚀产物成分与加速
试验周期无关，且与自然暴露的XRD结果基本一致，
4 实验钢锈层形貌：自然暴露: (a)(b)(c)(d)；
加速试验: (a′)(b′)(c′)(d′)
由图4可以看出，随着自然暴露周期延长，锈
层中的纵向裂纹变得细长分散。

暴露150天后，锈
层中出现了较大的横向裂纹与纵向裂纹相连，局部
腐蚀小孔聚集成坑，为氧、氯等的扩散提供了通道，
导致其易于穿透锈层而加大了对基体的腐蚀。

暴露
后，整个锈层与基体间形成了较大的沟壑，易
入微生物抑制剂，以避免海洋微生物及藻类对腐蚀进程的附加影响。

各元素对钢材腐蚀性能的影响1、大气腐蚀耐候钢较普碳钢有良好的抗大气腐蚀能力，其中合金元素起到了决定性作用。

包括：1)降低锈层的导电性能，自身沉淀并覆盖钢表面：2)影响锈层中物相结构和种类，阻碍锈层的生长；3)推迟锈的结晶；4)加速钢均匀溶解；5)加速Fe2+向Fe3+的转化，并能阻碍腐蚀产物的快速生长；6)合金元素及其化合物阻塞裂纹和缺陷。

进一步研究结果表明，耐候钢中加人的合金元素对其耐大气腐蚀性能的影响不尽相同。

1.1影响大气腐蚀的环境因素钢在大气中的腐蚀率，除了与钢本身的化学成分、热处理状态有关外，还受大气环境因素影响。

大气腐蚀的典型环境有三种类型，即乡村大气、工业大气与海洋大气。

乡村大气对钢的腐蚀轻微，这是由于污染程度较轻。

影响乡村大气腐蚀的主要因素是降雨量、年平均气温和相对湿度。

钢在大气中的腐蚀是由于在钢表面形成有利于电化学反应的湿膜，致使腐蚀得以进行。

当大气中的湿度超过60%～70%时，钢的腐蚀速度将显著增加。

钢在工业大气中的腐蚀速率差异很大，主要是大气中污染成分和含量不同所致。

主要的污染成分有SO2、H2S、NH3、CO2、NO2、NO及HCl等。

另外大气中还含有水分，加剧了钢的腐蚀。

钢在海洋大气的腐蚀比前两种环境更严重。

主要是因为海洋大气中含有大量的氯化物微粒(如NaCl、MgCl2等)，这种微粒随着海雾飘落在钢的表面，形成一层电解质的湿膜。

钢在海洋大气中的腐蚀程度，受距离海平面的高度和海岸线的远近、风速、风向、气温、雨量、降雨周期、大阳辐射、季节、尘埃及鸟粪污染等因素的影响。

1.2影响大气腐蚀的元素1.2.1 铜早期发现含铜0.05%～0.20%的钢对耐大气腐蚀性能有所改善，从而开发了以铜为主要合金元素的耐大气腐蚀用钢。

钢中含0.2%～0.5%Cu，无论在乡村大气、工业大气或海洋大气中，都具有较普通碳钢优越的耐蚀性能。

一般含铜钢在海洋大气和工业大气中比乡村大气环境的耐蚀效果更佳。

- 91 -第5期海洋钢结构腐蚀原因及防腐蚀方法分析刘书法，李同跃，付春雷，晏学兵（海洋石油工程（青岛）有限公司， 山东 青岛 266520）[摘 要] 伴随着社会对石油需求的增长及陆上油气储量的下降，各国对海洋油气资源开发步伐不断加快，越来越多的海洋钢结构出现在海洋中。

海洋钢结构在海上特定环境下遭受海水或海洋大气的腐蚀，腐蚀情况呈现多样性和复杂性的特点。

本文针对海洋钢结构在海洋环境中腐蚀原因进行分析，总结海洋钢结构的腐蚀与防护方法，为提高海洋钢结构的安全运行提供参考。

[关键词] 海洋钢结构；腐蚀区；腐蚀原因；防腐蚀方法作者简介：刘书法（1992—），男，山东胶州人，研究生学历，防腐检验工程师。

研究方向为金属腐蚀与防护。

导管架与平台是最常见的海洋钢结构组合，由于其在海洋中相对固定，所处环境一部分浸入海水，另一部分暴露于海洋空气中，易受海水电解质及海洋腐蚀介质的长期作用，钢结构的本体及平台上的设备均会遭受腐蚀，影响了平台的使用寿命及安全性，给生产单位造成一定的经济损失。

目前各国从未停止对海洋钢结构的腐蚀机理及防护进行研究，同时还投入大量资源进行海洋钢结构防腐蚀的研究和实践。

对海洋钢结构腐蚀原因进行分析总结，对相关防腐方法进行分类对比，对控制海洋钢结构腐蚀，延长海洋钢结构的使用寿命，减少因腐蚀造成的平台经济损失具有重要意义。

1 海洋钢结构腐蚀环境及腐蚀原因在海上特定的腐蚀性条件下，海洋钢结构腐蚀具有多样性和复杂性的特点。

如图1所示，海洋钢结构腐蚀环境及原因分为以下五类[1]：海洋大气区腐蚀：海洋大气腐蚀受许多因素的综合影响，发生腐蚀的原因是在钢结构表面形成电解液构成局部腐蚀电池并发生腐蚀。

大气腐蚀可分为三类：干大气腐蚀、潮大气腐蚀、湿大气腐蚀。

由于海洋大气环境特殊，潮大气腐蚀与湿大气腐蚀最为常见，海洋大气中的氯化物含量最多，其中夹杂着一些氮硫化物，且海洋大气湿度高，容易在金属表面形成一层薄薄的大气液膜，使暴露在大气中的金属形成了电化学腐蚀的条件，促使海洋平台发生腐蚀。

海洋环境对金属王腐建蚀龙的研究海洋环境对金属腐蚀的研究论文摘要：海洋运输业和海洋环境对金属腐蚀能力研究的发展，对海洋环境对金属腐蚀的研究有了新的规划。

本文综述了海洋环境对金属腐蚀的研究、环境特征、腐蚀介质、腐蚀类型，以及海洋环境中影响金属腐蚀的因素和如何做好海洋环境中的腐蚀与防护工作。

关键词：钢铁海水及海洋环境腐蚀腐蚀影响因素腐蚀与防护1、引言近年来随着经济全球化的稳步推进，全球海运量正飞速发展，同时人类对能源的大量需求也促使了海洋石油的开采。

然而这些工业的发展都离不开钢铁材料，钢铁在人类中是使用最多、应用最为广泛的金属材料，占地球表面积71%的海洋是一个极为严酷的腐蚀环境，这对钢铁材料的耐腐蚀性能有了新的要求。

海洋环境对钢铁的腐蚀为人类开发活动带来了许多不必要直接和间接的经济损失，为了海洋工业的发展必须将其影响降到最低。

2、海洋腐蚀环境海洋腐蚀环境包括海洋大气腐蚀环境和海水腐蚀环境，钢材在海洋环境中的具体位置不同其腐蚀机理和腐蚀类型也各不相同。

包括海洋大气腐蚀、海水腐蚀、潮差区腐蚀、飞溅区腐蚀、全浸区腐蚀等，为了研究不同区域的腐蚀必须从腐蚀介质入手。

2．1海水腐蚀环境海水是一种复杂的多组分水溶液，海水中各种元素都以一定的物理化学形态存在。

海水是一种含盐量相当大的腐蚀性介质，表层海水含盐量一般在3.20％-3.75％之间，随水深的增加，海水含盐量略有增加。

盐分中主要为氯化物，占总盐量的88.7％.由于海水总盐度高，所以具有很高的电导率，海水中pH值通常为8.1-8.2，且随海水深度变化而变化。

若植物非常茂盛，CO2减少，溶解氧浓度上升，pH值可接近10；在有厌氧性细菌繁殖的情况下，溶解氧量低，而且含有H2S，此时pH值常低于7。

海水中的氧含量是海水腐蚀的主要影响因素之一，正常情况下，表面海水氧浓度随水温大体在5~10mg/L 范围内变化。

海水温度一般在-2℃-35℃之间，热带浅水区可能更高。

海水中氯离子含量约占总离子数的55％，海水腐蚀的特点与氯离子密切相关。