鋼結構腐蝕的本質，是鋼材的元素鐵被氧化失去電子變成鐵銹的過程，鋼結構的腐蝕對結構的承載力及耐久性影響很大，因此，鋼結構的腐蝕損傷檢測就顯得尤為重要，本文主要從電化學和熱力學兩個方面介紹了鋼結構在海洋環境中的腐蝕損傷機理，并對目前常用的腐蝕損傷檢測方法的優缺點做了總結。

    1 海洋環境下鋼的電化學腐蝕機理

    海洋環境是根據海洋所處的不同的物理狀態來劃分的，一般可分成大氣區、浪濺區、變動區、水下區以及泥下區。在這五個區域中鋼結構都會有電化學腐蝕發生。鋼鐵是鐵元素和滲碳體的混合物，鐵元素和滲碳體因為電位的不同，分別構成了微電池的陰陽兩極，進而產生電流。

    由于電位差的作用，在陽極區，鐵素體變成鐵離子進入溶液：

    在陰極區，陽極區的電子被溶液中的某些物質所吸收。

    鐵離子與氫氧根離子相結合，生成氫氧化亞鐵：

    氫氧化亞鐵是初步腐蝕的產物，當進一步反應時，會轉變為氫氧化鐵：

    當在充足的氧氣供應條件下，這個腐蝕過程會一直進行，直至成為鐵銹為止。圖1 為鋼腐蝕機理圖。

    2 海洋環境下鋼腐蝕的熱力學機理

    鋼結構腐蝕過程的反應趨向與化學系統的平衡態變化有關，因此可以用吉布斯自由能（（ΔG）T·P）判據來描述，吉式自由能越負，表明反應的驅動力越大，反應發生的傾向越大即：（ΔG）T·P<0，腐蝕自發發生；（ΔG）T·P=0，則處于平衡穩定態；（ΔG）T·P>0，腐蝕不自發發生。

鐵礦石生成鋼的過程的化學反應式表示如下：

    該反應過程中需要大量的能量，因此生成的最終產物是不穩定的，根據能量回歸原理，當其暴露于潮濕及有氧的環境中，將會還原成原來的形態：

    鋼結構腐蝕過程的反應趨向與化學系統的平衡態變化有關，因此可以用吉布斯自由能（（ΔG）T·P）判據來描述，吉式自由能越負，表明反應的驅動力越大，反應發生的傾向越大即：（ΔG）T·P<0，腐蝕自發發生；（ΔG）T·P=0，則處于平衡穩定態；（ΔG）T·P>0，腐蝕不自發發生。

    可以通過反應中各物質的化學位計算，可以獲得吉式自由能：

    因此我們可以將公式做以下變換來判斷腐蝕發生與否

    3 常用的損傷檢測方法

    目前，對于鋼結構腐蝕檢測技術的研究處于迅速發展的階段。腐蝕檢測的方法可分為非電化學檢測方法和電化學檢測方法兩大類，其中前者包括：表觀檢查法、超聲波法、渦流法、聲發射法等等；后者包括線性極化法、交流阻抗法、電化學噪聲法等等。本文在這里對各種檢測方法的優缺點做了總結。見表1。

    4 結論

    不同類型的海洋環境，其對結構所造成的損傷是各不相同的。與環境的腐蝕性，結構的已使用時間及腐蝕性介質的種類有著密切的關系，目前已有的各類腐蝕檢測技術很多，但在實際應用中，仍有其一定的局限性及問題，有待進一步的研究。

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責任編輯：王元

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