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海水、海洋大气腐蚀特点及防腐.doc

海水、海洋大气腐蚀特点及防腐

东洲居士
2019-07-24 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

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海水、海洋大气中的金属腐蚀、海水水质的主要特点含盐量高盐度一般在gL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~范围内而在深层pH则为左右。、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。、海水腐蚀的影响因素盐类及浓度盐度是指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%~%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。pH值海水pH在之间为弱碱性对腐蚀影响不大。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。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。氧在海水中的溶解度主要取决于海水的盐度和温度随海水盐度增加或温度升高氧的溶解度降低。如果完全除去海水中的氧金属是不会腐蚀的。对碳钢、低合金钢和铸铁等含氧量增加则阴极过程加速使金属腐蚀速度增加。但对依靠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浊的倾向减小。含氧量增加金属腐蚀速度增加对于能形成钝化膜的金属含氧量适当增加有助于防止腐蚀的进一步进行。温度一方面:温度升高腐蚀速度加快。另一方面:温度升高氧在海水中溶解度下降引起腐蚀速度减小海水的温度随着时间、空间上的差异会在一个比较大的范围变化。从两极到赤道表层海水温度可由℃增加到℃海底水温可接近℃表层海水温度还随季节而呈周期性变化。温度对海水腐蚀的影响是复杂的。从动力学方面考虑温度升高会加速金属的腐蚀。另一方面海水温度升高海水中氧的溶解度降低同时促进保护性碳酸盐的生成这又会减缓钢在海水中的腐蚀。但在正常海水含氧量下温度是影响腐蚀的主要因素。这是因为含氧量足够高时(实测值为mL/L以上)控制阴极反应速度的是氧的扩散速度而不是含氧量。对于在海水中钝化的金属温度升高钝化膜稳定性下降点蚀、应力腐蚀和缝隙腐蚀的敏感性增加。流速流速增加金属腐蚀速度增加。海水腐蚀是借助氧去极化而进行的阴极控制过程并且主要受氧的扩散速度的控制海水流速和波浪由于改变了供氧条件必然对腐蚀产生重要影响。另一方面海水对金属表面有冲蚀作用当流速超过某一临界流速wc时金属表面的腐蚀产物膜被冲刷掉金属表面同时受到磨损这种腐蚀与磨损联合作用使钢的腐蚀速度急剧增加。对于在海水中能钝化的金属如不锈钢、铝合金、钛合金等海水流速增加会促进其钝化可提高耐蚀性。海生物的影响海生物在大多数情况下是加大腐蚀的尤其是局部腐蚀。海水中叶绿素植物可使海水中含氧量增加海生物放出的CO使周围海水酸性加大海生物死亡、腐烂可产生酸性物质和HS这些都可使腐蚀加速。此外有些海生物会破坏金属表面的油漆或镀层有些微生物本身对金属就有腐蚀作用。、海洋大气腐蚀大气腐蚀基本上属于电化学性腐蚀范围。它是一种液膜下的电化学腐蚀和浸在电解质溶液内的腐蚀有所不同。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腐蚀以优先的氧去极化过程进行腐蚀。另一方面在薄层电解液下很容易造成阳极钝化的适当条件固体腐蚀产物也常以层状沉积在金属表面因而带来一定的保护性。例如钢中含有千分之几的铜由于生成一层致密的、保护性较强的锈膜使钢的耐蚀性得到明显改善。海洋大气是指在海平面以上由于海水的蒸发形成含有大量盐分的大气环境。此种大气中盐雾含量较高对金属有很强的腐蚀作用。与浸于海水中的钢铁腐蚀不同,海洋大气腐蚀同其它环境中的大气腐蚀一样是由于潮湿的气体在物体表面形成一个薄水膜而引起的。这种腐蚀大多发生在海上的船只、海上平台以及沿岸码头设施上。普通碳钢在海洋大气中的腐蚀比沙漠大气中大倍~倍。除了在强风暴的天气中在距离海岸近的大气中的金属材料特别是在距海岸m以内的大气区域中强烈的受到海洋大气的影响离海岸m处钢的腐蚀比m处大倍海洋大气中金属材料腐蚀速率明显变化发生在距海岸线km到km之间。因此海洋大气的影响范围一般界定为km左右。海洋大气中相对湿度较大同时由于海水飞沫中含有氯化钠粒子所以对于海洋钢结构来说空气的相对湿度都高于它的临界值。因此海洋大气中的钢铁表面很容易形成有腐蚀性的水膜。薄水膜对钢铁的作用而发生大气腐蚀的过程符合电解质中电化学腐蚀的规律。这个过程的特点是氧特别容易到达钢铁表面钢铁腐蚀速度受到氧极化过程控制。空气中所含杂质对大气腐蚀影响很大海洋大气中富含大量的海盐粒子这些盐粒子杂质溶于钢铁表面的水膜中使这层水膜变为腐蚀性很强的电解质加速了腐蚀的进行与干净大气的冷凝水膜比被海雾周期饱和的空气能使钢的腐蚀速度增加8倍。、海洋大气腐蚀的影响因素大气相对湿度海洋大气中相对湿度较大空气的相对湿度都高于它的临界值。因此海洋大气中的钢铁表而有腐蚀性水膜。表面水膜的厚度对钢铁的海洋大气腐蚀有重要影响它直接影响到钢铁腐蚀速率和腐蚀机理。同一般的大气腐蚀相比由于海洋大气环境具有高的湿度钢铁表面通常存在较厚的水膜随着水膜厚度的增加腐蚀速度变大。对于海洋大气环境的不同湿度所形成的水膜也具有不同的厚度因而在不同海域的海洋大气腐蚀形式也不完全相同。对于日晒和风吹钢铁表而的水膜厚度也会发生改变从而改变钢铁表面大气腐蚀的过程。腐蚀性水膜对钢铁发生作用的海洋大气腐蚀的过程符合电解质中电化学腐蚀的规律。这个过程是氧特别容易到达钢铁表而钢铁腐蚀速度受到氧极化过程控制。此外海洋环境中的雨、雾、露中的水分通过不同的方式影响相对湿度进而影响钢铁的大气腐蚀过程。试验结果表明钢在相对湿度大于时腐蚀严重。大气含盐量海洋大气中因富含大量的海盐粒子形成含有大量盐分气体的环境这是与其它气体环境的重要区别。这些盐粒子杂质溶于钢铁表面的水膜中使这层水膜变为腐蚀性很强的电解质加速了腐蚀的进行与干净大气的冷凝水膜比被海雾周期饱和的空气能使钢的腐蚀速度增加倍。海洋大气区海盐的沉积随风浪条件、距离海面的高度和在空气中暴露时间的长短等因素有关。随着海岸线向内陆的扩展大气中盐雾含量逐渐降低海洋大气腐蚀现象会相对减弱直至过渡到一般的大气腐蚀环境。干湿交替的影响暴露于海洋大气环境下的金属材料表面常常处于干湿交替变化的状态中干湿交替导致金属表面盐浓度较高从而影响金属材料的腐蚀速率干湿交替变化的频率受到多种因素的影响。空气中的相对湿度通过影响金属表面的水膜厚度来影响干湿交替的频率。日照时间如果过长导致金属表面水膜的消失降低表面的润湿时间腐蚀总量减小。另外降雨、风速对金属表面液膜的干湿交替频率也有一定的影响。在海洋大气区金属表面常会有真菌和霉菌沉积这样由于它保持了表面的水分而影响干湿交替的频率从而增强了环境的腐蚀性。光照条件光照条件是影响材料海洋大气腐蚀的重要因素。光照会促进铜及铁金属表面的光敏腐蚀反应及真菌类生物的生物活性这就为湿气和尘埃在金属表面贮存并腐蚀提供更大的可能性。在热带地区金属受到日光的强烈照射同时珊瑚粉尘和海盐混合在一起使金属的腐蚀极为严重。另外海洋大气中的材料背阳面比朝阳面腐蚀更快。这是因为与朝向太阳的一面相比背向太阳面的金属材料尽管避开太阳光直射、温度较低但其表面尘埃和空气中的海盐及污染物未被及时冲洗掉湿润程度更高使腐蚀更为严重。大气温度不同海域由于温度及其它环境因素的差异海洋大气的腐蚀性差异较大。海洋大气腐蚀环境的温度及其变化通过影响金属表而的水蒸汽的凝聚、水膜中各种腐蚀气体和盐类的溶解度、水膜的电阻以及腐蚀电池中的阴、阳极过程的腐蚀速度来影响金属材料的海洋大气腐蚀。在一般的大气环境中由于相对湿度低于金属临界相对湿度在温度升高的情况下由于环境干燥金属的腐蚀仍然很轻微。但是在海洋大气腐蚀环境中由于空气湿度大常常高于金属的临界相对湿度温度的影响十分明显温度升高使海洋大气腐蚀明显加剧。对于一般的化学反应温度每升高℃反应速度提高到倍。所以同一地区的季竹变化会影响腐蚀速度。温度越高腐蚀性越强一般热带海洋大气的腐蚀性最强温带海洋大气次之温度较低的南北极最弱。、下面着重说一下湿度和温度的影响大气腐蚀速度与水膜厚度如图所示Ⅰ区mdash干大气腐蚀Ⅱ区mdash潮大气腐蚀Ⅲ区mdash湿大气腐蚀Ⅳmdash金属零件表面水膜厚超过mm相当于金属全浸在水中的腐蚀随水膜厚度进一步增加金属的腐蚀速度不再变化。区域I:在大气湿度特别低的情况下金属表面只有几个分子层厚的附着水膜没有形成连续的电解液腐蚀速度很小相当于干大气腐蚀。区域Ⅱ:随着大气湿度的增加金属表面液膜层厚度也逐渐增加形成连续电解液膜层(几十或几百个水分子层厚)但膜薄氧易于扩散进入界面发生电化学腐蚀。此区腐蚀速度急剧增加相当于潮的大气腐蚀。区域Ⅲ:水膜厚可达几十至几百微米为湿的大气腐蚀区。随着液膜的增厚氧的扩散阻力加大因而腐蚀速度也相应降低。区域Ⅳ:当金属表面水膜变得更厚如大于mm时已相当于全浸在电解液中的腐蚀情况腐蚀速度已基本不变。一般环境的大气腐蚀大多是在Ⅱ、Ⅲ区进行的。但应当指出的是随着气候条件和相应的金属表面状态的变化各种腐蚀形式可以相互转换。对于某些金属来说大气腐蚀强烈地受到温度和大气中水分含量的影响湿度的波动和大气尘埃中的吸湿性杂质容易引起水分冷凝在含有不同数量污染物的大气中金属都有一个临界相对湿度超过此值腐蚀速度会突然增加。出现临界相对湿度标志着金属表面产生了一层吸附的电解液膜这层液膜的存在使金属从化学腐蚀变成了电化学腐蚀使腐蚀性质发生了突变腐蚀速度大大增强。大气腐蚀临界相对湿度与金属的种类、表面状态以及环境的气氛等因素有关。通常金属的临界相对湿度在%左右而在某些情况下如含有大量工业气体、易吸湿的盐类、腐蚀产物和灰尘等使临界相对湿度降低很多。中性盐类对金属速度的影响取决于很多因素如腐蚀产物的溶解度、阴离子的特性特别是与氯离子有关。氯离子不但能破坏Fe、Al等金属表面的氧化膜而且能增加液膜的导电性使腐蚀速度增加。另外氯化钠的吸湿性强也会降低临界相对湿度促使锈蚀发生。所以对于海洋大气环境中的金属很易产生严重的孔蚀。此外金属表面变粗小孔和裂缝增多也会使临界相对湿度降低。大多数金属和合金存在着两个临界相对湿度。见图mdash和mdash。第一临界湿度的出现主要是因为金属表面出现腐蚀产物这一湿度值取决于大气中水分含量和SO的比例。第二临界湿度取决于腐蚀产物吸收和保持水分的性能。临界相对湿度值对于评定大气腐蚀性和确定长期储存方法是十分有用的。当大气相对湿度超过临界值时金属就容易生锈。对涂膜的要求:、对环境介质稳定、对基体牢固附着、有一定的机械强度对外加应力有相当适应性。、外表漆:具有良好的耐候性耐水性附着力及防腐蚀性能良好且漆膜坚硬耐外力冲击性能好。、安全、无毒。因为海水淡化水要作为锅炉用水或者是饮用水所以涂料一定要安全无毒不能引入其他杂质。

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