隨著對(duì)海洋開發(fā)的深入，金屬材料尤其是鋼鐵，被越來越多地應(yīng)用到海上裝備和工作設(shè)施中，金屬材料的海洋腐蝕和防護(hù)問題也逐漸暴露出來。世界各國每年因各類腐蝕帶來的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)其國民生產(chǎn)總值的2%~4%,其中海洋腐蝕所帶來的損失可以達(dá)到各類腐蝕的1/3。

    海洋腐蝕問題十分復(fù)雜，不同海區(qū)的環(huán)境差異很大，同一海區(qū)不同的海拔高度和海水深度環(huán)境也不同。為了避免海上裝備和工作設(shè)施所用的金屬材料因腐蝕破壞而造成的早期失效，減少損失，對(duì)金屬材料的海洋腐蝕進(jìn)行研究是十分必要的。

    1 海洋環(huán)境腐蝕及其影響因素

    1.1 海洋環(huán)境腐蝕概述

    海水含鹽量一般在3%左右，是天然的強(qiáng)電解質(zhì)，金屬材料受到腐蝕后會(huì)影響海上裝備和工作設(shè)施的整體性能？美國第1艘核潛艇鸚鵡螺號(hào)，其非再生熱交換器所使用的0Cr18Ni9Ti不銹鋼管就曾于1960年出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕破裂事故。由于金屬材料的腐蝕行為隨其暴露條件的不同而不同，所以，一般根據(jù)海拔高度和海水深度將海洋環(huán)境腐蝕分為若干個(gè)腐蝕區(qū)，即海洋大氣區(qū)、海洋飛濺區(qū)、海水潮差區(qū)、海水全浸區(qū)（包括海水表層浸泡區(qū)及海水深海區(qū)）和海底泥土區(qū)。

    海洋大氣區(qū)位于海平面平均高潮線以上，常年不接觸海水。因?yàn)榻饘俦砻娉两荡嬗泻}粒子，其中氯化物吸濕性強(qiáng)，易在表面形成濕膜，成為影響腐蝕的主要因素。除此之外，距離海面的高度、風(fēng)速、風(fēng)向、降露周期、雨量、溫度、太陽照射、塵埃、季節(jié)和污染等也影響著該區(qū)的腐蝕行為。

    海洋飛濺區(qū)位于海平面平均高潮線附近，海水飛濺可以噴到金屬表面，且漲潮時(shí)又不會(huì)被浸沒。 該區(qū)含鹽粒子量大，浪花飛濺形成干濕交替，在海水氣泡沖擊破壞材料表面時(shí)，使腐蝕大大加快。該區(qū)的主要特點(diǎn)是處于干濕交替中，腐蝕反應(yīng)的陰極電流比在海水中還要大，其腐蝕速率也是各區(qū)中最快的。海水潮差區(qū)位于海水平均高潮線與低潮線之間，特點(diǎn)是漲潮時(shí)被淹沒，退潮時(shí)則暴露在空氣中，干濕交替變化明顯，使得腐蝕加劇。該區(qū)也存在海洋生物的附著，對(duì)于不銹鋼等易鈍化金屬來說，易形成閉塞電池型的局部腐蝕。

    海水全浸區(qū)是常年被海水浸泡的區(qū)域，表層區(qū)和深海區(qū)的海水溶氧量不一。表層區(qū)（水深<20m）的溶氧量趨近于飽和，生物活性高，水溫高，是該區(qū)中腐蝕最嚴(yán)重的地方。隨著海水深度的增加，溶氧量逐漸減少，腐蝕程度也逐漸減弱。海底泥土區(qū)位于海底，由海水和海底沉積物組成。該區(qū)情況復(fù)雜，海水浸漬了海泥，金屬表面同時(shí)接觸海水和海泥；同時(shí)，該區(qū)還含有豐富的微生物，其活動(dòng)產(chǎn)生較多腐蝕性氣體，如氨氣和硫化氫氣體，使腐蝕行為復(fù)雜化。

    1.2 海洋環(huán)境腐蝕的影響因素

     金屬材料的海洋環(huán)境腐蝕是海洋環(huán)境中諸多因素共同作用的結(jié)果。在海洋環(huán)境腐蝕的不同腐蝕區(qū)，影響金屬材料海洋環(huán)境腐蝕的因素也不盡相同。

    1.2.1 濕度

    在海洋大氣區(qū)、海洋飛濺區(qū)和海水潮差區(qū)，金屬材料表面持續(xù)或間歇暴露在空氣中，腐蝕會(huì)受到大氣濕度的影響。海洋大氣濕度大，海鹽吸濕性強(qiáng)，金屬材料表面覆蓋著一層腐蝕性水膜，強(qiáng)化了對(duì)其的腐蝕[7]?金屬材料表面既可接觸到水膜所提供的腐蝕鹽溶液環(huán)境，又可直接與大氣中的氧接觸，符合電解質(zhì)中電化學(xué)腐蝕的規(guī)律。一般來說，海洋環(huán)境濕度越大，腐蝕越嚴(yán)重。

    1.2.2 溫度

    對(duì)于任何化學(xué)反應(yīng)，溫度是重要的影響因素，溫度不僅直接影響海洋環(huán)境中金屬材料腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行，而且也通過其他因素間接影響腐蝕。一般的化學(xué)反應(yīng)，溫度每升高10℃，反應(yīng)速率會(huì)提高至2倍[8]?不同海域和不同季節(jié)的溫度不同，腐蝕速率也不同；不同腐蝕區(qū)的溫度也隨著海拔高度和海水深度的變化而變化，海水到了一定深度后，溫度變化不明顯，不再是影響腐蝕的主要因素。。

    1.2.3 鹽度

    海水的最大特點(diǎn)就是含有海鹽，海洋大氣也是富有含鹽粒子的腐蝕性大氣，影響海洋腐蝕的最主要因素就是鹽度。在大氣環(huán)境下，鹽度用大氣含鹽量來衡量；在海水環(huán)境下，鹽度用鹽濃度來衡量。溶解于液態(tài)水的含鹽粒子使得液態(tài)水變?yōu)橛袕?qiáng)腐蝕性的強(qiáng)電解質(zhì)，影響腐蝕的核心成分是氯化鈉等氯化鹽中的氯離子。

    1.2.4 沖擊

    工作中的裝備和設(shè)施難免會(huì)受到各種各樣的作用力，除正常工作帶來的受力沖擊外，海洋環(huán)境還帶來了特有的環(huán)境沖擊。在海洋飛濺區(qū)，浪花飛濺形成的水泡在金屬材料表面破裂，水滴濺落在金屬表面會(huì)產(chǎn)生沖擊；在海水潮差區(qū)，海浪會(huì)對(duì)金屬產(chǎn)生沖擊。金屬材料表面受到的沖擊實(shí)質(zhì)上是外加載荷，在載荷足夠大的情況下，金屬材料表面的保護(hù)膜受到破壞，材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力增大，符合應(yīng)力腐蝕規(guī)律。

    1.2.5 干濕交替

    在海洋大氣區(qū)、海洋飛濺區(qū)和海水潮差區(qū)，金屬材料表面經(jīng)常處于干濕交替的變化過程，使得表面的鹽濃度較高，進(jìn)而影響腐蝕速率。干濕交替的產(chǎn)生有多種原因，金屬材料被海水浸沒或落上飛濺的海水液滴是使得表面濕潤的主要途徑，大氣濕度較大，使得金屬材料表面形成覆蓋水膜也是表面濕潤的一個(gè)重要途徑；同時(shí)，由于海水中含有的氯化鹽吸濕性強(qiáng)，也使得金屬材料表面很容易處于濕潤狀態(tài)。暴露在太陽照射和海風(fēng)中，使得殘留的水膜蒸發(fā)，是金屬材料表面變干燥的主要途徑。

    1.2.6 含氧量

    海水中的含氧量對(duì)于直接接觸海水環(huán)境的金屬材料的腐蝕行為有著重要影響，海水中氧的溶解度受海水溫度的影響,對(duì)一些鈍化金屬來說，含氧量越高，腐蝕速率越大。在近中性的海水中，通過含氧量在電化學(xué)腐蝕的主要陰極反應(yīng)中氧的去極化作用來控制腐蝕速率。流動(dòng)的海水可以將氧輸送到陰極表面，持續(xù)的供氧可以保證為腐蝕反應(yīng)所用。如果氧的含量分布不均勻，則缺氧區(qū)會(huì)形成陽極，充氧區(qū)會(huì)形成陰極，從而形成氧濃度差電池，使陽極出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕；但是，對(duì)于不銹鋼和鋁合金等易鈍化的金屬材料，含氧量高會(huì)有助于形成表面鈍化膜，有助于減緩腐蝕。

    1.2.7 生物因素

    生物因素主要包括微生物因素和海生附著生物因素。天然海水富含細(xì)菌等各類微生物，如硫酸鹽還原菌、產(chǎn)酸菌和產(chǎn)氨菌等，其新陳代謝使得pH值、含氧量、有機(jī)物和無機(jī)物種類發(fā)生變化，影響電化學(xué)反應(yīng)，從而影響腐蝕。不同微生物可能會(huì)相互作用，對(duì)腐蝕產(chǎn)生促進(jìn)、減緩或者中性的影響。

    藤壺、牡蠣等軟體動(dòng)物和海藻、苔蘚等植物有可能會(huì)附著在金屬材料表面、石灰質(zhì)的藤壺和牡蠣等海生附著生物可以阻隔金屬表面與環(huán)境接觸，從而起到一定的保護(hù)作用；但阻隔不完全也會(huì)引起表面局部區(qū)域含氧量的變化，形成氧濃度差電池，促進(jìn)局部腐蝕、生物死亡后的有機(jī)體被細(xì)菌分解后也會(huì)造成局部腐蝕。

    海洋環(huán)境是一個(gè)復(fù)雜的環(huán)境，除了上述提到的幾種影響海洋環(huán)境腐蝕的主要因素外，光照、海風(fēng)、塵埃和污染等因素也會(huì)對(duì)金屬材料在海洋環(huán)境下的腐蝕行為產(chǎn)生影響？要研究金屬材料的海洋環(huán)境腐蝕，必須對(duì)不同腐蝕區(qū)影響腐蝕的各個(gè)因素進(jìn)行分析研究，并結(jié)合不同的金屬材料與具體的環(huán)境特點(diǎn)，進(jìn)行綜合分析，得出腐蝕機(jī)理。

    2 金屬材料海洋環(huán)境腐蝕試驗(yàn)方法

    為了探究金屬材料在海洋環(huán)境下的腐蝕，設(shè)計(jì)了不同的海洋腐蝕試驗(yàn)來對(duì)金屬材料的腐蝕行為進(jìn)行研究。目前，海洋腐蝕試驗(yàn)可以分為2大類，即室外實(shí)海腐蝕試驗(yàn)和室內(nèi)模擬腐蝕試驗(yàn)。

    2.1 室外實(shí)海腐蝕試驗(yàn)

    室外實(shí)海腐蝕試驗(yàn)就是把試樣放在實(shí)際的海洋環(huán)境中進(jìn)行暴露試驗(yàn)，是最直接的海洋腐蝕試驗(yàn)方法，可以根據(jù)腐蝕區(qū)的不同，劃分為針對(duì)某一腐蝕區(qū)的單獨(dú)腐蝕試驗(yàn)和貫穿多個(gè)腐蝕區(qū)的長尺掛片腐蝕試驗(yàn)。

    2.1.1 國外試驗(yàn)情況

    根據(jù)室外實(shí)海腐蝕試驗(yàn)不同的試驗(yàn)要求，建立起相應(yīng)的實(shí)海試驗(yàn)設(shè)施，一般國際上都采用建立專門的腐蝕試驗(yàn)站的方法。。

    20世紀(jì)30年代以來，歐美日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家利用室外實(shí)海腐蝕試驗(yàn)做了大量研究。美國實(shí)海腐蝕試驗(yàn)系統(tǒng)發(fā)達(dá)，南佛羅里達(dá)海水與海洋大氣腐蝕試驗(yàn)站就是世界上最著名的海洋腐蝕試驗(yàn)站之一,目前公布了52種材料16年的腐蝕數(shù)據(jù)及475種材料3年的腐蝕數(shù)據(jù)。從1976年起，前蘇聯(lián)就開始在巴倫支海沿岸的摩爾曼斯克、格魯吉亞加盟共和國黑海沿岸的巴統(tǒng)以及遠(yuǎn)東日本海沿岸的海參崴建立了3個(gè)試驗(yàn)站，針對(duì)船用部件的耐腐蝕性進(jìn)行了長達(dá)14~20年的實(shí)海腐蝕試驗(yàn)，得到了豐富的數(shù)據(jù)。二戰(zhàn)后，日本在沖繩和川崎等地進(jìn)行了最長達(dá)41年的腐蝕試驗(yàn)，為耐海洋性腐蝕鋼的開發(fā)積累了大量數(shù)據(jù)。

    2.1.2 國內(nèi)試驗(yàn)情況

    我國從1958年開始建設(shè)海水腐蝕試驗(yàn)站，20世紀(jì)80年代以前，最長只有碳鋼和低合金鋼全浸區(qū)5年的數(shù)據(jù)，其他方面基本處于空白。1981年，國家科學(xué)基金重大項(xiàng)目“材料海水腐蝕數(shù)據(jù)積累及腐蝕與防護(hù)研究”啟動(dòng)，先后完成了青島、舟山、廈門和榆林腐蝕試驗(yàn)站的組建，構(gòu)成了我國海水腐蝕試驗(yàn)網(wǎng)，代表了我國不同海域的海洋特征，并根據(jù)每個(gè)試驗(yàn)站不同的試驗(yàn)要求，針對(duì)不同腐蝕區(qū)的腐蝕行為進(jìn)行了試驗(yàn)。1983年起，針對(duì)71種材料進(jìn)行了1?2?4?8和16年5個(gè)周期的試驗(yàn)，積累了大量數(shù)據(jù)，填補(bǔ)了此類空白。近20多年來，國際間合作不斷加強(qiáng)，各國出現(xiàn)了跨洲跨國的聯(lián)合試驗(yàn)，如ISOCORRAG計(jì)劃和MICAT計(jì)劃等。

    我國海洋腐蝕研究者利用海水腐蝕試驗(yàn)網(wǎng)進(jìn)行了大量試驗(yàn)，對(duì)不同種類金屬材料在海洋環(huán)境下的腐蝕行為進(jìn)行了研究。黃桂橋等結(jié)合低碳鋼合金、銅合金、不銹鋼、鋁合金和鈦合金等多種金屬材料在青島站8~16年的腐蝕行為，對(duì)長期在海洋環(huán)境下暴露的多種金屬材料的腐蝕后的形態(tài)進(jìn)行了觀察分析，主要通過質(zhì)量法對(duì)金屬材料的腐蝕速率進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于不同腐蝕區(qū)帶的具體腐蝕行為進(jìn)行了分析和研究，取得了較多的成果和結(jié)論。劉大揚(yáng)等對(duì)3種船用鋼在榆林站全浸？潮差和飛濺條件下8年的腐蝕數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究，通過質(zhì)量法分析腐蝕速率，認(rèn)為鉻元素在陰極區(qū)上的富集影響了pH值和離子濃度，促進(jìn)了鋼的局部腐蝕。李言濤等在東營港埕島碼頭進(jìn)行了2年低合金鋼的實(shí)海試驗(yàn)，并使用穆斯堡爾譜分析法對(duì)銹層成分進(jìn)行了研究，認(rèn)為合金元素可以減少低合金鋼的腐蝕速率。

    孫虎元等通過對(duì)青島、廈門和榆林3個(gè)站點(diǎn)全浸環(huán)境下碳鋼8年暴露腐蝕數(shù)據(jù)的分析，建立了碳鋼腐蝕規(guī)律的模型。文邦偉等對(duì)鋁合金在海南萬寧海洋大氣環(huán)境下10年的腐蝕數(shù)據(jù)分析，認(rèn)為鋁合金的腐蝕量與試驗(yàn)時(shí)間大部分成冪函數(shù)關(guān)系。？舒學(xué)德等在海南萬寧對(duì)純鋅進(jìn)行了4年的實(shí)海腐蝕試驗(yàn)，認(rèn)為純鋅在熱帶海洋大氣條件下的腐蝕動(dòng)力學(xué)符合直線關(guān)系。姜麗娜等對(duì)在海洋環(huán)境下暴露20年的銅合金管的腐蝕情況進(jìn)行了研究，使用掃描電鏡、能譜分析以及激光拉曼光譜等方法分析了腐蝕形態(tài)和產(chǎn)物，研究了銅合金的腐蝕行為。王建軍等通過耐候鋼在海南萬寧海洋大氣環(huán)境下2年的實(shí)海腐蝕試驗(yàn)，對(duì)耐候鋼抵抗海洋大氣腐蝕的機(jī)理進(jìn)行了研究和分析。

    研究人員還利用室外實(shí)海腐蝕環(huán)境進(jìn)行了金屬材料力學(xué)條件下的腐蝕試驗(yàn)、魏瑞演在福建沿海不同地區(qū)選取了已經(jīng)在實(shí)海環(huán)境下暴露6~13年的Q235鋼樣，與未腐蝕的Q235鋼樣分別進(jìn)行單向拉伸試驗(yàn)，測得基本力學(xué)指標(biāo)，認(rèn)為其力學(xué)性能隨腐蝕程度的加劇而降低。劉文華等對(duì)高強(qiáng)鋼絲鋼絞線預(yù)加拉伸應(yīng)力，在實(shí)海環(huán)境進(jìn)行了3年的暴露腐蝕試驗(yàn)，腐蝕后進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，分析了應(yīng)力狀態(tài)下的海洋腐蝕行為。鄭林等在海南萬寧對(duì)LC52鋁合金進(jìn)行了實(shí)海腐蝕環(huán)境下的恒載荷加載試驗(yàn)，腐蝕環(huán)境下應(yīng)力加載256d后試樣斷裂，通過對(duì)斷口形態(tài)和成分進(jìn)行觀察分析，總結(jié)了腐蝕條件下應(yīng)力開裂的特點(diǎn)。

    此外，還有研究人員利用室外實(shí)海腐蝕環(huán)境對(duì)影響腐蝕的特定因素進(jìn)行了分析研究。梁彩鳳等通過對(duì)青島團(tuán)島和麥島2地Q235鋼2年的腐蝕試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，認(rèn)為導(dǎo)致2地腐蝕程度差異的主要原因是氯離子沉積率相差達(dá)3倍。王成章等分析了17種鋼在熱帶海域16年實(shí)海試驗(yàn)結(jié)果中的異常現(xiàn)象，認(rèn)為熱帶海洋環(huán)境下的腐蝕異常現(xiàn)象是高濕熱、高日照、高輻射和高氯離子濃度共同作用的結(jié)果。

    2.1.3 小結(jié)

    室外實(shí)海腐蝕試驗(yàn)得出的結(jié)果最為真實(shí)，最符合實(shí)際情況，數(shù)據(jù)最為準(zhǔn)確，可以如實(shí)地反應(yīng)金屬材料在海洋環(huán)境中的腐蝕行為；但是試驗(yàn)周期長、速度慢，受環(huán)境限制，耗費(fèi)大量人力物力，且不易組織。

    從國內(nèi)外的研究情況看，室外實(shí)海腐蝕試驗(yàn)周期短則1~2年，長則可達(dá)十幾年，甚至幾十年。

    2.2 室內(nèi)模擬腐蝕試驗(yàn)

    室外實(shí)海腐蝕試驗(yàn)受時(shí)間、環(huán)境和設(shè)備限制，耗費(fèi)大量人力和物力；因此，為克服上述缺點(diǎn)，室內(nèi)模擬腐蝕試驗(yàn)成為了海洋環(huán)境腐蝕試驗(yàn)的主要手段。

    它是在試驗(yàn)室條件下，運(yùn)用試驗(yàn)設(shè)備模擬海洋腐蝕環(huán)境進(jìn)行的具有一定加速性的腐蝕試驗(yàn)，這需要研制海洋環(huán)境模擬加速試驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)技術(shù)，從短期的腐蝕試驗(yàn)結(jié)果，預(yù)測在實(shí)海腐蝕環(huán)境中長期的腐蝕行為和使用壽命，縮短試驗(yàn)周期？由于室內(nèi)模擬腐蝕試驗(yàn)?zāi)茉诙虝r(shí)間內(nèi)較快地得到試驗(yàn)結(jié)果，并且通過短時(shí)間的加速試驗(yàn)，在一定程度上使推測材料長期的腐蝕行為成為可能，可便于分析研究某一個(gè)或幾個(gè)典型的環(huán)境因素對(duì)材料腐蝕的影響及其作用規(guī)律；因此，室內(nèi)加速腐蝕試驗(yàn)越來越受到重視。

    目前，國內(nèi)外對(duì)金屬材料海洋環(huán)境腐蝕的室內(nèi)加速腐蝕試驗(yàn)已經(jīng)有了較多的方法，主要有濕熱試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)、浸泡試驗(yàn)和綜合模擬試驗(yàn)等。

    2.2.1 濕熱試驗(yàn)

    濕熱試驗(yàn)是一種模擬海洋大氣區(qū)腐蝕試驗(yàn)的方法，對(duì)熱帶溫帶的海洋大氣環(huán)境可以進(jìn)行較好的模擬。根據(jù)試驗(yàn)周期內(nèi)濕熱環(huán)境是否恒定，可以分為恒定濕熱試驗(yàn)和交變濕熱試驗(yàn)。其主要方法是通過高溫和高濕條件，使金屬試樣表面凝集水分，強(qiáng)化模擬腐蝕環(huán)境，加速腐蝕。在此基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步加速腐蝕，還可以采用濕熱凝露試驗(yàn)的方法，即在試樣架內(nèi)通入冷卻水，使金屬試樣本身的溫度低于環(huán)境氣氛溫度，以利于水汽凝結(jié)，從而加速腐蝕。

    韓德盛等通過控制試驗(yàn)溫度和濕度，研究了LY12鋁合金海洋大氣環(huán)境中的初期腐蝕行為，分析了溫度和濕度對(duì)腐蝕行為的影響。徐乃欣等使用疏松多孔和透氣性好的鏡頭紙緊貼試樣表面，從而改善了表面水膜均勻性，取得了較好的效果？由于濕熱試驗(yàn)在金屬試樣表面形成的水膜不均勻，雖有方法可以改善，但仍有較大局限性，不及鹽霧試驗(yàn)更為常用。。

    2.2.2 鹽霧試驗(yàn)

    鹽霧試驗(yàn)是最主要的模擬海洋大氣區(qū)和飛濺區(qū)腐蝕環(huán)境的方法，也可以用來模擬其他腐蝕區(qū)的腐蝕環(huán)境。鹽霧試驗(yàn)最早由J?A?Capp于1914年提出[41],1962年美國材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)（ASTM）正式制定了3種鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（ASTM-B117），經(jīng)歷年修訂，成為各國鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的主要參考對(duì)象。我國于1986年參照ASTM-B117提出了鹽霧試驗(yàn)國家標(biāo)準(zhǔn)，又于1997年進(jìn)行了修訂。鹽霧試驗(yàn)可以分為中性鹽霧試驗(yàn)、醋酸鹽霧試驗(yàn)（AASS）和醋酸氯化銅鹽霧試驗(yàn)（CASS）。

    S.B.Lyon等認(rèn)為干濕交替方法有更好的相關(guān)性，提出了帶有干燥過程的周期鹽霧試驗(yàn)，可更真實(shí)地再現(xiàn)自然環(huán)境，更接近實(shí)際環(huán)境。通過鹽霧試驗(yàn)可以對(duì)金屬材料進(jìn)行性能試驗(yàn)，但不能預(yù)測材料在某一實(shí)際使用環(huán)境中的壽命。董超芳等通過連續(xù)鹽霧試驗(yàn)，研究了7A04鋁合金在海洋大氣環(huán)境中的腐蝕初期規(guī)律，表明氯離子對(duì)腐蝕有顯著的加速作用。楊帆等對(duì)0359鋁合金進(jìn)行連續(xù)鹽霧試驗(yàn)，并將試驗(yàn)結(jié)果與海南萬寧實(shí)海試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，分析了氯離子濃度對(duì)腐蝕的影響。

    2.2.3 浸泡試驗(yàn)

    浸泡試驗(yàn)是對(duì)有海水浸泡的腐蝕區(qū)進(jìn)行模擬的試驗(yàn)方法，一定條件下的浸泡試驗(yàn)也可以用來模擬海洋大氣區(qū)和飛濺區(qū)的腐蝕環(huán)境。ASTM 已經(jīng)建立了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)（ASTM-G31），我國也建立了GB5776-1986?GB/T 10124-1988和GB/T 19746-2005等試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)腐蝕介質(zhì)是否流動(dòng)，可以分為靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。由于強(qiáng)腐蝕體系中腐蝕劑消耗過快，腐蝕產(chǎn)物積累過多，需要根據(jù)具體的腐蝕條件使用腐蝕介質(zhì)流動(dòng)的動(dòng)態(tài)浸泡試驗(yàn)，而靜態(tài)浸泡試驗(yàn)也需要在若干試驗(yàn)周期后更換腐蝕介質(zhì)。

    根據(jù)環(huán)境的變化可以分為全浸試驗(yàn)、半浸試驗(yàn)和間浸試驗(yàn)、全浸試驗(yàn)是將試樣完全浸泡入溶液的試驗(yàn)，方法簡便、易于實(shí)施；半浸試驗(yàn)是把試樣部分浸入溶液，氣/液相交界長期保持在固定位置造成腐蝕的方法，多用于模擬海洋飛濺區(qū)和潮差區(qū)的腐蝕環(huán)境；間浸試驗(yàn)是間斷浸泡試驗(yàn)，以試樣交替浸泡在溶液中和暴露在空氣中來實(shí)現(xiàn)干濕交替，不僅可以模擬海洋大氣區(qū)的腐蝕環(huán)境，也可對(duì)海洋飛濺區(qū)和海水潮差區(qū)的腐蝕環(huán)境進(jìn)行模擬，重現(xiàn)了金屬表面浸潤、潮濕和干燥等不同狀態(tài)。間浸試驗(yàn)結(jié)果和干濕交替頻率、溫度以及濕度密切相關(guān)，一般試驗(yàn)過程中干濕交替頻率不變，在空氣中暴露時(shí)，可根據(jù)具體要求使用干燥熱風(fēng)吹干以加快干燥。一般通過試樣的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)間浸條件，而不采用液面升降的方式。

    查小琴通過全浸試驗(yàn)和間浸試驗(yàn)，對(duì)10NiCrMo鋼的海洋腐蝕進(jìn)行了研究，對(duì)比分析了人工海水和3?5%氯化鈉溶液2種腐蝕介質(zhì)的腐蝕結(jié)果。黃彥良等取膠州灣海底泥土，在試驗(yàn)室將Q235鋼樣浸泡在飽和海水環(huán)境下進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)，模擬了海底泥土區(qū)的腐蝕。李光福等等選取預(yù)加裂紋的高強(qiáng)鋼試樣進(jìn)行全浸試驗(yàn)，分析了海洋環(huán)境下鋼材料應(yīng)力腐蝕的影響因素。陳惠玲等在進(jìn)行碳鋼全浸試驗(yàn)的同時(shí)，對(duì)氯化鈉溶液的pH值進(jìn)行控制，分析了海洋環(huán)境下pH值對(duì)腐蝕的影響。

    2.2.4 綜合模擬試驗(yàn)

    材料在自然環(huán)境中受到的是多種復(fù)雜因素的綜合作用，若要更真實(shí)地再現(xiàn)材料在自然環(huán)境中的腐蝕，必須盡可能地將多種環(huán)境因素綜合考慮。近幾年，室內(nèi)模擬腐蝕試驗(yàn)方法向多因子復(fù)合試驗(yàn)方向發(fā)展，即綜合模擬試驗(yàn)。如日本利用GASS試驗(yàn)機(jī)改裝成復(fù)合試驗(yàn)機(jī)，可進(jìn)行潮濕、噴霧、通腐蝕性氣體及干燥的循環(huán)試驗(yàn)。美國Q-PANEL公司制造的Q-FOG循環(huán)腐蝕試驗(yàn)機(jī)可進(jìn)行鹽霧、干燥和有規(guī)則停頓等循環(huán)試驗(yàn)。北京航空材料研究所研制了8因子加速試驗(yàn)裝置，已成功應(yīng)用于18種標(biāo)準(zhǔn)腐蝕試驗(yàn)中，與戶外數(shù)據(jù)相比，具有良好的一致性。 自行專門設(shè)計(jì)的模擬試驗(yàn)裝置還可以通過造浪來模擬實(shí)海環(huán)境下的沖擊因素。

    郭曉軍等和郭稚弧等都分別設(shè)計(jì)了具有攪拌海水或人工造浪的海洋飛濺區(qū)模擬試驗(yàn)裝置，可以對(duì)多個(gè)腐蝕區(qū)的腐蝕環(huán)境進(jìn)行模擬。陳家才等在鹽霧試驗(yàn)箱的基礎(chǔ)上自行設(shè)計(jì)了飛濺模擬裝置，有效地模擬了海洋飛濺區(qū)的腐蝕，北京科技大學(xué)、浙江大學(xué)和青島理工大學(xué)也曾利用干濕循環(huán)的原理，專門研制了模擬潮差區(qū)環(huán)境的試驗(yàn)設(shè)備。穆鑫等自制了模擬海潮的試驗(yàn)裝置，并在該裝置中進(jìn)行了低碳鋼長尺掛片腐蝕試驗(yàn)、周玲玲進(jìn)行了天然海水、人造海水和不同氯化鈉濃度的5種溶液的模擬腐蝕試驗(yàn)，結(jié)果表明，用天然海水的模擬性和試驗(yàn)重現(xiàn)性最佳。

    室內(nèi)模擬腐蝕試驗(yàn)適用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，不受實(shí)際場地環(huán)境的影響，但是得到的結(jié)果卻往往受限制于試驗(yàn)方法，具有一定的局限性、海洋環(huán)境腐蝕是一個(gè)復(fù)雜的過程，是多因素綜合作用的結(jié)果，1種室內(nèi)模擬腐蝕試驗(yàn)一般只可研究某一個(gè)或幾個(gè)典型的因素對(duì)腐蝕的影響及其作用規(guī)律。B.Boelen等認(rèn)為盡管存在許多相關(guān)數(shù)據(jù)，但由于缺乏對(duì)不同腐蝕因素作用的認(rèn)識(shí)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)腐蝕機(jī)制的信息，沒有任何加速試驗(yàn)?zāi)軠?zhǔn)確地重現(xiàn)自然環(huán)境下的腐蝕情況；盡管如此，室內(nèi)模擬腐蝕試驗(yàn)依然是最有力的試驗(yàn)手段。

    室內(nèi)模擬腐蝕試驗(yàn)應(yīng)滿足模擬性、加速性和重現(xiàn)性3個(gè)基本條件，直接影響到室內(nèi)模擬腐蝕試驗(yàn)結(jié)果和室外實(shí)海腐蝕試驗(yàn)結(jié)果的相關(guān)性。相關(guān)性研究涉及了腐蝕因素、腐蝕過程、腐蝕機(jī)理、試驗(yàn)設(shè)備和腐蝕預(yù)測等方面的內(nèi)容，提高2種試驗(yàn)的相關(guān)性是室內(nèi)模擬腐蝕試驗(yàn)的發(fā)展方向。

    3 結(jié)語

     最真實(shí)直接的金屬材料海洋腐蝕試驗(yàn)方法當(dāng)屬室外實(shí)海腐蝕試驗(yàn)；但能夠有效地模擬并實(shí)現(xiàn)加速腐蝕的室內(nèi)模擬腐蝕試驗(yàn)，對(duì)研究金屬材料的海洋腐蝕規(guī)律也是具有重要意義的。目前，雖然有較多的研究人員已經(jīng)進(jìn)行了大量的室內(nèi)模擬腐蝕試驗(yàn)；但試驗(yàn)中對(duì)不同腐蝕區(qū)的區(qū)分度不高，大多籠統(tǒng)稱之為海洋環(huán)境腐蝕模擬試驗(yàn)，無法對(duì)應(yīng)某一具體的腐蝕區(qū)，試驗(yàn)方法也缺乏系統(tǒng)性。

    未來的試驗(yàn)方法研究應(yīng)該在當(dāng)前室內(nèi)模擬腐蝕試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，向以下幾個(gè)方向發(fā)展：1）利用2種試驗(yàn)的相關(guān)性，進(jìn)一步對(duì)各腐蝕區(qū)設(shè)計(jì)有針對(duì)性的室內(nèi)加速腐蝕試驗(yàn)；2）制定出系統(tǒng)的，涵蓋不同海域。不同季節(jié)和不同腐蝕區(qū)的室內(nèi)模擬腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)；3）利用已經(jīng)積累的室外實(shí)海腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫并不斷完善；4）利用計(jì)算機(jī)技術(shù)開發(fā)計(jì)算機(jī)仿真試驗(yàn)系統(tǒng)，將腐蝕試驗(yàn)通過虛擬仿真的方式在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行。

更多關(guān)于材料方面、材料腐蝕控制、材料科普等方面的國內(nèi)外最新動(dòng)態(tài)，我們網(wǎng)站會(huì)不斷更新。希望大家一直關(guān)注中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)http://www.ecorr.org

責(zé)任編輯：王元

《中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)電子期刊》征訂啟事
投稿聯(lián)系：編輯部
電話：010-62313558-806
郵箱：fsfhzy666@163.com
中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)官方 QQ群：140808414