第4章海洋腐蝕

1、第四章 海洋腐蝕一、海水中的腐蝕因素一、海水中的腐蝕因素 海水是最豐富的天然電解質(zhì)溶液，通常海水中的含鹽海水是最豐富的天然電解質(zhì)溶液，通常海水中的含鹽量為量為3.23.75%(港口因有淡水稀釋，鹽度可能低達(dá)港口因有淡水稀釋，鹽度可能低達(dá)1.0%)，海水中的海水中的pH值為值為88.2之間。之間。 在海水中影響金屬腐蝕的因素在海水中影響金屬腐蝕的因素可分為化學(xué)因素、物理可分為化學(xué)因素、物理因素和生物因素三大類，這些因素是互相關(guān)聯(lián)且互相有影因素和生物因素三大類，這些因素是互相關(guān)聯(lián)且互相有影響的響的?；瘜W(xué)因素化學(xué)因素物理因素物理因素生物因素生物因素溶解的氣體溶解的氣體氧氣氧氣二氧化碳二氧化碳化學(xué)平衡

2、化學(xué)平衡鹽含量鹽含量(氯離子，溴離子和碘氯離子，溴離子和碘離子，硫酸根離子離子，硫酸根離子，鎂離子等，鎂離子等)pH值值碳酸鹽溶解狀況碳酸鹽溶解狀況流動(dòng)速度流動(dòng)速度氣泡氣泡海水中懸浮物海水中懸浮物沖擊和劃傷沖擊和劃傷溫度溫度壓力壓力風(fēng)力風(fēng)力污損生物污損生物 藻類藻類藤壺等附著動(dòng)物藤壺等附著動(dòng)物海中植物的生活海中植物的生活產(chǎn)生氧氣產(chǎn)生氧氣消耗二氧化碳消耗二氧化碳海中動(dòng)物的生活海中動(dòng)物的生活 消耗氧氣消耗氧氣 發(fā)生二氧化碳發(fā)生二氧化碳海中微生物的生活海中微生物的生活 產(chǎn)生硫化氫產(chǎn)生硫化氫產(chǎn)生有機(jī)酸產(chǎn)生有機(jī)酸在海水中影響腐蝕的因素在海水中影響腐蝕的因素 二、海鹽腐蝕二、海鹽腐蝕 如果海上或近海的設(shè)備

3、被海水所濕潤(rùn)，然后再干燥，如果海上或近海的設(shè)備被海水所濕潤(rùn)，然后再干燥，則白色的海鹽結(jié)晶就會(huì)留在它的表面。這種海鹽內(nèi)含氯化則白色的海鹽結(jié)晶就會(huì)留在它的表面。這種海鹽內(nèi)含氯化鈣等吸濕性鹽類，故其吸濕性遠(yuǎn)超過(guò)純氯化鈉，因而海鹽鈣等吸濕性鹽類，故其吸濕性遠(yuǎn)超過(guò)純氯化鈉，因而海鹽能經(jīng)常吸收空氣中的水分，使其表面保持潮濕，即使在干能經(jīng)常吸收空氣中的水分，使其表面保持潮濕，即使在干燥的季節(jié)中也是難免，這種晶體表面的濕存水是高濃度的燥的季節(jié)中也是難免，這種晶體表面的濕存水是高濃度的鹽溶液，此時(shí)的氧氣濃度也比海水中高得多，所以這種海鹽溶液，此時(shí)的氧氣濃度也比海水中高得多，所以這種海鹽腐蝕比一般海水浸漬腐蝕嚴(yán)重

4、得多鹽腐蝕比一般海水浸漬腐蝕嚴(yán)重得多。 三、海上腐蝕環(huán)境的分區(qū)三、海上腐蝕環(huán)境的分區(qū) 海洋環(huán)境的腐蝕情況可分五大區(qū)，即海上大氣區(qū)、海洋環(huán)境的腐蝕情況可分五大區(qū)，即海上大氣區(qū)、飛濺區(qū)飛濺區(qū)(或飛沫區(qū)或飛沫區(qū))、潮差區(qū)、全浸區(qū)和海底土壤區(qū)五部分。、潮差區(qū)、全浸區(qū)和海底土壤區(qū)五部分。海上腐蝕環(huán)境的分區(qū)海上腐蝕環(huán)境的分區(qū) n1)海上大氣區(qū)：指高出海平面海上大氣區(qū)：指高出海平面2米以上的部分，波浪打不米以上的部分，波浪打不到，潮水不能淹沒(méi)的地方。它的腐蝕因素雖然和內(nèi)陸的大到，潮水不能淹沒(méi)的地方。它的腐蝕因素雖然和內(nèi)陸的大氣腐蝕相類似氣腐蝕相類似(如空氣中的氧氣和日光等如空氣中的氧氣和日光等)，但海上的濕

5、度，但海上的濕度通常高于大陸，還存在著通常高于大陸，還存在著“氣溶膠氣溶膠”形式的鹽霧形式的鹽霧(見(jiàn)上節(jié)見(jiàn)上節(jié))，故其腐蝕環(huán)境比一般的大氣腐蝕要嚴(yán)重些。鋼鐵腐蝕速度故其腐蝕環(huán)境比一般的大氣腐蝕要嚴(yán)重些。鋼鐵腐蝕速度約為約為2070微米微米/年年(荷蘭荷蘭)。n2)飛濺區(qū)飛濺區(qū)(飛沫區(qū)飛沫區(qū))：指高出海平面：指高出海平面02米的部分，經(jīng)常受米的部分，經(jīng)常受海水波浪飛沫沖擊的地區(qū)。由于在飛濺區(qū)，氧氣的供應(yīng)十海水波浪飛沫沖擊的地區(qū)。由于在飛濺區(qū)，氧氣的供應(yīng)十分充足，氧氣的去極化作用促進(jìn)了鋼的腐蝕，同時(shí)，浪花分充足，氧氣的去極化作用促進(jìn)了鋼的腐蝕，同時(shí)，浪花的沖擊有力地破壞了保護(hù)膜的沖擊有力地破壞了保

6、護(hù)膜(干濕交替干濕交替)，故此處是腐蝕最，故此處是腐蝕最嚴(yán)重的部分嚴(yán)重的部分(圖中的第一最大值圖中的第一最大值)。碳鋼的平均腐蝕速度可。碳鋼的平均腐蝕速度可達(dá)達(dá)500微米微米/年，約為全浸區(qū)的年，約為全浸區(qū)的5倍。倍。n3)潮差區(qū)：即在漲潮時(shí)浸在水下，在落潮時(shí)在水線上的地潮差區(qū)：即在漲潮時(shí)浸在水下，在落潮時(shí)在水線上的地區(qū)。從理論上說(shuō)，海水平面由于氧氣的供應(yīng)不均勻，在水區(qū)。從理論上說(shuō)，海水平面由于氧氣的供應(yīng)不均勻，在水面上下造成了氧氣濃差，水線上下形成大型的氧氣濃差電面上下造成了氧氣濃差，水線上下形成大型的氧氣濃差電池。空氣中部分氧氣供應(yīng)最充分，故為陰極，受到保護(hù)，池?？諝庵胁糠盅鯕夤?yīng)最充分，

7、故為陰極，受到保護(hù)，腐蝕較小腐蝕較小(曲線中的極小值曲線中的極小值)；恰好浸在海水線下的部分為；恰好浸在海水線下的部分為陽(yáng)極，腐蝕極其嚴(yán)重陽(yáng)極，腐蝕極其嚴(yán)重(圖中的第二極大值圖中的第二極大值)。但因海浪和風(fēng)。但因海浪和風(fēng)的沖擊，干濕邊界瞬即變化，故總的來(lái)說(shuō)，這部分的沖擊，干濕邊界瞬即變化，故總的來(lái)說(shuō)，這部分(從海從海平面到海平面下約平面到海平面下約1米的地方米的地方)也是腐蝕比較嚴(yán)重的地區(qū)之也是腐蝕比較嚴(yán)重的地區(qū)之一。鋼鐵腐蝕速度可達(dá)一。鋼鐵腐蝕速度可達(dá)120270微米微米/年年(荷蘭荷蘭)。n4)全浸區(qū)：這部分的腐蝕受到海中溶解氧氣，鹽濃度，流全浸區(qū)：這部分的腐蝕受到海中溶解氧氣，鹽濃度，流

8、速，水溫，海生物，速，水溫，海生物，pH值和流砂的影響，它又可分為三值和流砂的影響，它又可分為三個(gè)區(qū)域：個(gè)區(qū)域： 淺海區(qū)。為自海面至海平面下淺海區(qū)。為自海面至海平面下50米處，因溶解氧氣濃度米處，因溶解氧氣濃度較高，故腐蝕較嚴(yán)重。較高，故腐蝕較嚴(yán)重。 中等深度區(qū)。為海平面下中等深度區(qū)。為海平面下50200米處，腐蝕程度中等。米處，腐蝕程度中等。 深海區(qū)。為海平面下深海區(qū)。為海平面下200米以上，因溶解氧氣濃度較低，米以上，因溶解氧氣濃度較低，故程度較小。此三區(qū)的鋼材平均腐蝕速度為故程度較小。此三區(qū)的鋼材平均腐蝕速度為2690微米微米/年。年。n5)海底土壤區(qū)：受到細(xì)菌腐蝕及污染的土壤堆積腐蝕，

9、腐海底土壤區(qū)：受到細(xì)菌腐蝕及污染的土壤堆積腐蝕，腐蝕情況比較和緩。鋼材腐蝕速度為蝕情況比較和緩。鋼材腐蝕速度為15微米微米/年。年。 在海洋環(huán)境中，除了全面腐蝕在海洋環(huán)境中，除了全面腐蝕(或均勻腐蝕或均勻腐蝕)外，金屬外，金屬還會(huì)遭受各種形式的局部腐蝕，如點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、空蝕、還會(huì)遭受各種形式的局部腐蝕，如點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、空蝕、電偶腐蝕、電蝕、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂和腐蝕疲勞等。電偶腐蝕、電蝕、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂和腐蝕疲勞等。一、點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕一、點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕1點(diǎn)蝕的概念點(diǎn)蝕的概念 點(diǎn)蝕又稱孔蝕，是在金屬表面產(chǎn)生小孔的一種局部腐點(diǎn)蝕又稱孔蝕，是在金屬表面產(chǎn)生小孔的一種局部腐蝕形態(tài)。蝕形態(tài)。 點(diǎn)蝕機(jī)理示意圖點(diǎn)

10、蝕機(jī)理示意圖 各種金屬的點(diǎn)蝕特性各種金屬的點(diǎn)蝕特性金屬名稱金屬名稱點(diǎn)蝕特性點(diǎn)蝕特性 鋅、鋁和鋼鐵鋅、鋁和鋼鐵 點(diǎn)蝕不嚴(yán)重，只不過(guò)是全面腐蝕時(shí)形成的點(diǎn)蝕不嚴(yán)重，只不過(guò)是全面腐蝕時(shí)形成的一些膚淺的凹穴，但有氧化膜黑鐵板等則一些膚淺的凹穴，但有氧化膜黑鐵板等則可以發(fā)生嚴(yán)重的點(diǎn)蝕可以發(fā)生嚴(yán)重的點(diǎn)蝕 鑄鐵、鋁合金、黃銅和錳合鑄鐵、鋁合金、黃銅和錳合金金 無(wú)點(diǎn)蝕問(wèn)題，但在海水中存在合金選擇腐無(wú)點(diǎn)蝕問(wèn)題，但在海水中存在合金選擇腐蝕問(wèn)題蝕問(wèn)題 奧氏體鑄鐵、鎳鋁青銅、炮奧氏體鑄鐵、鎳鋁青銅、炮銅、銅鎳合金、銅、加砷等銅、銅鎳合金、銅、加砷等阻蝕劑的鋁黃銅、鉛阻蝕劑的鋁黃銅、鉛 無(wú)點(diǎn)蝕，或點(diǎn)蝕問(wèn)題不大無(wú)點(diǎn)蝕，或點(diǎn)

11、蝕問(wèn)題不大 蒙乃爾合金蒙乃爾合金400、304不銹鋼、不銹鋼、鎳、鎳鉻合金、鎳、鎳鉻合金、316不銹鋼、不銹鋼、蒙乃爾合金、蒙乃爾合金、825型合金、型合金、20型合金型合金 點(diǎn)蝕是這些金屬腐蝕的主要形式，這里說(shuō)點(diǎn)蝕是這些金屬腐蝕的主要形式，這里說(shuō)明了易發(fā)生點(diǎn)蝕的順序，即蒙乃爾合金明了易發(fā)生點(diǎn)蝕的順序，即蒙乃爾合金400最易于發(fā)生點(diǎn)蝕，最易于發(fā)生點(diǎn)蝕，304不銹鋼次之不銹鋼次之，最，最后面后面3種金屬鉆蝕傾向最小，對(duì)于后面的金種金屬鉆蝕傾向最小，對(duì)于后面的金屬，用陰極保護(hù)法能更有效地防止點(diǎn)蝕屬，用陰極保護(hù)法能更有效地防止點(diǎn)蝕 C型合金、型合金、625合金、鎳鉻鉬合金、鎳鉻鉬合金、鈦合金、鈦 基

12、本不發(fā)生點(diǎn)蝕和其他腐蝕基本不發(fā)生點(diǎn)蝕和其他腐蝕2不銹鋼的點(diǎn)蝕不銹鋼的點(diǎn)蝕 不銹鋼表面的硬質(zhì)氧化膜發(fā)生開(kāi)裂處可以看作是一個(gè)不銹鋼表面的硬質(zhì)氧化膜發(fā)生開(kāi)裂處可以看作是一個(gè)電池電池(腐蝕電池腐蝕電池)，氯離子是一種驅(qū)動(dòng)力，水中的氯離子濃，氯離子是一種驅(qū)動(dòng)力，水中的氯離子濃度愈高，在陰極和陽(yáng)極非常靠近的條件下，這樣高的電壓度愈高，在陰極和陽(yáng)極非?？拷臈l件下，這樣高的電壓可導(dǎo)致陽(yáng)極迅速溶解?？蓪?dǎo)致陽(yáng)極迅速溶解。 不銹鋼的表面有活性態(tài)或鈍化態(tài)之分。其表面暴露出不銹鋼的表面有活性態(tài)或鈍化態(tài)之分。其表面暴露出金屬，則為活性態(tài)；若表面覆蓋著韌性的氧化膜，則稱為金屬，則為活性態(tài)；若表面覆蓋著韌性的氧化膜，則稱為

13、鈍化態(tài)。在金屬電位序表中，不銹鋼位于較鈍化態(tài)。在金屬電位序表中，不銹鋼位于較“賤賤”的位置的位置上上(電位較低或較負(fù)電位較低或較負(fù))，故活性態(tài)時(shí)易于腐蝕；而在鈍態(tài)時(shí)，故活性態(tài)時(shí)易于腐蝕；而在鈍態(tài)時(shí)，則較則較“貴貴”(電位較高電位較高)。如果此時(shí)有足夠的氧氣，不銹鋼如果此時(shí)有足夠的氧氣，不銹鋼中的鉻還是會(huì)很快氧化，形成氧化鉻保護(hù)膜，于是由活性中的鉻還是會(huì)很快氧化，形成氧化鉻保護(hù)膜，于是由活性態(tài)重新變?yōu)殁g化態(tài)，即使鈍化膜破裂也不會(huì)引起點(diǎn)蝕。故態(tài)重新變?yōu)殁g化態(tài)，即使鈍化膜破裂也不會(huì)引起點(diǎn)蝕。故只有缺氧條件下，才會(huì)在裂口只有缺氧條件下，才會(huì)在裂口(點(diǎn)蝕胚點(diǎn)蝕胚)處引起點(diǎn)蝕處引起點(diǎn)蝕。3點(diǎn)蝕試驗(yàn)法點(diǎn)蝕試

14、驗(yàn)法 抗點(diǎn)蝕的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)法是把橡膠帶繞在不銹鋼樣板上抗點(diǎn)蝕的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)法是把橡膠帶繞在不銹鋼樣板上(隔絕氧氣隔絕氧氣)，浸在含少量硫酸的三氯化鐵水溶液中，低級(jí)，浸在含少量硫酸的三氯化鐵水溶液中，低級(jí)的不銹鋼在幾小時(shí)內(nèi)就會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕。的不銹鋼在幾小時(shí)內(nèi)就會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕。 4鉬的抗點(diǎn)蝕作用鉬的抗點(diǎn)蝕作用 在不銹鋼中，添加少量鉬能有效地抵抗點(diǎn)蝕和縫隙腐在不銹鋼中，添加少量鉬能有效地抵抗點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕。蝕。5點(diǎn)蝕的臨界溫度點(diǎn)蝕的臨界溫度 對(duì)于不銹鋼來(lái)說(shuō)，存在著一個(gè)對(duì)于不銹鋼來(lái)說(shuō)，存在著一個(gè)臨界點(diǎn)蝕溫度臨界點(diǎn)蝕溫度(CPT)，如果低于這個(gè)溫度，即使在最易發(fā)生點(diǎn)蝕的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，如果低于這個(gè)溫度，即使在最易發(fā)生點(diǎn)蝕

15、的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，也不會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕。也不會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕。 CPT()= 5 + 7 %Mo6硫和其他雜質(zhì)對(duì)點(diǎn)蝕的影響硫和其他雜質(zhì)對(duì)點(diǎn)蝕的影響 不銹鋼中的有害雜質(zhì)硫，能促進(jìn)點(diǎn)蝕不銹鋼中的有害雜質(zhì)硫，能促進(jìn)點(diǎn)蝕。硫可。硫可阻止點(diǎn)蝕中活化的表面鈍化，阻止點(diǎn)蝕中活化的表面鈍化，而鉬則能促進(jìn)這種而鉬則能促進(jìn)這種鈍化作用鈍化作用。n點(diǎn)蝕的形成可以被劃分為三階段點(diǎn)蝕的形成可以被劃分為三階段： 可溶性雜質(zhì)的溶解，而留下微型空腔；可溶性雜質(zhì)的溶解，而留下微型空腔； 氯離子在擇優(yōu)的幾何條件下氯離子在擇優(yōu)的幾何條件下(例如空腔有足夠例如空腔有足夠的深度的深度)，在微型空腔中聚集，在微型空腔中聚集(點(diǎn)蝕醞釀階段點(diǎn)蝕醞釀階段)

16、； 點(diǎn)蝕的引發(fā)和生長(zhǎng)階段。點(diǎn)蝕的引發(fā)和生長(zhǎng)階段。 點(diǎn)蝕存在著特種臨界電位點(diǎn)蝕存在著特種臨界電位。自從。自從1937年以來(lái)，點(diǎn)蝕年以來(lái)，點(diǎn)蝕電位就被用來(lái)闡述特種局部腐蝕機(jī)理的關(guān)鍵。電位就被用來(lái)闡述特種局部腐蝕機(jī)理的關(guān)鍵。n點(diǎn)蝕的臨界電位有二：點(diǎn)蝕的臨界電位有二： 其一是其一是點(diǎn)蝕電位點(diǎn)蝕電位Vc，是兩個(gè)電位中比較是兩個(gè)電位中比較“貴貴”的一個(gè)。的一個(gè)。當(dāng)電位超過(guò)了當(dāng)電位超過(guò)了Vc，腐蝕電流就突然上升，標(biāo)志著點(diǎn)蝕引發(fā)，腐蝕電流就突然上升，標(biāo)志著點(diǎn)蝕引發(fā)，點(diǎn)蝕孔開(kāi)始不斷加深。點(diǎn)蝕孔開(kāi)始不斷加深。 其二是其二是點(diǎn)蝕胚電位點(diǎn)蝕胚電位E2，是兩個(gè)電位中比較是兩個(gè)電位中比較“賤賤”的一的一個(gè)。當(dāng)電位超過(guò)了個(gè)

17、。當(dāng)電位超過(guò)了E2，不銹鋼的表面保護(hù)膜破裂。，不銹鋼的表面保護(hù)膜破裂。鋼材鋼材大片溶液大片溶液大片大片pH值值局部陽(yáng)極局部陽(yáng)極局部局部pH值值不銹鋼不銹鋼海水海水8.3縫隙縫隙2.3304不銹鋼不銹鋼海水海水8.2縫隙縫隙1.2-2.0(393天天)430不銹鋼不銹鋼3%氯化鈉氯化鈉6.0緩沖緩沖縫隙縫隙4.0(214天天)316不銹鋼不銹鋼3.5%氯化鈉氯化鈉7模擬法，縫隙人造點(diǎn)蝕坑，定電勢(shì)模擬法，縫隙人造點(diǎn)蝕坑，定電勢(shì)0.1安小時(shí)安小時(shí)/厘米厘米24.75(35小時(shí)小時(shí))304L*不銹鋼不銹鋼0.5N氯化鈉氯化鈉105.4模擬法，縫隙人造點(diǎn)蝕坑，定電勢(shì)模擬法，縫隙人造點(diǎn)蝕坑，定電勢(shì)0.1安

18、小時(shí)安小時(shí)/厘米厘米20.60.8316L不銹鋼不銹鋼同上同上5.4模擬法，縫隙人造點(diǎn)蝕坑，定電勢(shì)模擬法，縫隙人造點(diǎn)蝕坑，定電勢(shì)0.1安小時(shí)安小時(shí)/厘米厘米20.060.1718Cr-16Ni-5Mo同上同上5.4模擬法，縫隙人造點(diǎn)蝕坑，定電勢(shì)模擬法，縫隙人造點(diǎn)蝕坑，定電勢(shì)0.1安小時(shí)安小時(shí)/厘米厘米20.130.08430不銹鋼不銹鋼0.1N氯化鈉氯化鈉(室溫室溫)7模擬法，縫隙人造點(diǎn)蝕坑，定電勢(shì)模擬法，縫隙人造點(diǎn)蝕坑，定電勢(shì)0.1安小時(shí)安小時(shí)/厘米厘米22.3304不銹鋼不銹鋼同上同上7模擬法，縫隙人造點(diǎn)蝕坑，定電勢(shì)模擬法，縫隙人造點(diǎn)蝕坑，定電勢(shì)0.1安小時(shí)安小時(shí)/厘米厘米22 9點(diǎn)蝕孔內(nèi)

19、外的質(zhì)量遷移點(diǎn)蝕孔內(nèi)外的質(zhì)量遷移 質(zhì)量遷移理論已經(jīng)用來(lái)闡明質(zhì)量遷移理論已經(jīng)用來(lái)闡明局部腐蝕現(xiàn)象，如點(diǎn)蝕，縫隙腐局部腐蝕現(xiàn)象，如點(diǎn)蝕，縫隙腐蝕和腐蝕性開(kāi)裂現(xiàn)象。蝕和腐蝕性開(kāi)裂現(xiàn)象。在點(diǎn)蝕孔在點(diǎn)蝕孔擴(kuò)展過(guò)程中，孔內(nèi)外總氯化物濃擴(kuò)展過(guò)程中，孔內(nèi)外總氯化物濃度之差正比于點(diǎn)蝕孔的半徑和在度之差正比于點(diǎn)蝕孔的半徑和在點(diǎn)蝕孔壁上的真實(shí)電流密度。點(diǎn)蝕孔壁上的真實(shí)電流密度。 在生長(zhǎng)中點(diǎn)蝕孔內(nèi)外的總鹽度濃度在生長(zhǎng)中點(diǎn)蝕孔內(nèi)外的總鹽度濃度差可近似地表達(dá)為：差可近似地表達(dá)為： 點(diǎn)蝕孔內(nèi)外的質(zhì)量遷移點(diǎn)蝕孔內(nèi)外的質(zhì)量遷移11DFZrIEwC 單個(gè)點(diǎn)蝕孔在單個(gè)點(diǎn)蝕孔在450毫伏毫伏(SCE=飽和甘汞電極飽和甘汞電極)時(shí)的電

20、位掃過(guò)速度和再飽化電位之間的關(guān)系時(shí)的電位掃過(guò)速度和再飽化電位之間的關(guān)系 浸在海水中浸在海水中(或其他腐蝕介或其他腐蝕介質(zhì)中質(zhì)中)的金屬表面上，在縫隙和的金屬表面上，在縫隙和其他隱蔽的區(qū)域內(nèi)常常發(fā)生強(qiáng)其他隱蔽的區(qū)域內(nèi)常常發(fā)生強(qiáng)烈的局部腐蝕，烈的局部腐蝕，稱為縫隙腐蝕稱為縫隙腐蝕。 縫隙腐蝕原理示意圖縫隙腐蝕原理示意圖 12縫隙腐蝕和點(diǎn)蝕的相互關(guān)系縫隙腐蝕和點(diǎn)蝕的相互關(guān)系 通常，縫隙腐蝕所引起的危害比點(diǎn)蝕更大。通常，縫隙腐蝕所引起的危害比點(diǎn)蝕更大。 與點(diǎn)蝕相比較，在同樣條件下，縫隙腐蝕可能有更大與點(diǎn)蝕相比較，在同樣條件下，縫隙腐蝕可能有更大的腐蝕電位差，或者有更強(qiáng)的腐蝕電流密度。的腐蝕電位差，或者

21、有更強(qiáng)的腐蝕電流密度。 縫隙的存在限制了質(zhì)量遷移，即使電位在縫隙的存在限制了質(zhì)量遷移，即使電位在E2時(shí)，只要保護(hù)膜發(fā)生開(kāi)裂，由于縫隙時(shí)，只要保護(hù)膜發(fā)生開(kāi)裂，由于縫隙的存在，使金屬氯化物濃度增加，溶存氧被消耗，的存在，使金屬氯化物濃度增加，溶存氧被消耗，pH值下降，蝕孔可以擴(kuò)展。值下降，蝕孔可以擴(kuò)展。13含氮的抗點(diǎn)蝕不銹鋼含氮的抗點(diǎn)蝕不銹鋼 在不銹鋼中添加氮最有利于提高鋼材的抗點(diǎn)蝕能力。在不銹鋼中添加氮最有利于提高鋼材的抗點(diǎn)蝕能力。 近年來(lái)的新型抗點(diǎn)蝕合金，含有大量的氮和鉬，故其耐蝕性不近年來(lái)的新型抗點(diǎn)蝕合金，含有大量的氮和鉬，故其耐蝕性不低于哈士德合金等高級(jí)鎳基合金，而它的成本卻遠(yuǎn)低于鎳基合金

22、。低于哈士德合金等高級(jí)鎳基合金，而它的成本卻遠(yuǎn)低于鎳基合金。 海水流動(dòng)一方面使溶存氧含量增高，另一方面能沖刷損海水流動(dòng)一方面使溶存氧含量增高，另一方面能沖刷損傷金屬的保護(hù)膜。因此，傷金屬的保護(hù)膜。因此，在流動(dòng)的方向和速度不變時(shí)，管道在流動(dòng)的方向和速度不變時(shí)，管道腐蝕不大，而在水流被迫改變方向時(shí)腐蝕不大，而在水流被迫改變方向時(shí)(如彎頭或三通處如彎頭或三通處)則因受則因受到?jīng)_擊，故腐蝕也比較嚴(yán)重到?jīng)_擊，故腐蝕也比較嚴(yán)重。在湍流狀態(tài)，腐蝕也比層流區(qū)在湍流狀態(tài)，腐蝕也比層流區(qū)嚴(yán)重。嚴(yán)重。 空蝕是空泡腐蝕的簡(jiǎn)稱，有時(shí)也稱泡蝕?？瘴g是空泡腐蝕的簡(jiǎn)稱，有時(shí)也稱泡蝕。 在液體高速流動(dòng)，或螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，引起

23、壓力下降或壓力驟變，在液體高速流動(dòng)，或螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，引起壓力下降或壓力驟變，產(chǎn)生大量氣泡，這種氣泡能使金屬保護(hù)毀壞，使表面粗糙，產(chǎn)生大量氣泡，這種氣泡能使金屬保護(hù)毀壞，使表面粗糙，在粗糙的表面在粗糙的表面更易發(fā)生氣泡更易發(fā)生氣泡，這種過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，使金屬表面出現(xiàn)大量麻點(diǎn)，而這種蝕，這種過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，使金屬表面出現(xiàn)大量麻點(diǎn)，而這種蝕孔也會(huì)越來(lái)越深。此外，孔也會(huì)越來(lái)越深。此外，在這種氣泡中，氧氣比較富集，也是加速腐蝕的在這種氣泡中，氧氣比較富集，也是加速腐蝕的因素之一因素之一。三、電偶腐蝕三、電偶腐蝕1概說(shuō)概說(shuō) 當(dāng)兩種不同金屬浸在腐蝕性溶液中，兩種金屬之間通常存在當(dāng)兩種不同金屬浸在腐蝕性溶液中

24、，兩種金屬之間通常存在著電位差著電位差(又稱電壓又稱電壓)，若這兩種金屬互相接觸，若這兩種金屬互相接觸(或用導(dǎo)線接通或用導(dǎo)線接通)，這，這種電位差就會(huì)驅(qū)動(dòng)電子在它們之間流動(dòng)。此種耐蝕性較差的種電位差就會(huì)驅(qū)動(dòng)電子在它們之間流動(dòng)。此種耐蝕性較差的(賤金賤金屬屬)，在接觸后的腐蝕速度增加，在接觸后的腐蝕速度增加(此金屬成為陽(yáng)極此金屬成為陽(yáng)極)；耐蝕性較強(qiáng)的金；耐蝕性較強(qiáng)的金屬屬(貴金屬貴金屬)，則腐蝕速度下降，則腐蝕速度下降(此金屬成為陰極此金屬成為陰極)。因這類腐蝕形態(tài)。因這類腐蝕形態(tài)涉及到電流和不同的金屬，涉及到電流和不同的金屬，故稱為電偶腐蝕，又稱雙金屬腐蝕。故稱為電偶腐蝕，又稱雙金屬腐蝕。海

25、水是強(qiáng)電解質(zhì)，把銅和鋼鐵放到海水中，海水是強(qiáng)電解質(zhì)，把銅和鋼鐵放到海水中，用電線把它們接通，電流就會(huì)流動(dòng)，如圖用電線把它們接通，電流就會(huì)流動(dòng)，如圖4-9，由此形成的電位差可達(dá)由此形成的電位差可達(dá)0.3伏，足以使小電珠伏，足以使小電珠發(fā)亮，這種電壓的大小取決于金屬的種類及發(fā)亮，這種電壓的大小取決于金屬的種類及其浸沒(méi)在海水中的面積大小。其浸沒(méi)在海水中的面積大小。 圖圖4-9 再海水中的電偶腐蝕示意圖再海水中的電偶腐蝕示意圖 n如：在海上，若螺母和螺栓由不同的金屬組成，只要有一滴海如：在海上，若螺母和螺栓由不同的金屬組成，只要有一滴海水濺入，就足以引起電偶腐蝕水濺入，就足以引起電偶腐蝕，如圖，如圖4

26、-10所示。而且，由于海所示。而且，由于海水中氯化鈣有吸濕性，即使水分部分蒸發(fā)，這種電偶腐蝕還會(huì)水中氯化鈣有吸濕性，即使水分部分蒸發(fā)，這種電偶腐蝕還會(huì)繼續(xù)。繼續(xù)。圖圖4-10 4-10 一滴海水可以引起一種金屬間發(fā)生點(diǎn)偶腐蝕一滴海水可以引起一種金屬間發(fā)生點(diǎn)偶腐蝕n每種金屬浸在電解質(zhì)中具每種金屬浸在電解質(zhì)中具有確定的電位有確定的電位(電勢(shì)電勢(shì))，金，金屬的這種電化性能稱為電屬的這種電化性能稱為電位序位序(類似的定義還包括電類似的定義還包括電動(dòng)序和電偶序動(dòng)序和電偶序)。各種不同。各種不同的教材上常有不同的電位的教材上常有不同的電位序表，這里列舉了為海洋序表，這里列舉了為海洋而設(shè)計(jì)的電位序表而設(shè)計(jì)的

27、電位序表(表表4-9)，它是選擇使用海洋用金屬它是選擇使用海洋用金屬設(shè)備所必備的表。設(shè)備所必備的表。表表4-9 金屬的電位序金屬的電位序n在電位序表上，較高位置的金屬稱為貴金屬在電位序表上，較高位置的金屬稱為貴金屬(又稱惰性金屬或鈍性金屬又稱惰性金屬或鈍性金屬等等)，較低位置的金屬稱為賤金屬，較低位置的金屬稱為賤金屬(又稱活性金屬或堿性金屬又稱活性金屬或堿性金屬)。值得注值得注意的是，意的是，n1)極化程度：極化程度：若把一只安培計(jì)聯(lián)接到前面圖若把一只安培計(jì)聯(lián)接到前面圖4-9的電路上，在接通時(shí)電的電路上，在接通時(shí)電流很大，此后電流就很快地下降，最后趨近于一個(gè)穩(wěn)定性的數(shù)值。如流很大，此后電流就很

28、快地下降，最后趨近于一個(gè)穩(wěn)定性的數(shù)值。如果條件不變，就沒(méi)有多大變化果條件不變，就沒(méi)有多大變化(此時(shí)的電流當(dāng)然比接通時(shí)低得多此時(shí)的電流當(dāng)然比接通時(shí)低得多)，這，這叫做叫做極化作用極化作用(即電化學(xué)反應(yīng)已受環(huán)境所阻滯即電化學(xué)反應(yīng)已受環(huán)境所阻滯)。n2)氧化物保護(hù)膜：氧化物保護(hù)膜：某些金屬具有韌性而致密的附著力牢固的氧化物保某些金屬具有韌性而致密的附著力牢固的氧化物保護(hù)膜，它就能迅速地極化，從而使表面電阻護(hù)膜，它就能迅速地極化，從而使表面電阻(極化電阻極化電阻)增大，其腐蝕增大，其腐蝕速度比從金屬電位序表中所估算的腐蝕速度小得多速度比從金屬電位序表中所估算的腐蝕速度小得多。不銹鋼和鋁之間。不銹鋼和鋁

29、之間電位是很大，但兩者表面都會(huì)形成保護(hù)膜，故電偶腐蝕不明顯。電位是很大，但兩者表面都會(huì)形成保護(hù)膜，故電偶腐蝕不明顯。 3)兩種金屬浸在電解質(zhì)中的相對(duì)面積比對(duì)腐蝕電流密度有重大影響：兩種金屬浸在電解質(zhì)中的相對(duì)面積比對(duì)腐蝕電流密度有重大影響：若大面積的貴金屬若大面積的貴金屬(陽(yáng)極陽(yáng)極)對(duì)小面積的賤金屬發(fā)生電偶腐蝕，腐蝕速度對(duì)小面積的賤金屬發(fā)生電偶腐蝕，腐蝕速度最快，反之，則腐蝕不明顯。最快，反之，則腐蝕不明顯。 可以采用下面幾種方法來(lái)防止電偶腐蝕：可以采用下面幾種方法來(lái)防止電偶腐蝕：海洋設(shè)備各種互相鄰近或互相有電路接通的設(shè)備，都海洋設(shè)備各種互相鄰近或互相有電路接通的設(shè)備，都盡可能使用同一盡可能使用

30、同一種金屬或合金制備種金屬或合金制備。如果不可能做到第一點(diǎn)，可以把小型零件（如螺栓、鉚釘?shù)热绻豢赡茏龅降谝稽c(diǎn)，可以把小型零件（如螺栓、鉚釘?shù)?用貴金屬用貴金屬制造，其他大面積設(shè)備則用賤金屬制造，以制造，其他大面積設(shè)備則用賤金屬制造，以安排合適的面積比，使被安排合適的面積比，使被腐蝕部分面積廣闊，貴金屬零件則面積極小腐蝕部分面積廣闊，貴金屬零件則面積極小。盡可能減少貴金屬和海水的接觸面積盡可能減少貴金屬和海水的接觸面積，也具有同樣的作用。為此，只，也具有同樣的作用。為此，只要在貴金屬和海水接觸的部分涂以絕緣性油漆。要在貴金屬和海水接觸的部分涂以絕緣性油漆。使兩種金屬互相絕緣使兩種金屬互相絕緣。

31、除了涂油漆外，還可以使用密封材料。除了涂油漆外，還可以使用密封材料(適用于不適用于不可拆部分可拆部分)，或橡膠墊圈，或橡膠墊圈(適用于可拆部分適用于可拆部分)，在兩種金屬之間進(jìn)行絕緣。，在兩種金屬之間進(jìn)行絕緣。 通過(guò)電鍍通過(guò)電鍍(如鍍鋅如鍍鋅)等方法，減小相互接觸的兩種金屬之間的電位差等方法，減小相互接觸的兩種金屬之間的電位差。 使金屬表面氧化使金屬表面氧化(包括自然氧化和人工的表面處理等包括自然氧化和人工的表面處理等)，提高兩種金，提高兩種金 屬之間的電阻屬之間的電阻(如不銹鋼和鋁等如不銹鋼和鋁等)。 四、電解腐蝕四、電解腐蝕(電蝕電蝕)1 1電蝕和電偶腐蝕的區(qū)別電蝕和電偶腐蝕的區(qū)別 電解腐

32、蝕通常被簡(jiǎn)稱為電腐蝕或電蝕電解腐蝕通常被簡(jiǎn)稱為電腐蝕或電蝕，它和電偶腐蝕不同，是外來(lái)它和電偶腐蝕不同，是外來(lái)電源供應(yīng)的電流引起的腐蝕。這種腐蝕的驅(qū)動(dòng)力電源供應(yīng)的電流引起的腐蝕。這種腐蝕的驅(qū)動(dòng)力電流電流通常是無(wú)通常是無(wú)意中形成的，是安裝不正確的電路中發(fā)散出來(lái)的意中形成的，是安裝不正確的電路中發(fā)散出來(lái)的(例如，接地不正確例如，接地不正確)，通常稱為雜散電流通常稱為雜散電流。故電蝕又可稱為雜散電流腐蝕故電蝕又可稱為雜散電流腐蝕。 不管同種金屬還是異種金屬，都可以發(fā)生電蝕不管同種金屬還是異種金屬，都可以發(fā)生電蝕，而且，而且，這種雜散電這種雜散電流還可能克服電偶腐蝕電流，從而迫使在正常條件下不會(huì)發(fā)生腐蝕

33、的貴流還可能克服電偶腐蝕電流，從而迫使在正常條件下不會(huì)發(fā)生腐蝕的貴金屬也會(huì)發(fā)生腐蝕金屬也會(huì)發(fā)生腐蝕，電蝕原理如圖，電蝕原理如圖4-15所示。所示。3電蝕的特點(diǎn)電蝕的特點(diǎn)破壞速度快，損失慘重破壞速度快，損失慘重。各種金屬，甚至各種耐蝕合金都可能發(fā)生電蝕各種金屬，甚至各種耐蝕合金都可能發(fā)生電蝕。腐蝕形狀為坑狀或穿孔腐蝕形狀為坑狀或穿孔。腐蝕坑內(nèi)有黑色粉末泥狀鐵銹。腐蝕坑內(nèi)有黑色粉末泥狀鐵銹(陽(yáng)極陽(yáng)極)。相應(yīng)。相應(yīng)的陰極部位有白色陰極沉淀物附著。的陰極部位有白色陰極沉淀物附著。腐蝕集中在電阻小、易放電的部位腐蝕集中在電阻小、易放電的部位，如油漆剝落破損的部位，尖角邊，如油漆剝落破損的部位，尖角邊棱突

34、出處，對(duì)船只來(lái)說(shuō)，靠近碼頭或靠近電源一側(cè)較嚴(yán)重。棱突出處，對(duì)船只來(lái)說(shuō)，靠近碼頭或靠近電源一側(cè)較嚴(yán)重。陰極保護(hù)法不能防止電蝕陰極保護(hù)法不能防止電蝕，富鋅涂料或蒙乃爾合金包套均不能防止電，富鋅涂料或蒙乃爾合金包套均不能防止電蝕。蝕。交流雜散電流的腐蝕速度僅為直流電的交流雜散電流的腐蝕速度僅為直流電的1/10。船體或海上平臺(tái)遭電蝕時(shí)，都有明顯偏離正常的電位值船體或海上平臺(tái)遭電蝕時(shí)，都有明顯偏離正常的電位值，由此可以監(jiān)，由此可以監(jiān)控雜散電流和電蝕?？仉s散電流和電蝕。電蝕是可以避免的一種人為腐蝕現(xiàn)象電蝕是可以避免的一種人為腐蝕現(xiàn)象。4防止電蝕的措施防止電蝕的措施 從理論上說(shuō)，為防止電蝕，應(yīng)消除產(chǎn)生電蝕的

35、條件中的任何一個(gè)條從理論上說(shuō)，為防止電蝕，應(yīng)消除產(chǎn)生電蝕的條件中的任何一個(gè)條件：件： 消除產(chǎn)生雜散電流的電源消除產(chǎn)生雜散電流的電源。 使金屬和電解質(zhì)使金屬和電解質(zhì)(在此是海水在此是海水)充分絕緣充分絕緣。 消除出現(xiàn)兩個(gè)電極消除出現(xiàn)兩個(gè)電極(陽(yáng)極和陰極陽(yáng)極和陰極)的可能性的可能性。圖圖4-15 在海水中的電解腐蝕在海水中的電解腐蝕(電蝕電蝕)示意圖示意圖5接地及其保護(hù)接地及其保護(hù) 不管使用船上的發(fā)電機(jī)，還是在岸上供電，為了安全，若使用高壓電，接地不管使用船上的發(fā)電機(jī)，還是在岸上供電，為了安全，若使用高壓電，接地是需要的。這種接地裝置不能和地線回路相混淆，地線回路在使用時(shí)總是有電流流是需要的。這種

36、接地裝置不能和地線回路相混淆，地線回路在使用時(shí)總是有電流流過(guò)的，而接地線路在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)并沒(méi)有電流通過(guò)。此外，為了減少無(wú)線電干擾也需過(guò)的，而接地線路在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)并沒(méi)有電流通過(guò)。此外，為了減少無(wú)線電干擾也需要接地，成為一種電屏障，這叫做屏蔽接地法。要接地，成為一種電屏障，這叫做屏蔽接地法。五、合金選擇腐蝕五、合金選擇腐蝕 合金選擇腐蝕又稱為選擇性腐蝕或選擇性浸出，它是由于腐蝕作用而從一種合金選擇腐蝕又稱為選擇性腐蝕或選擇性浸出，它是由于腐蝕作用而從一種固體合金中只除去其中一種元素的過(guò)程。固體合金中只除去其中一種元素的過(guò)程。 六、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂六、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂1概述概述 穩(wěn)態(tài)時(shí)的張應(yīng)力和特種腐蝕介質(zhì)的

37、共同作用所引起的某些金屬的開(kāi)裂，叫做穩(wěn)態(tài)時(shí)的張應(yīng)力和特種腐蝕介質(zhì)的共同作用所引起的某些金屬的開(kāi)裂，叫做應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂(簡(jiǎn)而言之，簡(jiǎn)而言之，應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂是應(yīng)力和腐蝕的聯(lián)合作用而引起的開(kāi)裂應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂是應(yīng)力和腐蝕的聯(lián)合作用而引起的開(kāi)裂)。 可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的應(yīng)力總是低于這種金屬在正常條件下發(fā)生斷裂所需可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的應(yīng)力總是低于這種金屬在正常條件下發(fā)生斷裂所需要的應(yīng)力，就是低于金屬的抗斷強(qiáng)度要的應(yīng)力，就是低于金屬的抗斷強(qiáng)度。n點(diǎn)蝕或縫隙腐蝕是引起應(yīng)力集中常見(jiàn)原因，銳角處也常成為開(kāi)裂擴(kuò)大點(diǎn)蝕或縫隙腐蝕是引起應(yīng)力集中常見(jiàn)原因，銳角處也常成為開(kāi)裂擴(kuò)大的起點(diǎn)的起點(diǎn)。 金屬或合金發(fā)生應(yīng)力

38、腐蝕破裂時(shí)，大部分表面通常還沒(méi)有遭到嚴(yán)金屬或合金發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂時(shí)，大部分表面通常還沒(méi)有遭到嚴(yán)重腐蝕，只有一些細(xì)裂紋穿透內(nèi)部。這種裂紋有晶間型和穿晶型兩種。重腐蝕，只有一些細(xì)裂紋穿透內(nèi)部。這種裂紋有晶間型和穿晶型兩種。晶間破裂是沿著晶界進(jìn)行的，它可以看成是晶間腐蝕的一種后果；而晶間破裂是沿著晶界進(jìn)行的，它可以看成是晶間腐蝕的一種后果；而穿晶破裂時(shí)的裂縫并不一定沿晶界擴(kuò)展，故它被認(rèn)為是最典型的應(yīng)力穿晶破裂時(shí)的裂縫并不一定沿晶界擴(kuò)展，故它被認(rèn)為是最典型的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。然而腐蝕開(kāi)裂。然而晶間和穿晶破裂常發(fā)生在同一合金內(nèi)晶間和穿晶破裂常發(fā)生在同一合金內(nèi)。應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂所發(fā)生的裂縫中，通常實(shí)

39、際腐蝕的痕跡極小，而機(jī)械斷裂的裂紋卻都所發(fā)生的裂縫中，通常實(shí)際腐蝕的痕跡極小，而機(jī)械斷裂的裂紋卻都很明顯。這是由于裂縫向金屬內(nèi)部擴(kuò)展時(shí)，應(yīng)力集中程度愈來(lái)愈高，很明顯。這是由于裂縫向金屬內(nèi)部擴(kuò)展時(shí)，應(yīng)力集中程度愈來(lái)愈高，最后使開(kāi)裂的擴(kuò)展純粹來(lái)自應(yīng)力而不是腐蝕所致。各種金屬的應(yīng)力腐最后使開(kāi)裂的擴(kuò)展純粹來(lái)自應(yīng)力而不是腐蝕所致。各種金屬的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂傾向見(jiàn)表蝕開(kāi)裂傾向見(jiàn)表4-11，通常，高強(qiáng)度的材料易于發(fā)生應(yīng)力腐蝕，故在，通常，高強(qiáng)度的材料易于發(fā)生應(yīng)力腐蝕，故在海上建筑和造船業(yè)中，盡可能使用比較柔軟的金屬材料海上建筑和造船業(yè)中，盡可能使用比較柔軟的金屬材料(如低碳鋼、銅、如低碳鋼、銅、炮銅和硅青銅等炮

40、銅和硅青銅等)，可能避免發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂事故。，可能避免發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂事故。敏感的金屬(易于應(yīng)力腐蝕的金屬)環(huán)境超高強(qiáng)度鋼材(屈服強(qiáng)度1400牛頓/毫米/2)海水、淡水、甲板上高強(qiáng)度鋁合金(屈服強(qiáng)度400牛頓/毫米/2)同上含3%以上鎂的可鍛鋁合金同上不銹鋼，304型和306型溫度在65以上的熱海水中，海鹽附著水蒸氣中，熱苛性鈉溶液中碳鋼熱苛性鈉溶液鋅含量15%的黃銅或錳青銅海水和氨，有污染的海水鋁青銅、鋁黃銅氨加水蒸氣表表4-11 各種金屬對(duì)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的敏感性各種金屬對(duì)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的敏感性2海洋上常見(jiàn)的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂現(xiàn)象海洋上常見(jiàn)的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂現(xiàn)象 在普通造船工業(yè)中，在水上和水下都不易發(fā)生

41、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的金屬在普通造船工業(yè)中，在水上和水下都不易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的金屬有有：銅，鈦，在水上使用的不銹鋼，硅青銅，鋁青銅，低碳鋼，鑄鐵，：銅，鈦，在水上使用的不銹鋼，硅青銅，鋁青銅，低碳鋼，鑄鐵，鎳基合金鎳基合金(如蒙乃爾合金如蒙乃爾合金)，鎳鋁青銅，在船艙內(nèi)使用的黃銅和錳青銅，鎳鋁青銅，在船艙內(nèi)使用的黃銅和錳青銅，其他鋁合金其他鋁合金(高強(qiáng)度除外高強(qiáng)度除外)，鉛，銅鎳合金，炮銅和鋁青銅等，鉛，銅鎳合金，炮銅和鋁青銅等，但在硫化但在硫化氫或氨污染的海水中，上述金屬和合金還是可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的氫或氨污染的海水中，上述金屬和合金還是可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的。3海上避免應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的措施海上避

42、免應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的措施 為了避免應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，為了避免應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，首先，在設(shè)計(jì)和加工時(shí)應(yīng)注意消除應(yīng)力集首先，在設(shè)計(jì)和加工時(shí)應(yīng)注意消除應(yīng)力集中的因素中的因素。如果存在殘留內(nèi)應(yīng)力，普通碳鋼可在。如果存在殘留內(nèi)應(yīng)力，普通碳鋼可在593649下退火以消下退火以消除應(yīng)力，奧氏體不銹鋼可在除應(yīng)力，奧氏體不銹鋼可在816927下退火以消除應(yīng)力。下退火以消除應(yīng)力。對(duì)焊接區(qū)也對(duì)焊接區(qū)也要作退火、磨光等處理要作退火、磨光等處理。 應(yīng)除去危害性大的介質(zhì)組分，在久晴無(wú)雨時(shí)，應(yīng)使用淡水清洗以除應(yīng)除去危害性大的介質(zhì)組分，在久晴無(wú)雨時(shí)，應(yīng)使用淡水清洗以除去海洋設(shè)備上的鹽晶。去海洋設(shè)備上的鹽晶。(1)應(yīng)力的影響應(yīng)力的影響 金

43、屬表面張應(yīng)力的存在是應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的必要條件，應(yīng)力增金屬表面張應(yīng)力的存在是應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的必要條件，應(yīng)力增大，發(fā)生破裂的時(shí)間就縮短大，發(fā)生破裂的時(shí)間就縮短。 應(yīng)力腐蝕存在著一種最小應(yīng)力值，如果應(yīng)力低于這個(gè)值，就應(yīng)力腐蝕存在著一種最小應(yīng)力值，如果應(yīng)力低于這個(gè)值，就不會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。這個(gè)最小應(yīng)力值與溫度、合金成分和環(huán)不會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。這個(gè)最小應(yīng)力值與溫度、合金成分和環(huán)境組分等條件有關(guān)。境組分等條件有關(guān)。 (2)環(huán)境變化的影響環(huán)境變化的影響 腐蝕環(huán)境對(duì)于應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂可起決定性的重要作用腐蝕環(huán)境對(duì)于應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂可起決定性的重要作用，環(huán)境中，環(huán)境中包括溫度、氯離子濃度、包括溫度、氯離子濃度、 pH值

44、、氧氣或其他氧化劑濃度、腐蝕產(chǎn)值、氧氣或其他氧化劑濃度、腐蝕產(chǎn)品的濃度、陰離子濃度及其他因素。品的濃度、陰離子濃度及其他因素。 4、影響應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的因素：、影響應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的因素：(3)應(yīng)力腐蝕的電化學(xué)應(yīng)力腐蝕的電化學(xué) 伴隨著應(yīng)力腐蝕過(guò)程，有一種特殊的電位變化過(guò)程。伴隨著應(yīng)力腐蝕過(guò)程，有一種特殊的電位變化過(guò)程。 應(yīng)力能夠引起電位的變化，故能夠?qū)е码娀g，應(yīng)力能夠引起電位的變化，故能夠?qū)е码娀g，。 (4)金相學(xué)的影響金相學(xué)的影響 1)合金的成分：合金的成分：增加鎳含量有助于提高不銹鋼在海水增加鎳含量有助于提高不銹鋼在海水(氯化物溶液氯化物溶液)中抗中抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的能力應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的能力

45、。周期表第五族的主族元素，即氮、磷、砷、銻和鉍周期表第五族的主族元素，即氮、磷、砷、銻和鉍都能促進(jìn)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，引起極大的危險(xiǎn)都能促進(jìn)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，引起極大的危險(xiǎn)，特別是氮元素在高溫條件下會(huì)，特別是氮元素在高溫條件下會(huì)加速開(kāi)裂，鈣和鋁也會(huì)在短時(shí)間內(nèi)引起開(kāi)裂，鉬過(guò)多也會(huì)增加開(kāi)裂的危險(xiǎn)。加速開(kāi)裂，鈣和鋁也會(huì)在短時(shí)間內(nèi)引起開(kāi)裂，鉬過(guò)多也會(huì)增加開(kāi)裂的危險(xiǎn)。 在合金的雙相固態(tài)溶液中，只有較惰性的元素含量小于在合金的雙相固態(tài)溶液中，只有較惰性的元素含量小于50%(原子原子)時(shí)，時(shí)，才可能產(chǎn)生穿晶型的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。才可能產(chǎn)生穿晶型的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。 2)冷作處理和熱處理的影響：冷作處理和熱處理的影響：冷處理和

46、熱處理能改變內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)然對(duì)開(kāi)冷處理和熱處理能改變內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)然對(duì)開(kāi)裂有影響裂有影響，冷處理引起的塑性形變，可能使開(kāi)裂時(shí)間至少降低冷處理引起的塑性形變，可能使開(kāi)裂時(shí)間至少降低10%。但增加冷處。但增加冷處理工序并不能改善合金抵抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的能力，在應(yīng)變水平過(guò)高時(shí)，反而會(huì)起理工序并不能改善合金抵抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的能力，在應(yīng)變水平過(guò)高時(shí)，反而會(huì)起相反的作用。相反的作用。七、氫脆七、氫脆 氫脆的原因是氫原子擴(kuò)散進(jìn)入金屬結(jié)構(gòu)，氫溶解在金屬中而生成脆氫脆的原因是氫原子擴(kuò)散進(jìn)入金屬結(jié)構(gòu)，氫溶解在金屬中而生成脆性的氫化物。氫脆易于引起應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，也有人把它叫做氫脆開(kāi)裂性的氫化物。氫脆易于引起應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，也有

47、人把它叫做氫脆開(kāi)裂，以區(qū)別于陽(yáng)極性應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。以區(qū)別于陽(yáng)極性應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。 為防止氫脆，可采取下列一種或多種防護(hù)措施。為防止氫脆，可采取下列一種或多種防護(hù)措施。 減小酸洗時(shí)的金屬腐蝕率減小酸洗時(shí)的金屬腐蝕率。在酸洗過(guò)程中由于基體金屬腐蝕，產(chǎn)。在酸洗過(guò)程中由于基體金屬腐蝕，產(chǎn)生大量氫氣，易引起氫脆，加入適當(dāng)?shù)木徫g劑可以減少金屬腐蝕，有些生大量氫氣，易引起氫脆，加入適當(dāng)?shù)木徫g劑可以減少金屬腐蝕，有些緩蝕劑還能完全避免氫脆。緩蝕劑還能完全避免氫脆。 使用氨基磺酸作安全酸洗劑，或用堿洗除銹法代替酸洗可以防止使用氨基磺酸作安全酸洗劑，或用堿洗除銹法代替酸洗可以防止氫脆。氫脆。 改變電鍍條件改變電鍍條件

48、，選擇合適的鍍液，和小心控制電流，都能減輕，選擇合適的鍍液，和小心控制電流，都能減輕或避免析氫?；虮苊馕鰵?。 烘烤烘烤。例如把鋼鐵在。例如把鋼鐵在93.5149下烘烤后，即可脫掉氫氣。下烘烤后，即可脫掉氫氣。 在合金中加入鎳和鉬在合金中加入鎳和鉬可減少氫脆的敏感性。可減少氫脆的敏感性。 采用合適的焊接工藝采用合適的焊接工藝。如可能發(fā)生氫脆，應(yīng)使用低氫焊條。此。如可能發(fā)生氫脆，應(yīng)使用低氫焊條。此外，焊接時(shí)保持干燥條件很重要，因?yàn)樗退诟邷刂幸纸獬鰵洌?，焊接時(shí)保持干燥條件很重要，因?yàn)樗退诟邷刂幸纸獬鰵?，在溫度降低時(shí)就可能為金屬所吸收。在溫度降低時(shí)就可能為金屬所吸收。 嚴(yán)格控制陰極保

49、護(hù)的電位嚴(yán)格控制陰極保護(hù)的電位，防止析氫。，防止析氫。八、晶間腐蝕八、晶間腐蝕 晶間腐蝕是應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的原因之一，它還可以使合金碎裂、片狀脫落或喪晶間腐蝕是應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的原因之一，它還可以使合金碎裂、片狀脫落或喪失強(qiáng)度。失強(qiáng)度。晶間腐蝕不易察覺(jué)，所以它是許多災(zāi)難性事故的常見(jiàn)原因晶間腐蝕不易察覺(jué)，所以它是許多災(zāi)難性事故的常見(jiàn)原因。 晶間腐蝕是由晶界的雜質(zhì)，或晶界區(qū)某一合金元素增多或減少而引起的晶間腐蝕是由晶界的雜質(zhì)，或晶界區(qū)某一合金元素增多或減少而引起的。 為防止晶間腐蝕，可以在使不銹鋼中的碳含量降到為防止晶間腐蝕，可以在使不銹鋼中的碳含量降到0.03%以下以下(愈低愈好愈低愈好)，或在不銹鋼中

50、添加易于和碳反應(yīng)的穩(wěn)定劑元素，如鈮和鈦等，或使用固溶淬火法，或在不銹鋼中添加易于和碳反應(yīng)的穩(wěn)定劑元素，如鈮和鈦等，或使用固溶淬火法，即加熱到即加熱到10661121，然后用水淬火，可減少晶間腐蝕的危險(xiǎn)，然后用水淬火，可減少晶間腐蝕的危險(xiǎn)。九、振磨腐蝕九、振磨腐蝕 兩固體材料之間互相接觸的表面，由于振動(dòng)和滑動(dòng)使金屬表面的保護(hù)膜損傷，兩固體材料之間互相接觸的表面，由于振動(dòng)和滑動(dòng)使金屬表面的保護(hù)膜損傷，所引起的腐蝕所引起的腐蝕稱為振磨腐蝕稱為振磨腐蝕。涂布防銹潤(rùn)滑油，提高光潔度和滑性，降低磨擦力，。涂布防銹潤(rùn)滑油，提高光潔度和滑性，降低磨擦力，避免振動(dòng)，提高金屬的耐磨性、硬度和韌性等方法都能減少或避

51、免振磨腐蝕。避免振動(dòng)，提高金屬的耐磨性、硬度和韌性等方法都能減少或避免振磨腐蝕。一、概述一、概述 金屬在交變的循環(huán)應(yīng)力金屬在交變的循環(huán)應(yīng)力(如拉伸應(yīng)力和壓縮應(yīng)力的交替進(jìn)行如拉伸應(yīng)力和壓縮應(yīng)力的交替進(jìn)行)作用下發(fā)作用下發(fā)生破裂的傾向，通常稱為生破裂的傾向，通常稱為“疲勞疲勞”。 在存在腐蝕介質(zhì)時(shí)，材料的抗疲勞性能就會(huì)下降，這就是腐蝕疲勞。在存在腐蝕介質(zhì)時(shí)，材料的抗疲勞性能就會(huì)下降，這就是腐蝕疲勞。 空氣是最常見(jiàn)的腐蝕介質(zhì)?？諝馐亲畛Ｒ?jiàn)的腐蝕介質(zhì)。交變循環(huán)應(yīng)力不一定使材料破裂，而可能交變循環(huán)應(yīng)力不一定使材料破裂，而可能只是使材料的機(jī)械性能下降只是使材料的機(jī)械性能下降。經(jīng)過(guò)一定長(zhǎng)時(shí)間后，機(jī)械性能可能

52、降低到經(jīng)過(guò)一定長(zhǎng)時(shí)間后，機(jī)械性能可能降低到定程度后不再下降，這叫做疲勞極限定程度后不再下降，這叫做疲勞極限。 疲勞極限愈高，抗疲勞性能愈好疲勞極限愈高，抗疲勞性能愈好。 交變循環(huán)的應(yīng)力值愈大，導(dǎo)致斷裂所需的循環(huán)數(shù)愈小交變循環(huán)的應(yīng)力值愈大，導(dǎo)致斷裂所需的循環(huán)數(shù)愈小(此循環(huán)次數(shù)稱此循環(huán)次數(shù)稱為周期數(shù)為周期數(shù))，交變循環(huán)的應(yīng)力值愈低，斷裂周期數(shù)愈長(zhǎng)，交變循環(huán)的應(yīng)力值愈低，斷裂周期數(shù)愈長(zhǎng)。 每秒循環(huán)次數(shù)稱為頻率，單位是赫。每秒循環(huán)次數(shù)稱為頻率，單位是赫。，只要應(yīng)力不超過(guò)此限，材料的操作壽命就能達(dá)到無(wú)限大。，只要應(yīng)力不超過(guò)此限，材料的操作壽命就能達(dá)到無(wú)限大。材料的腐蝕疲勞性能可受到下列三大類因素影響：材

53、料的腐蝕疲勞性能可受到下列三大類因素影響：1)機(jī)械因素：機(jī)械因素：最大應(yīng)力和應(yīng)力強(qiáng)度；最大應(yīng)力和應(yīng)力強(qiáng)度；周期性應(yīng)力或應(yīng)力強(qiáng)度范圍；周期性應(yīng)力或應(yīng)力強(qiáng)度范圍；周期性負(fù)荷的頻率；周期性負(fù)荷的頻率；振幅的變化和負(fù)荷之間的相互作用；振幅的變化和負(fù)荷之間的相互作用；應(yīng)力的狀態(tài)或類型；應(yīng)力的狀態(tài)或類型；殘留于材料內(nèi)的內(nèi)應(yīng)力；殘留于材料內(nèi)的內(nèi)應(yīng)力；開(kāi)裂的尺寸和形狀，幾條裂縫之間的相互位置。開(kāi)裂的尺寸和形狀，幾條裂縫之間的相互位置。2)金相學(xué)因素：金相學(xué)因素：合金成分；合金成分；合金元素和雜質(zhì)的分布狀態(tài)；合金元素和雜質(zhì)的分布狀態(tài)；合金的顯微組織和晶體結(jié)構(gòu)；合金的顯微組織和晶體結(jié)構(gòu)；機(jī)械操作中引起的金相變化；

54、機(jī)械操作中引起的金相變化；熱處理情況；熱處理情況；金屬晶粒的定向擇優(yōu)和晶界；金屬晶粒的定向擇優(yōu)和晶界；合金原有的機(jī)械性能合金原有的機(jī)械性能(強(qiáng)度和抗裂韌性等強(qiáng)度和抗裂韌性等)。3)環(huán)境因素：環(huán)境因素：溫度；溫度；溶液溶液(如海水如海水)中的腐蝕劑中的腐蝕劑(溶存氧氣，氯離子等溶存氧氣，氯離子等)的種類和濃度；的種類和濃度；電極電位電極電位(是否陰極保護(hù)是否陰極保護(hù))；pH值；值；涂層，緩蝕劑，水中的鈣鎂離子涂層，緩蝕劑，水中的鈣鎂離子(水的硬度水的硬度)等。等。 應(yīng)力循環(huán)頻率對(duì)疲勞性能影響不大應(yīng)力循環(huán)頻率對(duì)疲勞性能影響不大，然而，然而，抗腐蝕疲勞性能受應(yīng)力循環(huán)頻抗腐蝕疲勞性能受應(yīng)力循環(huán)頻率的影

55、響卻很顯著率的影響卻很顯著。若應(yīng)力頻率較低，則腐蝕疲勞就比較嚴(yán)重若應(yīng)力頻率較低，則腐蝕疲勞就比較嚴(yán)重，因?yàn)榈皖l循環(huán)使，因?yàn)榈皖l循環(huán)使金屬和腐蝕介質(zhì)接觸時(shí)間延長(zhǎng)。因此，明確試驗(yàn)條件十分重要。金屬和腐蝕介質(zhì)接觸時(shí)間延長(zhǎng)。因此，明確試驗(yàn)條件十分重要。在海水或其他水溶液中，引發(fā)腐蝕疲勞開(kāi)裂的起點(diǎn)大致上有在海水或其他水溶液中，引發(fā)腐蝕疲勞開(kāi)裂的起點(diǎn)大致上有4類類： 點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕孔易于成為開(kāi)裂的核心部分。點(diǎn)蝕孔易于成為開(kāi)裂的核心部分。 嚴(yán)重形變區(qū)的材料的擇優(yōu)溶解嚴(yán)重形變區(qū)的材料的擇優(yōu)溶解。因?yàn)樾巫儏^(qū)可成為局部陽(yáng)極，未。因?yàn)樾巫儏^(qū)可成為局部陽(yáng)極，未形變區(qū)成為陰極。形變區(qū)成為陰極。 金屬表面的氧化物保護(hù)膜的

56、韌性通常不如金屬本身的韌性好，在金屬表面的氧化物保護(hù)膜的韌性通常不如金屬本身的韌性好，在曲折時(shí)易于開(kāi)裂曲折時(shí)易于開(kāi)裂，這種開(kāi)裂的裂縫處金屬的腐蝕速度快，引起金屬腐蝕，這種開(kāi)裂的裂縫處金屬的腐蝕速度快，引起金屬腐蝕疲勞開(kāi)裂。鋁即使在空氣中也沒(méi)有腐蝕疲勞極限，而銅在海水中卻有良疲勞開(kāi)裂。鋁即使在空氣中也沒(méi)有腐蝕疲勞極限，而銅在海水中卻有良好的抗腐蝕疲勞性能，就可能是因?yàn)殇X液依靠氧化物膜保護(hù)，而銅卻不好的抗腐蝕疲勞性能，就可能是因?yàn)殇X液依靠氧化物膜保護(hù)，而銅卻不是。是。 金屬表面吸附了污物，引起了表面能量降低金屬表面吸附了污物，引起了表面能量降低，使微小的裂縫得以，使微小的裂縫得以加速擴(kuò)展。加速擴(kuò)展

57、。二、鋼材在海水中的腐蝕疲勞二、鋼材在海水中的腐蝕疲勞 海洋中許多建筑結(jié)構(gòu)都由碳鋼制造，海洋中許多建筑結(jié)構(gòu)都由碳鋼制造，在許多操作條件下，在許多操作條件下，腐蝕疲勞是設(shè)備壽命的決定性因素腐蝕疲勞是設(shè)備壽命的決定性因素。 1低強(qiáng)度和中強(qiáng)度鋼材低強(qiáng)度和中強(qiáng)度鋼材 低碳鋼或低合金鋼的最大強(qiáng)度通常為低碳鋼或低合金鋼的最大強(qiáng)度通常為690兆帕以下。兆帕以下。 使用陰極保護(hù)法可以增強(qiáng)鋼鐵的抗腐蝕疲勞能力使用陰極保護(hù)法可以增強(qiáng)鋼鐵的抗腐蝕疲勞能力。 在陰極保護(hù)條件下，鋼材在海水中的腐蝕疲勞強(qiáng)度可以恢復(fù)到它在在陰極保護(hù)條件下，鋼材在海水中的腐蝕疲勞強(qiáng)度可以恢復(fù)到它在空氣中的水平。為達(dá)到空氣中的腐蝕疲勞水平，所

58、需的陰極保護(hù)負(fù)電位空氣中的水平。為達(dá)到空氣中的腐蝕疲勞水平，所需的陰極保護(hù)負(fù)電位約為約為-0.783伏伏(相對(duì)于相對(duì)于“飽和甘汞電極飽和甘汞電極”，它約對(duì)應(yīng)于，它約對(duì)應(yīng)于CaCuSO4電極為電極為-0.85伏伏)。當(dāng)然，這種保護(hù)電位受到環(huán)境不同的影響，若陰極電位達(dá)。當(dāng)然，這種保護(hù)電位受到環(huán)境不同的影響，若陰極電位達(dá)-0.933伏伏(飽和甘汞電極飽和甘汞電極)，就會(huì)出現(xiàn)過(guò)保護(hù)現(xiàn)象。，就會(huì)出現(xiàn)過(guò)保護(hù)現(xiàn)象。 各種涂層都可以有效地防止腐蝕疲勞損傷，其各種涂層都可以有效地防止腐蝕疲勞損傷，其條件是涂層保護(hù)緊密而無(wú)劃傷或裂紋條件是涂層保護(hù)緊密而無(wú)劃傷或裂紋。 高強(qiáng)度合金鋼材的腐蝕疲勞數(shù)據(jù)多半和低強(qiáng)度鋼材類

59、高強(qiáng)度合金鋼材的腐蝕疲勞數(shù)據(jù)多半和低強(qiáng)度鋼材類似，各種環(huán)境因素的影響，諸如溫度、壓力、水速和腐蝕疲似，各種環(huán)境因素的影響，諸如溫度、壓力、水速和腐蝕疲勞壽命等，也和低強(qiáng)度鋼材相類似勞壽命等，也和低強(qiáng)度鋼材相類似。3在海水中改善鋼鐵焊接部的腐蝕疲勞方法在海水中改善鋼鐵焊接部的腐蝕疲勞方法 在焊縫處，腐蝕疲勞也取決于焊縫凹痕底部的應(yīng)力集在焊縫處，腐蝕疲勞也取決于焊縫凹痕底部的應(yīng)力集中區(qū)。中區(qū)。用惰性氣體鎢焊接修正法或附加焊接法，可改善這種用惰性氣體鎢焊接修正法或附加焊接法，可改善這種焊縫的腐蝕疲勞強(qiáng)度焊縫的腐蝕疲勞強(qiáng)度。三、不銹鋼的腐蝕疲勞三、不銹鋼的腐蝕疲勞 船只上或設(shè)備上的發(fā)動(dòng)機(jī)或風(fēng)力引起的振

60、動(dòng)，易引起腐蝕疲勞，由此可引起不銹鋼制的鏈板或柄腳之類的開(kāi)裂。在海水中的不銹鋼繩索可以在非常短的時(shí)間內(nèi)折斷不銹鋼繩索可以在非常短的時(shí)間內(nèi)折斷。此種繩索通常是由許多細(xì)絲絞在一起，在連續(xù)的屈服操作時(shí)，含鹽的海水大量滲入縫隙中，致使腐蝕疲勞開(kāi)裂易于發(fā)生。為此，在繩索接頭處應(yīng)包好，并加以密封，盡可能避免發(fā)在繩索接頭處應(yīng)包好，并加以密封，盡可能避免發(fā)生縫隙，從而可延長(zhǎng)不銹鋼繩束在海上的操作壽命。生縫隙，從而可延長(zhǎng)不銹鋼繩束在海上的操作壽命。 CA15、CA-6NM和改性的CA-6NM等三種鑄件用的馬氏體不銹鋼通常在腐蝕性環(huán)境中用作軸,閥門和水泵。如果在大面積的鋼鐵或鋁的天然保護(hù)條件下，或使用陰極保護(hù)技術(shù)