9512.net
甜梦文库
当前位置:首页 >> >>

金属材料在海水中腐蚀因素分析及预防措施


科研探索

与 知识创新

金属材料在海水中腐蚀因素分析及预防措施

(广东海洋大学

马久明
广东?湛江 524088)

摘 要:海水是一种多种组分的水溶液, 溶解有多种无机盐类, 这使得海水成为天然的强电解质, 具有导电的特 性。 海洋中的金属材料在与环境介质间发生化学或电化学相互作用中会引起材料的破坏或变质, 发生金属腐蚀 现象。据互联网统计, 世界每年因腐蚀而损失的金属材料达 1 亿吨, 世界各发达国家每年因金属腐蚀而造成的 经济损失约占其国民生产总值的 3.5%~ 4.2%, 超过每年各项大灾 (火灾、 风灾及地震等) 损失的总和, 而其中因 海水而腐蚀的金属材料高达近 4000 万吨。文章就海水腐蚀金属的因素及相应的防腐保护做了相关探讨。 关键词:金属 海水 腐蚀 分析 措施 中图分类号:TQ02 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2010)08-106-02 1 海水腐蚀因素分析 造成金属材料在海水、海洋大气及海底泥土中发生腐蚀 现象的因素, 主要有化学因素、 物理因素、 生物因素、 区域因素。 (1) 化学因素的作用主要体现在海水中的溶解氧 (Dissolved Oxygen) 含量, 含盐量及电导率等方面。溶解氧含量是影 响海水腐蚀速率的重要因素,根据氧的作用可将金属分为活 性金属 (非钝化金属) 和钝化型金属。对于前者, 如铸铁、 碳钢 和低合金等, 溶解氧含量越高则造成的金属腐蚀将越严重, 反 之, 对于后者, 如不锈钢、 钛等, 铝、 溶解氧有利于金属表面钝 化膜的形成和维护,低浓度的溶解氧反而不利于钝化膜的形 成而导致腐蚀。海水具有的高含盐量则直接影响海水的电导 率和含氧量, 进而对腐蚀产生影响, 海水的电导率增加将加速 金属材料的腐蚀。而 cl-能破坏大多数金属, 如刚、 铸铁、 锌等 表面的氧化膜, 使之在海水中无法钝化, 加速了局部腐蚀。海 水的 PH 值几乎不直接影响金属的腐蚀。 一般情况下, 海水的 PH 值越高, 越有利于减少海水对钢铁的腐蚀, 但实际海水的 PH 值变化小, 它对金属腐蚀的影响也小。 (2) 影响腐蚀的物理因素有海水流速、 波浪、 潮汐、 温度等, 它们影响到溶解氧的供给。有的金属是流速高时耐腐蚀性较 好, 如不锈钢, 有的则流速低时耐腐蚀性好, 如铜合金等, 对于 钢铁则不论海水流速的快慢都将使腐蚀速度加快,这是因为 海水中的高 cl-浓度使得钢铁不论流速大小都建立不了钝态。 此外一定高速的流速还将产生冲击腐蚀等多种腐蚀现象,使 金属的腐蚀速度加快。飞溅的浪花供氧充足,并且在金属表 面产生冲击磨损, 破坏其上的保护膜和涂层, 导致部分非钝性 金属的腐蚀加重。潮汐的涨落将使得靠近海面的大气中有大 量的水分和盐分, 再加上有充足的氧气, 它们加剧了金属的腐 蚀。海水水温的升高对腐蚀起着加速的作用,但影响过程较 复杂。 (3) 在海洋金属上还附着有一些海洋生物, 包括海洋动物、 植物、 和微生物 (如硫酸盐还原菌等) 它们会在金属表面生长 , 繁殖, 产生腐蚀性物质或促进电化学腐蚀, 在钢结构表面造成 点蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀,其代谢物及尸体分解物中含有 硫化氢等酸性成分亦会金属的腐蚀起着加速作用。某些海洋 附着生物在生长过程中还能穿透金属表面的保护层,直接破 坏保护涂层, 引起严重的腐蚀。 (4) 区域因素, 这里所说的区域因素是定义为海洋结构物 被腐蚀部位相对海水的位置。处在大气、海水及海底泥土各 不同环境区域的金属材料将有着不同的腐蚀机理及过程。一 般按相对位置分为海洋大气区、 海洋飞溅区、 海水潮差区、 海 水全浸区、 海底泥土区, 区域划分及腐蚀速度如图:

海水腐蚀环境区域 在海洋大气区中的金属材料常年接触不到海水,但吸附 在金属表面的海盐颗粒会造成严重的海盐腐蚀,海洋大气中 的盐雾落在金属上亦加速金属腐蚀。 海洋飞溅区的金属经常受到海水波浪的飞溅喷洒和浪花 的不断冲击破坏, 氧气供应又充足, 使之成为许多金属材料腐 蚀最严重的区域, 材料更易受到破坏。 海水潮差区位于海水平均高潮线与平均低潮线之间, 该区域 随着潮汐的升降发生周期性的干湿变化。此处存在海洋生物 的附着污损, 又有充足的氧气, 金属腐蚀也较严重。 海水全浸区常年浸泡在海水中,海水成分中的高浓度溶 解氧及 cl-成为造成金属严重腐蚀的主要因素。 由于海洋表层 能得到大气中的丰富的氧气以及海洋植物在光合作用下产生 大量氧, 因而海水含氧量在近表层最高, 随着水深增加而减小, 只是在海底由于来自极地的高含氧水使含氧量又有所升高, 因此造成在浅海区域的腐蚀程度较重,而在深海区的腐蚀程 度较轻。此外, 近海区域较严重的海洋污染, 海洋生物污损及 海水流动、 海洋水温等都对金属腐蚀产生重要影响。 海底泥土区含有大量的沉积物, 含盐量高, 具有较好的导 电特性, 海底泥土成为良好的电解质, 使金属产生腐蚀。 此外, 海底泥土区的氧浓度很低,生长繁殖有厌氧的硫酸盐还原菌 等细菌, 对金属造成点蚀、 缝隙腐蚀等多种局部腐蚀。和其它 区域相比, 海泥区腐蚀程度相对较轻。 实际工程中,金属的海洋腐蚀受到许多因素的共同影响 是一个复杂的过程。针对不同的金属材料和结构物不同的工 况环境, 其腐蚀会呈现不同的规律, 需要具体情况具体分析。 本文不作详细描述。 (下转第 57 页)

106

—— 科协论坛 ? 2010 年第 8 期 (下) ——

计算技术

与 信息发展

以用文本编辑工具对其进行检查、 编辑。Linux 下 Shell 脚本 占有很重要的地位,像启动等很多任务都通过脚本文件来完成. Linux 系统不需要重新引导。如果用户使用 Windows 已 经很长时间了, 可能已经习惯出于各种原因 (从软件安装到纠 正服务故障) 而重新引导系统。 Linux 思想中这一习惯需要 在 改变。Linux 在本质上更遵循“牛顿运动定律” 。一旦开始运 行, 它将保持运行状态, 直到受到外来因素的影响, 比如硬件 的故障。实际上, Linux 系统的设计使得应用程序不会导致内 核的崩溃, 因此不必经常重新引导 (与 Windows 系统的设计相 对而言) 。所以除了 Linux 内核之外, 其他软件的安装、 启动、 停止和重新配置都不用重新引导系统。如果用户确实重新引 导了 Linux 系统, 问题很可能得不到解决, 而且还会使问题更 加恶化。 掌握 Linux 服务和运行级别是成功解决问题的关键。 Linux 比 Windows 相比之下更安全。 运行 Linux 的机器 启动一次可以运行数月。Linux 提供了完全的内存保护,每 个进程都运行在自己的虚拟地址空间中, 并且不会损坏其他 进程或内核使用的地址空间。任务与内核间也是相互隔离, 即行为不良或编写不良的程序只能毁坏自己。 因此被破坏的 进程几乎不可能使系统崩溃。 一般比较大的网络公司的服务 器都是用 Linux。 Linux 下的病毒比 Windows 下的少得可 在 怜。在网上找杀毒软件几乎都是 Windows 的,很少有针对 Linux 的杀毒软件, 一般用 Linux 的人也不会想装杀毒软件; 而且 Linux 上的黑客也少, 有人说如果把 Linux 服务器攻下, 那整个网络就有可能会瘫痪。 CIH 病毒让全世界人民为之胆 怯, 随之而来的基于 OUTLOOK 传播美莉莎, 欢乐时光等病 毒更是是 IT 行业以及相关领域损失惨重。而 Linux 方面关 于世界上第一个 Linux 病毒——reman 已经出现的说法,我 们得到该病毒的有关资料和样本之后发现, 严格地说, reman (上接第 106 页)2 金属的防腐保护 在海洋工程中,对金属的防腐保护措施广泛采用的有阴 极保护 (Cathodic Protection) 技术和海洋防腐涂料。 阴极保护法是海水全浸区的主要防蚀方法,其工作原理 是将处于电解质溶液中的金属结构进行阴极极化,使其电位 , 向负的方向移动,从而使金属腐蚀得到抑制。根据提供阴极 保护电流途径的不同,又分为牺牲阳极阴极保护和外加电流 阴极保护两种方法。前者是通过将电负性金属 (作为阳极) 如 特制的锌合金和铝合金与被保护的金属相连接,通过阳极材 料的溶解消耗来提供保护电流。后者是利用外部电源如整流 器等来提供提供阴极保护所需的电流。 海洋防腐涂料法是一种古老的有效防蚀方法,一直得到 广泛应用。它既用在海洋大气区、 海洋飞溅区、 海水潮差区, 同时用在海水全浸区,与阴极保护法一道对金属进行联合防 腐保护。金属表面的图层 (Coating) 如同一层连续的保护膜, 其作用一方面在于隔绝外界腐蚀介质如海水、 cl-等与金属 氧、 的接触, 在两者之间形成一个高电阻, 阻止其发生电化学反映, 另一方面, 有的图层还可以起到阴极保护及钝化等防蚀作用。 这些年随着海洋环境保护意识的提高和需要,过去经常使用 的有毒涂料被要求改进、 限制使用或禁用, 无毒防蚀涂料的应 用在上升。 目前我国海船及海洋平台使用佐敦 (挪威) Valspar 、 (USA)油漆居多, 佐敦漆漆膜坚韧而富有弹性、 耐冲击磨损, 且

并不能被称为病毒。实际上这是一个古老的, NIX/Linux 在 世界早已存在的 “缓冲区溢出” 攻击程序。 几乎所有 Unix/Linux 版本中都或多或少地存在这样的问题。第一次出现此种 类型的攻击(morris worm )已经十多年了, 并不是等到现在才 “出现”的。事实上针对 windows 98/NT 的缓冲区溢出攻击 也是很常见的。reman 只是一个自动化了的缓冲区溢出程 序, 而且是很普通的一种。目前缓冲区溢出攻击是非常普遍 的一种攻击, 黑客网站对各类系统的漏洞的发布几乎每日更 新。但是这种攻击方式并不是不可避免, 目前已有很多对付 该类攻击的方案。 Linux 系统不会取代 Windows 成为主流。 微软推出的 Vista 系统为何会失败, 很大原因就是因为这 个系统不好使用, 更要命的是软件兼容性方面比较差, 导致很 多软件用不了。现在 Windows 7 出来就是来收拾 Vista 的残 局, 从它的 Beta 版本测评和反馈来看, 很多用户对 Windows 7 还是很有信心的。微软也在加大对 Windows 7 的改进力度, 吸取 Vista 的教训。 那么 Linux 呢?开发商之间的不统一,开发了很多的版 本, 彼此阵营各自独立, 导致很多应用互不兼容和通用。市面 上大多商业软件民用软件 90%以上都不能用,普通用户不是 要它来摆着玩, 是要实用。由于 Linux 占的市场份额非常低, 用的人很少, 导致软件开发商都不太愿意开发基于 Linux 的软 件, 这样就导致 Linux 的软件应用大大减少。 由引可以看出, Linux 的安全性是比 Windows 强, 但对于 普通用户来说安全性可以减低一点点, 重要的还是习惯。 Linux 只能定位在服务器上面, 这是它的市场定位; Windows 系统却 可以定位在桌面市场和服务器市场。各有各的优点,各有各 的优势。 低毒、 附着性好、 被广泛地应用于石油化工工业、 海洋工程、 电 厂、 港口机械、 桥梁、 建筑钢结构及公共设施等各类行业。 在金属表面涂敷一层其它金属, 如在钢铁上镀锌、 镀镉和 喷涂锌铝涂层等既能屏蔽外界腐蚀介质, 又可作为牺牲阳极, 起阴极保护作用, 从而亦可达到防止金属腐蚀的目的。 防腐蚀 设计和合理的选材对解决金属结构物的腐蚀问题具有重要的 作用, 由于在设计阶段就采取了有效的措施, 因此可以使许多 潜在的腐蚀问题得到避免, 取得事半功倍的效果。 此外, 提高材料自身耐腐蚀能力, 在钢中添加 Cr、 P、 Ni、 Cu、 Mn 等元素可制成耐海水合金钢, 以提高耐蚀性 (Corrosion Resistance)使得其在海洋大气及飞溅区的被腐蚀速度降低 , (比碳 钢小) 但对于金属中不同的成分组成及不同的使用环境会有 , 不同的防腐效果。 我们也可大胆的设想, 在不久的将来我们能 研发出可完全替代金属又经济、 实用的合成材料, 甚至在海水 中不涂防腐涂料也不会受到腐蚀。 这将对我们这个能源、 资源 相对匮乏的国家具有十分巨大的经济及战略意义。我们的材 料人才可以在这方面努力研发, 争取早日实现这一目标。 参考文献: [1] 赵麦群,雷阿丽.金属的腐蚀与防护[M].北京: 国防工业出版社. [2] 梁成浩.现代腐蚀科学与防护技术[M].上海: 华东理工大 学出版社. [3] 尹衍升,黄翔,董丽华.海洋工程材料学[M].北京: 科学出 版社.
57

—— 科协论坛 ? 2010 年第 8 期 (下) ——


赞助商链接

更多相关文章:
海水腐蚀原理原因分析及海水腐蚀涂料推荐
海水腐蚀原理原因分析及海水腐蚀涂料推荐_能源/化工...合金外, 大部分金属材料在海水中都是氧去极化腐蚀...复合功能:长效防腐 耐高温、导静电、防止海生物附着...
海上设施腐蚀原因分析及措施
海水介质导电性良好的,可以充当电解液,海上设施与海水...的腐蚀分析及措施 (1)海洋环境本身对金属腐蚀。...万别的腐蚀影响,即使相同环境中的不同材料也会发生...
碳钢在海洋环境下的腐蚀研究
极化曲线测量碳钢在海水中腐蚀速度碳钢在海洋环境下的腐蚀研究 碳钢在海洋环境...海洋结构物大部分 是金属,为了防止金属腐蚀,必须采取适当的防腐措施,而防腐费用...
金属腐蚀防护
金属合金材料的腐蚀与防护 通常关于金属合金材料在海洋环境中腐蚀行为研究主要...Melchers[5-8]通过大量研究提出金属材料在海水环境中的腐蚀质量 损失与腐蚀时间...
金属材料腐蚀与防腐措施研究
金属材料腐蚀与防腐措施研究 摘要:研究金属材料腐蚀机理,弄清腐蚀发生的原因及采取有效的防护 措施,对于延长设备寿命、降低成本、提高劳动生产力都具有十分重大的...
生产过程中的腐蚀因素分析及对策
生产过程中的腐蚀因素分析及对策_能源/化工_工程科技...石油化工设备在湿硫化氢环境中的防腐与防护[J].化学...金属材料在海水中腐蚀因... 2页 1下载券 艾克...
船用钢的腐蚀防护
然后,通过对船用钢在海水中腐蚀机理及耐蚀环境分析...涂料的应用等影响方面,最后 总结了主要的防护措施。...由于金属材料的腐蚀行为 随其暴露条件的不同而不同...
金属材料的海洋腐蚀防护习题(第二、三篇)(习题与答案)
金属材料的海洋腐蚀与防护习题(第二、三篇)(习题与...低合金钢在海水中的腐蚀为 氧去极化 解氧不断地...是一种 常用的防腐蚀措施, 在腐蚀环境中加入少量缓冲...
滨海环境金属腐蚀防护对策
因此,研究腐蚀机理,采取防护措施, 对经济建设有着十分重大的意义。 一、海水对...金属 材料在实际海洋环境中腐蚀影响因素众多,作用十分复杂 ,这对海 洋环境的...
腐蚀防护课后作业
( 20 分)①、 定义: 金属材料环境介质在高温下...③、碳钢在土壤腐蚀中的防护措施 (1) 形成保护层 ...海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物,除了对水泥石有...
更多相关标签:

All rights reserved Powered by 甜梦文库 9512.net

copyright ©right 2010-2021。
甜梦文库内容来自网络,如有侵犯请联系客服。zhit325@126.com|网站地图