金屬在海水中的腐蝕速度不僅與金屬本身的成分與結構有關,也與海水的環境因素密切相關。海水是復雜的電解質體系,海水環境因素(如溫度、含氧量等)隨海域,深度和季節等條件改變而發生很大的變化,導致金屬的腐蝕速度隨環境因素而變化。
金屬在海水中的腐蝕,影響因素很多,包括化學、物理和生物等因素。
海水中金屬的腐蝕
化學因素
1、溶解氧。海水溶解氧的含量越多,金屬的腐蝕速度越快。但對于鋁和不銹鋼一類金屬,當其被氧化時,表面形成一層薄氧化膜,保護金屬不再被腐蝕,即保持了鈍態。此外,在沒有溶解氧的海水中,銅和鐵幾乎不受腐蝕。
2、鹽度。海水含鹽量較高,其中所含的鈣離子和鎂離子,能夠在金屬表面析出碳酸鈣和氫氧化鎂的沉淀,對金屬有一定的保護作用。河口區海水的鹽度低,鈣和鎂的含量較小,金屬的腐蝕性增加。海水中的氯離子能破壞金屬表面的氧化膜,并能與金屬離子形成絡合物,后者在水解時產生氫離子,使海水的酸度增大,使金屬的局部腐蝕加強。
3、酸堿度。用pH值表示。pH值越小,酸性越強,反之亦然。海水的pH值通常變化甚小,對金屬的腐蝕幾乎沒有直接影響。但在河口區或當海水被污染時,pH值可能有所改變,因而對腐蝕有一定的影響。
物理因素
1、流速。海水對金屬的相對流速增大時,溶解氧向陰極擴散得更快,使金屬的腐蝕速度增加。特別是當海水流速很大,或者它對金屬的沖擊很強時,海水中產生氣泡,就發生空泡腐蝕,其破壞性更強。船舶螺旋推進器的葉片,往往因空泡腐蝕而損壞。
2、潮汐。海水中裸鋼樁的腐蝕,可表明潮水漲落的影響??拷C娴拇髿庵校卸嗔康乃趾望}分,又有充足的氧,對金屬的腐蝕性比較強。因此,在平均高潮線上面海水浪花飛濺到的地方(飛濺區),金屬表面經常處于潮濕多氧的情況下,腐蝕最為嚴重。在平均高潮線和平均低潮線之間為潮差區,金屬的腐蝕性差別很大,由高潮線向下,腐蝕速度逐漸下降。總的說來,在平均中潮線以上的腐蝕比較嚴重。
3、溫度。水溫升高,會使腐蝕加速。但是溫度升高,氧在海水中的溶解度降低,使腐蝕減輕。這兩方面的效果相反。
生物因素
許多海洋生物常常附著在海水中的金屬表面上。鈣質附著物對金屬有一定的保護作用,但是附著的生物的代謝物和尸體分解物,有硫化氫等酸性成分,卻能加劇金屬的腐蝕。另外,藤壺等附著生物在金屬表面形成縫隙,這時隙內水溶液的含氧量比隙外海水少,構成了氧的濃差電池,使隙內的金屬受腐蝕,這就是金屬的縫隙腐蝕。銅及其合金被腐蝕時,放出有毒的銅離子,能夠阻止海洋生物在金屬表面附著生殖,從而免受進一步的腐蝕。此外,存在于海水中和淤泥中的硫酸鹽還原菌,能將硫酸鹽還原成硫化物,后者對金屬有腐蝕作用。
海洋的腐蝕環境大概分為以下幾類:海洋大氣區、飛濺區、海水潮差帶、海水全浸帶、海泥帶。海洋大氣區是金屬主要受其表面所沉積鹽類的影響,海輪更容易腐蝕,是因為海水中含有較多的氯化鈉等鹽類,導電能力比內河的水更強,容易發生電化學腐蝕。處在海洋飛濺帶的材料常被飽和空氣的海水所濕潤,與海洋大氣帶類似,在該區帶沒有附著生物,但含鹽粒子量及海水干濕交替程度均比海洋大氣帶大。飛濺帶式腐蝕最嚴重的區帶。潮差帶的金屬表面也經常同充氣的海水接觸,潮汐、海流運動造成金屬表面干濕交替,加劇腐蝕。潮差有海生物附著,對一般鋼鐵結構物來說得到局部保護,但對不銹鋼等卻因缺氧造成局部腐蝕。鋼在海泥區的腐蝕比在海水中緩慢,而且由于氧氣供應不足而易極化。
責任編輯:劉傳
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