海水环境钢结构阴极保护技术（内部交流）.ppt

海洋环境金属腐蚀及阴极保护技术 海洋环境钢结构阴极保护技术 海洋环境的金属腐蚀 海洋钢结构阴极保护技术 一、海洋环境的金属腐蚀 金属腐蚀概念 金属腐蚀分类 金属腐蚀的评定 海洋腐蚀类型 海水腐蚀电化学特征 海洋环境腐蚀区带 海洋环境金属的电偶腐蚀 影响海洋环境金属电偶腐蚀的因素 高流速海水中金属材料的腐蚀行为 含泥沙海水中金属材料的腐蚀行为 空泡腐蚀 海生物对金属材料腐蚀的影响 海洋环境中的应力腐蚀和腐蚀疲劳 1、金属腐蚀的概念 早期提法：“金属和周围介质发生化学或电化学作用而导致的无谓消耗或破坏。” 普遍采用：“材料在环境作用下引起的破坏或变质。”（包括金属和非金属材料）“冶金的逆过程”（金属材料） ISO标准：“金属与环境间物理-化学的相互作用，造成金属性能的改变，导致金属、环境或由其构成的一部分技术体系功能的损坏。” NACE标准：The deterioration of a material, usually a metal, that results from a reaction with its environment. 2、金属腐蚀的分类 腐蚀环境：干腐蚀、湿腐蚀、无水有机液体和气体中的腐蚀（化学）、熔盐和熔渣中的腐蚀（电化学）、熔融金属中的腐蚀（物理）。 腐蚀机理：化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀 腐蚀形态：全面或均匀腐蚀、局部腐蚀。 局部腐蚀包括：点蚀、缝隙腐蚀、浓差电池腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、选择性腐蚀、丝状腐蚀等。 应力腐蚀包括：应力腐蚀断裂、氢脆和氢致开裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀、空泡腐蚀、微振腐蚀等。 3、金属腐蚀的评定 均匀腐蚀：失重法和增重法；深度法、容量法、电流密度法 失重法和增重法：评价均匀腐蚀最常用方法 深度法：在工程上，腐蚀深度或构件腐蚀减薄的程度直接影响部件的寿命，更具有实际意义。 容量法：析法腐蚀时，如果析氢速度与金属的腐蚀量成正比，则用单位时间内试样表面积析出的氢气量来表示金属的腐蚀速度。 电流密度法：电化学腐蚀中，阳极溶解导致金属腐蚀。由法拉第定律可推导出以腐蚀电流密谋表示的腐蚀速度。 4、海洋腐蚀类型 金属在海洋环境中所发生的腐蚀即为海洋腐蚀。海水是自然界中腐蚀性最强的介质之一，金属材料在海水中的腐蚀就其环境属湿腐蚀，其性质是典型的电化学腐蚀。海洋腐蚀是海洋物理、海洋化学和海洋生物共同作用的结果。 5、海水腐蚀电化学特征 海水腐蚀的阳极极化阻滞对于大多数金属是很小的，这是因为海水中大量氯离子能阻碍和破坏金属的钝化。其破坏方式有：破坏氧化膜；吸附作用；电场效应、络合作用等。极少数易钝化金属如Ti、Zr、Nb、Ta等能在海水中保持钝态，有显著的阳极阻滞。 海水腐蚀中主要的阴极过程是氧的去极化过程，且是腐蚀反应的控制步骤。 海水导电性好，腐蚀过程的电阻滞小。 在海水中由于钝化态局部破坏，很易发生孔蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀，在高流速海水中，易产生冲刷腐蚀和空泡腐蚀。 钢铁在海水中的腐蚀机理 6、海洋环境腐蚀区带 通常分为五个区带：海洋大气带、海洋飞溅带、海水潮差带、海水全浸带和海泥带。根据海水深度不同，全浸带又可分为浅水区、大陆架区和深水区。每个区带有各自的腐蚀特征。 海洋大气带：影响金属腐蚀的重要因素是存在金属表面上的含盐粒子量。盐的附着和积存因风浪条件、离海面的高度、距海岸的远近以及暴晒雨淋等而异。太阳辐射是影响腐蚀行为的另一个因素。雨量、雾量及其季节分布也影响金属腐蚀速度。真菌等微生物会沉积在金属表面上保持水分，从而增加腐蚀性。 海洋飞溅带：是海洋环境中一般钢铁材料遭受到腐蚀最严重的区带，影响腐蚀的主要环境因素是含盐粒子量大、干湿交替和温度相互作用，海水中的气泡冲击破坏材料表面。通常防腐涂层在该区带容易脱落。 海水潮差带：接触充气海水，潮汐、海流运动造成表面干湿交替；有海生物附着，一般钢铁结构局部保护，不锈钢等局部腐蚀。处在潮差带的不连续小钢片（短尺）和连续的带钢片（长尺）的腐蚀行为有较大差别。 海洋环境腐蚀区带 海水全浸带：海面下20米之内为表层海水，溶解氧近于饱和，生物活性强，水温高，是全浸条件下腐蚀较重区域。 淡水和海水混合的河口区域，腐蚀情况还与各种污染因素有关。淡水混入后，金属表面碳酸盐沉积困难，生物附着量少，一般情况下，腐蚀相对较轻。 大陆架区深度不一，随深度含氧量有所减少，水温下降，腐蚀性相对变弱。 深层海水的含氧量、pH、温度和盐度与表层都不同。温度低、压力大、pH较低，海水中碳酸钙低于饱和度，阴极保护不易形成保护性垢层，阳极消耗量较大。 海泥带：电阻率较陆地土壤低，往往含有细菌等微生物，如SRB等，产生硫化物会侵害各种金属。微生物沉积在不锈钢表面成膜，改变阴极放电的动力学。