深海環(huán)境下金屬腐蝕與防護(hù)

深海環(huán)境中金屬的腐蝕與防護(hù)金屬的腐蝕全世界每年由于腐蝕而報廢的金屬設(shè)備和材料，約相當(dāng)于金屬年產(chǎn)量的1/3。全世界每年因金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約達(dá)７萬億美元，約占各國國內(nèi)生產(chǎn)總值〔GDP〕的2%～4%，是地震、水災(zāi)、臺風(fēng)等自然災(zāi)害造成損失總和的６倍。研究深海金屬腐蝕與防護(hù)的意義軍事科研經(jīng)濟(jì)研究深海金屬腐蝕與防護(hù)的意義金屬腐蝕簡介金屬腐蝕簡介金屬腐蝕的本質(zhì)本質(zhì)是：金屬失去電子被氧化金屬陽離子失e－

氧化反應(yīng)金屬原子金屬腐蝕簡介析氫腐蝕吸氧腐蝕條件電極反應(yīng)聯(lián)系Fe2O3·nH2O〔鐵銹〕通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。水膜呈酸性。水膜呈中性或酸性很弱。負(fù)極Fe(-)Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+正極C(+)2H++2e-=H2↑O2+2H2O+4e-=4OH-總反響:Fe+2H+=Fe2++H2

↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3CO2+H2OH2CO3

H++HCO3-金屬腐蝕簡介負(fù)極：Fe－2e-＝Fe2+正極：2H+＋2e-

＝H2↑總反響：Fe+2H+=Fe2++H2↑負(fù)極：2Fe－4e-

＝2Fe2+正極：2H2O+O2+4e-

＝4OH-總反響：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O鋼鐵的析氫腐蝕鋼鐵的吸氧腐蝕金屬腐蝕簡介金屬防腐常用方法

海水近似看做3.5%的氯化物鹽溶液。幾乎含有地殼中所有的自然狀態(tài)的元素。海水中含氧量大，表層海水可以認(rèn)為被氧飽和，隨溫度變化，氧含量在5~10mg/L范圍。

pH：7.5，呈微堿性。溫度：-2~35C電導(dǎo)率高

25~40mS·cm-115海洋的腐蝕環(huán)境大致可分為以下幾類：1、海洋大氣區(qū)2、飛濺區(qū)3、海水潮差帶4、海水全浸帶5、海泥帶深海定義：按照?中國大百科全書?的定義,深海是指200米以下的海洋環(huán)境,與淺海相比,深海環(huán)境下的溫度、靜水壓力、含氧量、pH、含鹽量、流速、生物環(huán)境等一系列與材料腐蝕相關(guān)的因素都發(fā)生了明顯的改變。

含氧量：

隨海水深度的增加,溶解氧含量先減少后增加,300一1000m深海海水含氧量相對較低,I000m以下海水含氧量增加。

溫度：

隨水深的增加海水溫度逐漸降低,最初300m下降速度很快,再向下到I000m溫度下降速度減小,低于這個深度溫度幾乎恒定在0℃上下幾度范圍內(nèi),4000m以下溫度分布均勻,整個大洋水溫差不過3℃左右。

靜水壓力：

在海水溫度、鹽度和海水密度不變的條件下,海水深度每增加100m,靜水壓力增加1MPa,隨海水深度的增加,靜水壓力呈線性增加靜水壓力是深海區(qū)別于淺海海水一個重要的因素。pH：隨海水深度的增加,海水pH值變化不大,一般穩(wěn)定在7.5一8.2之間。含鹽量：海水的含鹽量在整個海洋中變化很小,總體來說為3.3%一3.7%,從腐蝕的角度來看這樣的變化可以忽略。流速和波浪：海水流速是個復(fù)雜的變量,隨著地域和深度的不同而有所差異,通常海洋深層和近海底的洋流要比外表洋流緩慢。生物污損在表層海水環(huán)境下,海洋生物對材料及構(gòu)件的腐蝕非常嚴(yán)重,隨海水深度的增加,海生物數(shù)量急劇降低，生物污損減輕。深海環(huán)境金屬腐蝕的實驗方法實海暴漏實驗法實驗室模擬實驗法靜水壓力對深海工程涂料防護(hù)性能的影響

結(jié)果說明:與0.1MPa海水浸泡相比，在3.5MPa靜水壓力條件下涂層具有不同的吸水特征;涂層與金屬基體間的附著力逐漸降低，涂層防護(hù)性能的劣化過程明顯加快。靜水壓力下Q235鋼環(huán)氧涂層在3.5%NaCl溶液中的失效過程利用電化學(xué)阻抗譜〔EIS〕研究了一種適用于深海環(huán)境的重防護(hù)環(huán)氧涂料在3.5%NaCl溶液中常壓以及3.5MPa下的破壞機(jī)制探討了靜水壓力對涂層失效過程的影響。常壓下涂層浸入不同時間的交流阻抗圖下涂層浸入不同時間的交流阻抗圖結(jié)果說明，靜水壓力加速了電解質(zhì)溶液在涂層中的滲透，對涂層的失效過程有著明顯的影響。與常壓相比，靜水壓力下涂層電阻更小，涂層的失效過程更快；涂層金屬界面的電荷轉(zhuǎn)移電阻更小，界面處金屬腐蝕反響更快，涂層下金屬基體更容易發(fā)生腐蝕，涂層的防護(hù)性能變差。循環(huán)壓力對環(huán)氧涂層在模擬深海環(huán)境中失效行為的研究在模擬深海環(huán)境下，利用電化學(xué)阻抗技術(shù)并結(jié)合重量法，研究了循環(huán)壓力對純環(huán)氧涂層在3.5mass%NaCl溶液中失效行為的影響。進(jìn)行了和的比照試驗，不同壓力條件下涂層吸水率變化圖結(jié)果說明，循環(huán)壓力條件下，涂層的阻抗行為呈周期性變化規(guī)律：在高壓條件下浸泡時，有機(jī)涂層電容較高，涂層電阻較低；而常壓條件下兩者都較高。循環(huán)壓力增大，腐蝕介質(zhì)更容易擴(kuò)散到涂層內(nèi)部，是得涂層吸水量增加，涂層電阻降低，涂層防護(hù)性能惡化?？偨Y(jié)深海環(huán)境中金屬腐蝕采取合理選材和外表涂覆的方法進(jìn)行深海環(huán)境中金屬腐蝕的實驗包括實海暴露法和實驗室模擬法課題初探采用