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八一八那些年我們在海水環(huán)境中用過的材料

2017-07-26 09:42:49 作者：本網(wǎng)整理來源：腐蝕與防護(hù) 分享至：

在腐蝕工程中，海水是需要被討論環(huán)境中最重要的因素，而其中最容易引起問題的就是用于輸送石油、氣體的管道。昨天，我們一同探索了何種因素會對我們的管道造成影響，今天，就讓我們一同了解一下該如何在海水環(huán)境中使用結(jié)構(gòu)材料吧。

海水中的結(jié)構(gòu)材料

現(xiàn)在讓我們一同了解一下一些海水中重要結(jié)構(gòu)材料的耐蝕性。

普通鋼

未進(jìn)行防護(hù)工序處理的低碳鋼在海洋環(huán)境中不具有抗腐蝕性，但在對其使用保護(hù)手段后（如陰極保護(hù)法或涂裝聚合物涂層），其通常可被用作制造板樁，船體等設(shè)施的材料。對于海水中未受保護(hù)的鋼鐵結(jié)構(gòu)，其受到的腐蝕速率與它在海水中所處的位置有關(guān)，具體可見下圖：

位于海底（全浸區(qū)）的海水處于停滯狀態(tài)、其溫度及氧濃度均為最低。因此，這個區(qū)域中的腐蝕速率要低于其他區(qū)域。海底較高的區(qū)域被稱為潮汐區(qū)，處于該地帶中的物質(zhì)會受干濕循環(huán)的影響。干濕循環(huán)每24小時重復(fù)一次并可提高腐蝕速率。研究顯示處于潮汐地帶的低碳鋼腐蝕速率大約為每年100微米，而全浸區(qū)的這一數(shù)值卻低于每年50微米或被視為接近于零。高溫、氧飽和以及海水外濺會在飛濺區(qū)引起嚴(yán)重的腐蝕情況。飛濺區(qū)（如阿拉斯加的庫克海灣）的腐蝕速率能達(dá)到每年900微米。

值得注意的是在緊接著飛濺區(qū)下方區(qū)域中的腐蝕速率要略高于潮汐區(qū)中的其他地帶，其背后原因是由于氧濃差電池的形成，在此電池中，陽極位于氧氣分壓較低的飛濺區(qū)的下方區(qū)域，而陰極則位于氧氣分壓較高的飛濺區(qū)中。

位于海面上方的水平面被稱為“海洋大氣”，海水形成的薄層會在金屬表面凝結(jié)造成大氣腐蝕。風(fēng)力強(qiáng)度，海水鹽度以及溫度是能夠影響海洋大氣腐蝕的三大重要因素。

使用陰極保護(hù)，涂料以及覆蓋層板可有效防止處于海水中的鋼柱和鋼樁發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。

不銹鋼

由于不銹鋼表面的氧化鉻保護(hù)層，不銹鋼對海水中的一般性腐蝕具有較高的耐蝕性。但由于海水中的氯離子濃度較高，不銹鋼合金在海洋里的滯水環(huán)境中易受點狀腐蝕的影響，比如常用的304型不銹鋼就十分容易在海水中受點蝕的影響。要提高不銹鋼的耐點蝕性，可向其原來的化學(xué)成分中添加其他元素，如包含2%鉬的316型不銹鋼，其耐點蝕性大大優(yōu)于原先的不銹鋼。除了添加鉬，增加不銹鋼中的鉻含量也能提高不銹鋼在海水中的耐點蝕性。

銅合金

銅及其合金（青銅和黃銅）在海水中對一般腐蝕具有耐蝕性。因此，銅合金被廣泛用于海洋產(chǎn)業(yè)中。有時，可通過改變黃銅合金的化學(xué)組成使其能在海洋環(huán)境中更好地發(fā)揮作用：比如含1%錫的海軍黃銅或船用黃銅以及包含少量砷的砷黃銅能有效防止脫鋅腐蝕的發(fā)生。在黃銅中添加鋁通常可以增加用于制造船只葉輪的黃銅對沖蝕腐蝕的耐蝕性。白銅，由于其對海水腐蝕優(yōu)異的耐蝕性而在海洋項目中被大量使用。

混凝土

氯化物能夠通過混凝土表面的縫隙穿過混凝土與鋼筋鋼條接觸，由于混凝土的高度堿性環(huán)境，鋼筋鋼條會被鈍化，從而引起局部區(qū)域的腐蝕，最終由于生銹產(chǎn)生的內(nèi)壓，混凝土?xí)l(fā)生斷裂。

鋁

鋁和鋁合金在海洋環(huán)境中的耐蝕性取決于其包含的合金元素及其表面涂裝的面漆。比如，當(dāng)鋁中含有鐵或者銅元素成分時，其耐蝕性會受到損害。而含有鎂元素的5xxx系列鋁合金（如5052鋁合金）則適用于海洋環(huán)境中。此外，可通過在鋁表面形成質(zhì)地較硬的陽極氧化層（較厚的氧化鋁層）來防止海洋腐蝕的發(fā)生。

鈦和鈦合金