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黑色金屬在天然海水中的腐蝕電位及其變化規律

2018-04-28 10:49:57 作者：丁國清來源：腐蝕與防護分享至：

黑色金屬是目前用量最大的工程結構材料，廣泛應用于海洋工程中。黑色金屬在海水中的腐蝕電位是金屬腐蝕與防護的最基本參數之一。測量黑色金屬材料在海水中的腐蝕電位，尤其是腐蝕電位──時間曲線，從而獲得其在海水中的腐蝕電位變化規律，對研究黑色金屬在海水中的腐蝕行為、分析腐蝕過程以及金屬結構物的防腐蝕設計等都具有重要的意義。

試驗

01 電極制作

試驗鋼為16種常見黑色金屬材料，其化學成分見表1，表面為機加工表面，粗糙度為3.2μm，試樣尺寸為70mm×25mm×（2~6）mm，平行試樣為3片，每片電位測試試樣一端焊接導線，并利用環氧樹脂將其封裝在塑料框內，參比電極為Ag/AgCl電極。

02 腐蝕電位測試

試驗地點分別在青島和舟山海水試驗站，試驗期間海水環境因素見表2。

03 數據處理

以三個平行樣的腐蝕電位平均值作為材料的腐蝕電位，繪出腐蝕電位——時間曲線。浸泡開始時的腐蝕電位作為初始電位，趨于穩定后各測量點腐蝕電位的平均值作為穩定腐蝕電位。

結果與討論

01 腐蝕電位變化規律

鑄鐵、碳鋼和低合金鋼在青島、舟山海水腐蝕電位時間曲線見圖1~圖4。結果表明：鑄鐵、碳鋼和低合金鋼等黑色金屬材料在海水中浸泡的初期，腐蝕電位變化迅速，隨著浸泡時間延長經歷了“減小-增大-穩定”過程，也反映了材料在海水中“氧化膜破壞-銹層生成-銹層穩定附著”變化過程。

圖1 碳鋼和低合金鋼在青島海水中的腐蝕電位-時間曲線

圖2 鑄鐵和低合金鋼在青島海水的腐蝕電位-時間曲線

圖3 碳鋼和低合金鋼在舟山海水的腐蝕電位-時間曲線

圖4 鑄鐵和低合金鋼在舟山海水的腐蝕電位-時間曲線

02 穩定腐蝕電位

由于青島和舟山海水的環境因素不同，其穩定電位也不相同。結果表明，鑄鐵、鋼在舟山的穩定電位較青島的穩定電位正，其原因應與青島海水中的溶解氧含量與舟山不同有關，一般情況下，溶氧含量越高，陰極反應越強，電位越正，而試驗期間，舟山海水中的溶解氧含量高于青島，因此，鑄鐵、鋼在舟山的穩定腐蝕電位較青島正。

此外，鑄鐵、鋼在青島和舟山的穩定腐蝕電位大小順序大致相同，其順序為：合金元素較多低合金鋼>合金元素較少的低合金鋼>碳鋼>鑄鐵。即含合金元素較多的低合金鋼的電位明顯較正，而含合金元素較少的碳鋼和鑄鐵的腐蝕電位較負。

雖然尚缺乏試驗材料在海水全浸區腐蝕速率的對比數據，但研究表明，含合金元素較多的合金合金鋼的耐蝕性略優于碳鋼，尤其是短期浸泡，這也表明，對于鋼鐵材料而言，其在海水中的腐蝕電位越正，其耐蝕性可能越好。

此外，試驗中的純凈Q235和Q235鋼的穩定腐蝕電位基本相同，由此可見，鋼的純凈化對其腐蝕電位無明顯影響，這也表明鋼中的氧、硫、磷、氫、氮等元素對腐蝕電位貢獻較小。超細晶鋼、微合金化鋼與X70、X80等低合金鋼的化學成分相近，它們之間的穩定腐蝕電位也無明顯差別，亦即鋼的微合金化并對其腐蝕電位的影響不大。