海水的腐蚀及其防护方法.docx

海水的腐蚀及其防护方法邢琪3110702011，金属1101班，材料科学与工程学院摘要：本文介绍了金属材料海水腐蚀的特点及形式,海水腐蚀的电化学特性,以及海水环境因素对腐蚀的影响，着重阐释了海水腐蚀在盐类及浓度、PH值、碳酸盐饱和度、含氧量、温度、流速、海生物等条件下的影响。并且指出了海水腐蚀对金属材料的危害及应对不同危害的防护方法。关键词：腐蚀，电化学，温度，缓蚀剂，牺牲阳极保护法。1.引言海洋环境是一种复杂的腐蚀环境。在这种环境中，海水本身是一种强的腐蚀介质，同时波、浪、潮、流又对金属构件产生低频往复应力和冲击。海水是最丰富的天然电解质。直接与海水接触的各种金属结构物如海轮、海港钢码头、海上采油平台、海底电缆、海水冷却器等,都不可避免地受到海水的腐蚀。海水腐蚀不仅会使金属结构物发生早期破坏,腐蚀严重者还会造成重大事故。因此，研究海水腐蚀的原理和特点，并根据这些原理和特点找到相适应的避免腐蚀的方法，就显得极其重要。海水腐蚀的原因金属在海水中受化学因素、物理因素和生物因素的作用而发生的破坏。金属结构腐蚀的结果,材料变薄,强度降低,有时发生局部穿孔或断裂,甚至使结构破坏。海水中含有大量离子，海水腐蚀是一种含有多种盐类的电解质溶液，含盐总量约3%，其中的氯化物含量占总盐量的88%，PH值为8左右，并溶有一定量的氧气。除了电位很负的镁及其合金外，大部分金属材料在海水中都是氧去极化腐蚀。天然海水中含有大量的可溶性盐，其主要成分(见表1)是氯化钠和硫酸盐及一定量的可溶性碳酸盐，其中氯离子约占55%。高含盐量、含砂量的海水中通常溶解有空气，使得海水对金属具有强腐蚀性；海生物也会增加海水的含氧量，并释放出CO2等气体，从而使周围海水酸化；这两者都将导致金属腐蚀速度的加快。含浸入海水中的金属，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。电势较高的部位为阴极，较低的为阳极。 电势较高的金属，如铁，腐蚀时阳极进行铁的氧化： Fe→Fe2++2e- 释放的电子从阳极流向阴极，使氧在阴极被还原： O2+2H2O+4e-→4OH- 氢氧离子经海水介质移向阳极，与亚铁离子生成氢氧化亚铁： Fe2++2OH-→Fe(OH)2 它易与海水中的溶解氧反应生成氢氧化铁。后者经部分脱水成为铁锈Fe2O3·H2O，它的结构疏松，对金属的保护性能低。 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。 工业用的大多数金属，金属状态不稳定，在海水中有转变成化合物或离子态物质的倾向。但是金和铂等贵金属，金属状态稳定，在海水中不发生腐蚀。表1.海水中主要离子成分成分含量/(mg/L)成分含量/(mg/L)Cl-18980Br-65Na+10560Sr2+13SO42-2560SiO26Mg2+1272NO3-2.5Ca2+400B4.6K+380F-1.4HCO3-142总含盐量约34400mg/L2、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（见表2）。表2.钢的腐蚀速度NaCl含量的关系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