防腐蚀讲义f第四章金属在自然环境中的腐蚀与防护

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2．海水中含量最多的盐类是氯化物，其次是硫酸盐。氯离子的含量约占总离子数的55%，因此海水腐蚀的特点与氯离子的存在密切相关，并使海水对于大多数金属结构具有较高的腐蚀活性，如对于铁、铸铁、低合金钢和中合金钢来说，在海水中建立钝态几乎是不可能的。甚至对于含铬量较高的合金钢来说，在海水中的钝态也不是完全稳定的，所以可能出现小孔腐蚀。

二、海水腐蚀的特征

海水是一种典型的电解质溶液，对于金属的腐蚀作用具有电化学的本质。因此，以前讨论过的电化学腐蚀的基本规律适用于海水腐蚀的历程。基于海水本身的特点，所以，海水腐蚀的电化学过程具有自己的特征。主要有：

1． 于大多数金属来说，它们在海水中腐蚀时的阳极过程阻滞很小，因而腐蚀速度相当大。基于这一原因，在海水中若用提高阳极性阻滞的方法来防止铁基合金腐蚀的可能性是有限的，甚至改用不锈钢来制造零件也不能保证不受腐蚀，因为这种材料在海水中可由于发生孔蚀而遭受破坏。只有用能提高钝化膜对氯离子稳定的组分使钢合金化（加钼），才能提高其稳定性。另外创造新的、在含氯离子的溶液中有着稳定的钝态结构的金属和合金，如钛、锆（gao）、钽（tan）、铌等为基础的合金，才能使合金在海水中的腐蚀速度大大地降低。

2． 海水腐蚀是氧去极化过程，它是腐蚀反应的控制环节。除了少数负电性很强的金属如镁及其合金在海水中腐蚀时发生氢的去极化作用，大多数金属都发生氧去极化反应。在静止状态或海水以不大的速度运动的情况下，铁、铸铁和钢在海水中的腐蚀速度差不多完全取决于阴极阻滞，一般是受到氧到达腐蚀表面的速度所控制。

3． 海水的电导率很大，电阻性阻滞很小。所以对于海水的腐蚀来说，不只是微观电池的活性较大，同时宏观电池的活性也较大。异种金属的接触能造成显著的电偶腐蚀：海水具有良好的导电性，因此在海水中异种金属接触所构成的腐蚀电池，其作用

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将更强烈，影响的范围更远，如海船的青铜螺旋桨则可引起远达数十米处的钢制船身的腐蚀。

4．海洋环境较为复杂，引起的具体腐蚀过程也各不相同。海洋环境可分为海洋大气区、飞溅区、潮汐区、全浸区及海泥区等等。相对而言，飞溅区由于海水飞溅、干湿交替和风吹日晒等，腐蚀最为强烈；全浸区随深度的增加，含氧量有所降低，温度也趋下降，腐蚀逐渐减轻；而海泥区的腐蚀还会受到微生物等生物因素的影响；另外由于海风、海浪、潮汐激起的海水不断流动，构成力学因素和电化学因素共同作用的腐蚀环境，海水中还容易发生应力腐蚀、腐蚀疲劳、冲蚀、空蚀等力学与环境因素协同作用下产生的各种腐蚀。

三、影响海水腐蚀的因素

海水是一种复杂的多种盐类的平衡溶液，因而不能像简单的盐溶液一样，容易搞清楚影响腐蚀的每个因素的作用。由于海水中还含有生物、悬浮泥沙、溶解的气体和腐败的有机物质，因此金属的腐蚀行为是与这些因素的综合作用有关。下面是影响海水腐蚀的主要因素；

1．盐度：海水中以氯化钠为主的盐类，其浓度范围对钢来讲，刚好接近于腐蚀速度最大的浓度范围，溶盐超过一定值后，由于氧的溶解度降低，使金属腐蚀速度也下降。另外不同的海水中的盐的种类和浓度都有一定的差别，腐蚀的具体特点也不相同。

2．pH值：海水的pH值一般处于中性，对腐蚀影响不大。在深海处，pH值略有降低，此时不利于在金属表面生成保护性碳酸盐层。

3．碳酸盐饱和度：在海水pH值条件下，碳酸盐一般达到饱和，易于沉积在金属表面而形成保护层，当施加阴极保护时更容易使碳酸盐沉积析出。河口处的稀释海水，尽管电解质本身的腐蚀性并不强，但是碳酸盐在其中并不饱和，不易在金属表面析出形成保护层，致使腐蚀加快。

4．含氧量：海水中含氧量增加，可使金属腐蚀速度增加。这

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是由于局部阳极的腐蚀率取决于阴极反应，去极化随到达阴极的含氧量的增加而加快。海水中的含氧量可高达12ppm，波浪及绿色植物的光合作用能提高含氧量，而海洋动物的呼吸作用及死生物分解需要消耗氧，故又使含氧量降低。污染海水中含氧量可大大下降。

5．温度：海水温度越高，腐蚀速度越大。但温度上升，氧的溶解度随之下降，又削弱了温度效应。一般地讲铜、铁和它们的合金在炎热的环境或季节里海水腐蚀速度要快些。

6．海水流速：通常随海水流速增大，氧的扩散速度提高，海水腐蚀加剧。当流速很高或与金属构件的相对速度很大时，很容易引起冲蚀和空泡腐蚀。

7．生物因素的影响：海洋生物的活动会改变海水中溶解氧的分布，从而影响海水腐蚀，海洋动物的生存及尸体分解会放出CO2和H2S，会加速海水腐蚀。

四、海水腐蚀的防护措施

1．合理选用金属材料、研制新材料

钛、镍、铜合金在海水中是较耐蚀的材料，但价格高，主要用于关键部位。海洋设施中大量使用的还是钢铁材料，牌号很多，应根据具体的要求合理选择和匹配。同时可以根据我国的资源情况发展耐海水腐蚀新材料。

2．涂层保护

这是防止金属材料海水腐蚀普遍采用的方法，除了应用防锈油漆外，有时还采用防止生物玷污的防污漆，对于处于潮汐区和飞溅区的某些固定结构物可以用蒙乃尔合金包覆。

3．电化学保护

阴极保护是防止海水腐蚀常用的方法之一，但只是在全浸区才有效。外加电流阴极保护法便于调节，而牺牲阳极法则更简单易行。海水中常用的牺牲阳极有锌合金、镁合金和铝合金。从比重、输出电量、电流效率等方面综合考虑，用铝合金牺牲电极较为经济。

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第三节 土壤腐蚀

埋设在地下的油、气、水管线及电缆等在土壤的作用下常发生腐蚀、以致管线穿孔而漏油、漏水或漏气，或使电讯发生故障。而且这些设备往往很难检修，给生产造成很大的损失和危害。比如胜利油田地处海滨盐泽土区，金属在土壤中的腐蚀是很严重的。敷设的各类油、气、水管线，虽然时间不长，腐蚀却很明显。因此研究土壤腐蚀规律，寻找有效的防腐途径和方法，对石油化工工业的正常生产以及我们的正常生活都具有重要的意义。 一、土壤的腐蚀性及其影响因素

土壤是由土粒、土壤溶液、土壤气体、各种有机物、无机物等组成的极为复杂的不均匀多相体系，不同土壤的腐蚀性差别极大，影响因素很多，主要有： 1. 土壤的导电性

土壤导电性越好，电阻率越低，土壤的腐蚀性越强，金属的腐蚀速度就越大。土壤的导电性主要取决于以下几个条件：

⑴ 土壤中的水分：土壤中的水分有些与土壤的组分结合在一起，有些紧紧粘附在固体颗粒的周围，有些可以在微孔中流动。盐类溶解在这些水中，土壤就成了电解质。土壤的导电性与土壤的干湿程度及含盐量有关。土壤愈干燥，含盐量愈少，其电阻就越大。土壤愈潮湿，含盐量愈多，电阻就越小。

⑵ 土壤的空隙率：土壤的颗粒越粗，土壤的空隙率就越大，土壤的渗水能力越强而持水能力越弱，电阻率越大，腐蚀性越弱。

⑶ 盐分的影响：土壤中常含有硫酸盐、硝酸盐和氯化物等无机盐类，它们大多数是可溶性的。不同的土壤所含盐的种类、数量差异极大，总的看来随着含盐量的增加，土壤溶液的导电性增高，土壤的腐蚀性增大。 2. 含氧量的影响

土壤腐蚀多为吸氧腐蚀，土壤的透气性好，含氧量高，则会