海洋工程材料2.ppt

2.9.1 海水的物理化学性质 盐度：指海水中全部溶解固体与海水重量之比，通常以每1000克海水中所含的克数表示。大洋的盐度一般为33 ‰ -37‰。，平均为34.6‰。 氯度：每1000克海水中所含氯的克数。标准海水的氯度为19.381‰。 盐度与氯度之间的大致关系为： 盐度＝0.03＋1.805×氯度 此外，海水的相对密度、电导率、溶解氧、海生物等都与盐度有关。 盐度受降水、蒸发、入海径流的影响而发生变化。若以Ｐ代表降水量，Ｅ代表蒸发量，则可根据下列经验公式计算一地的海面盐度： 盐度＝34.6＋0.0175（E-P） §2.9 海水腐蚀电化学特征 2.9.1 海水的物理化学性质 海水中盐度的垂直分布曲线 盐度受降水、蒸发、入海径流的影响而发生变化。 1）高纬区域、雨量特别充沛的区域和有大河流入的沿海区域，盐度一般低于33‰； 2）蒸发量很大的红海，盐度可达到或超过40‰。 3）深层和底层海水盐度变幅很小，一般为34.6-35‰。 §2.9 海水腐蚀电化学特征 2.9.1 海水的物理化学性质 海水密度的垂直分布曲线 海水密度约为1.022-1.028g/mL。 海水密度是温度、盐度和压力的函数。温度升高时密度减小，盐度增加时，密度增大。 §2.9 海水腐蚀电化学特征 2.9.1 海水的物理化学性质 海水水温的垂直分布曲线 海水温度因地理位置、海洋深度、季节、昼夜不同在0-35oC变化。 两极、赤道变化幅度：10oC。 温带变化幅度：20oC 青岛：2.7-24.3oC，平均13.6oC 榆林：20.0-32.2oC，平均27oC §2.9 海水腐蚀电化学特征 2.9.1 海水的物理化学性质 海水pH一般在7.5-8.6，呈弱碱性。表层和近表层海水的pH略高，为8.1-8.3。大洋海水的pH略高。 酸雨 §2.9 海水腐蚀电化学特征 2.9.2 海水腐蚀电化学特征 海水是一种含有多种盐类近中性电解质溶液，并溶有一定量的氧，这就决定了大多数的金属在海水中腐蚀的电化学特征。除电极电化很负的镁及其合金外，所有金属工程材料在海水中都属氧去极化腐蚀，即氧是海水腐蚀的去极化剂。这种腐蚀称吸氧腐蚀或耗氧腐蚀。镁在海水中既有吸氧腐蚀又有析氢腐蚀。 一种金属在海水中，由于金属及合金表面层物理化学性质的微观不均匀性，如成分不均匀性、相分布的不均匀性、表面应力应变的不均匀性、以及界面处海水物理化学性质的微观不均匀性，导致金属–海水界面上电极电位分布的微观不均匀性。这就形成了无数腐蚀微电池。 §2.9 海水腐蚀电化学特征 2.9.2 海水腐蚀电化学特征 海水是典型的电解质溶液，金属的海水腐蚀是典型的电化学腐蚀．其主要特点有： (1)由于海水氯离子含量很高，因此大多数金属如钢、铸铁、锌、镉等，在海水中是不能建立钝态的。海水腐蚀过程中，阳极的阻滞(阳极极化率)很小，因而腐蚀速度相当高。在海水中用提高阳极阻滞的方法提高钢的耐蚀性是很有限的。普通不锈钢，在海水中钝化膜也是不稳定的，不锈钢中添加钼，可降低氯离子对钝化膜的破坏作用。只有以钛、锆、钽、铌为基的少数合金在海水中才能建立稳定的钝态。 (2)除镁以外的绝大多数金属在海水中的腐蚀是依靠氧去极化反应进行的。尽管表层海水被氧所饱和，但氧通过扩散层到达金属表层的速度却是有限的，它小于氧还原的阴极反应速度。在静止状态或海水以不大的速度运动时，阴极过程一般受氧到达金属表面的速度所控制。所以钢、铸铁等在海水中的腐蚀几乎完全决定于阴极阻滞。由于扩散层中氧的扩散通道已经占满，通过合金化或热处理来改变钢中阴极相的数量和分布对腐蚀速度影响并不大。一切有利于供氧的条件，如海浪、飞溅、增加流速，都会促进氧的阴极去极化反应，促进钢的腐蚀。对普通碳钢、低合金钢、铸铁来说，海水环境因素对腐蚀速度的影响远大于钢本身成分和组织的影响 (3)由于海水电导率很大，海水腐蚀的电阻性阻滞很小。所以海水腐蚀中不仅腐蚀微观电池的活性大，腐蚀宏观电池的活性也很大。海水中不同金属接触时很容易发生电偶腐蚀。即使两种金属相距数十米，只要存在电位差并实现电联结，就可能发生电偶腐蚀。 §2.9 海水腐蚀电化学特征 2.9.2 海水腐蚀电化学特征 金属在海水中的腐蚀行为按腐蚀速度受控制情况可分为两大类： 第一类金属的腐蚀速度受阴极过程控制。这类金属在海水中不发生钝化，阳极极化率很小，腐蚀速度受氧的扩散控制，增加含氧量，加速氧的扩散会增加腐蚀速度。碳钢、低合金钢、铸铁、锌和铺等属于这一类 第二类金属的腐蚀速度受表面钝化膜的控制。这类材料有钛、镍基合金、不锈钢及铝合金等。这是一些在海水中能自钝化的金属，其腐蚀速度主要决定于钝化膜的稳定性。钛及其合金的钝化膜在海水中十分稳定，因此基本不腐蚀。普通不锈钢和铝合金钝化膜在海水中不稳定，当供氧