海水设备选材与防腐小结.doc

海水设备选材与防腐小结 天津科技大学 陈文放 众所周知，我们所生活的地球，大部分被海洋所覆盖（约占地球表面积的71%）。而我国又是海洋大国，拥有长达18000公里的漫长海岸线和320平方公里的广阔领海，随着我国国民经济和科技水平的发展，开发海洋和利用海洋资源的需求日益迫切。与此同时，海洋环境又十分复杂，开发利用难度很大，海水作为自然界含量最多且腐蚀性很强的天然电解质，对大部分陆地用材料都会产生很强的腐蚀作用。因此，海水用设备的选材与防腐问题在整个海洋工程中具有举足轻重的地位。 1、腐蚀种类 （1）电化学腐蚀 不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。 ； 正极： 电池反应 ： 吸氧腐蚀：负极： 正极： 电池反应： 析氢腐蚀和吸氧腐蚀所生成的被氧所氧化，生成，脱水生成（铁锈的主要成分）。 析氢腐蚀主要发生在强酸性环境中，而吸氧腐蚀发生在弱酸性或中性环境中。微生物腐蚀是指由微生物引起的腐蚀或受微生物影响所引起的腐蚀。微生物腐蚀一种电化学腐蚀，所不同的是介质中因腐蚀微生物的繁衍和新陈代谢而改变了与之相接触界面的某些理化性质。微生物细胞新陈代谢的中间产物和或最终产物的分泌物以及外酵素都能够引材料失效。习惯上将细菌腐蚀分为厌氧腐蚀和好氧腐 蚀，实际上在生物膜与细菌群体之中，多种菌类是共处一起的，在发生厌氧腐蚀的同时也在发生好氧腐蚀。参与腐蚀的菌主要有以下几类：硫酸盐还原菌、硫氧化 菌、腐生菌、铁细菌和真菌微生物腐蚀过程被认为以下现象组成：腐蚀，微生物污泥团，以及在厌氧系统观察到硫化氢、氢氧化铁或氢氧化亚铁。这个过程与产能、化学过程、石油和船舶工业以及军事有关相当重要的关系。微生物腐蚀导致的经济损失是巨大的。据统计，微生物腐蚀在金属和建筑材料的腐蚀破坏中占20%，油井中75%以上的腐蚀以及埋地管道和线缆中50%的故障来自微生物的腐蚀(主要是硫酸盐还原过程)。近几十年对材料微生物腐蚀的大量研究表明，几乎所有常用材料都会产生由微生物引起的腐蚀。因此对这几类微生物的腐蚀机理、特性以及对微生物腐蚀的防治的研究非常重要。氧是在金属电化学腐蚀过程中阴极反应的去极化剂，对碳钢、低合金钢等在海水中不发生钝化的金属，海水中含氧量增加，会加速阴极去极化过程，使金属腐蚀速度增加；对那些依表面钝化膜提高耐蚀性的金属如铝和不锈钢等，含氧量增加有利于钝化膜的形成和修补，使钝化膜的稳定性提高，点蚀和缝隙腐蚀的倾向性减小。，直接参与导致金属腐蚀的吸氧腐蚀。 而处于海水-空气交界面的金属材料，由于海洋大气湿度很大，水蒸气在毛细管作用、吸附作用、化学凝结作用的影响下，附着在钢材表面上形成一层肉眼看不见的水膜，、和一些盐分溶解在水膜中，使之成为导电性很强的电解质溶液。由于钢材的主体元素铁和微量元素碳等元素的标准电极电位不同，当它们同时处于电解质溶液中时，就形成了很多原电池，铁作为阳极在电解质溶液(水膜)中被氧化而失去电子，变成铁锈。 表1-1 海水中氧气的饱和溶解量[1]（单位：） Table 1-1 Saturated solubility of oxygen in seawater (unit: ) 注：常用的标准海水总含盐量为35 000 mg/kg或 35 000 mg/L（35 g/L），相应的氯度为19.313 g/kg （4）氯离子腐蚀 海水中含有大量氯离子，它能阻碍和破坏金属的钝化。氯离子的破坏作用主要表现在以下四个方面：破坏氧化膜、吸附作用、电场效应和形成络合物。 海水中含有的氯离子, 具有很强的腐蚀性, 其对不锈钢换热器造成的腐蚀种类主要有两种: 应力腐蚀，是由于海水中氯离子使海洋平台用金属换热器(不锈钢)表面的钝化膜受到破坏，在拉伸应力的作用下，钝化膜被破坏的区域就会产生裂纹，成为腐蚀电池的阳极区，连续不断的电化学腐蚀最终可能导致金属的断裂。这种腐蚀与氯离子的浓度关系不大，即使是微量的氯离子，也可能产生应力腐蚀。 点蚀，是由于海水中氯离子容易吸附在换热器钝化膜上，把氧原子挤掉，然后和钝化膜中的阳离子结合形成可溶性氯化物，结果在换热器露出来的金属面上腐蚀了一个小坑，这些小坑被称为点蚀核[2]。这些氯化物容易水解，使小坑内溶液pH 值下降，使溶液呈酸性，溶解了一部分氧化膜，造成多余的金属离子，为了平衡腐蚀坑内的电中性，外部的氯离子不断向孔内迁移，使孔内金属又进一步水解。如此循环，奥氏体不锈钢不断的腐蚀，并越来越快，且向孔的深度方向发展，直至形成穿孔，造成点蚀(孔蚀)。 2、腐蚀机理 （1）异种金属接触腐蚀 所谓异种金属接触腐蚀，是指不同材料的电位不同，材料在溶液中因导通所发生的微型电池腐蚀。 不