海水腐蚀拓展知识

1、小组分工：小组分工： 找资料：陈明东找资料：陈明东 真羚健真羚健 PPTPPT制作：江振鹏制作：江振鹏 马扬波马扬波 演讲：刘超演讲：刘超 海水是流动的，对于人类来说，可用水量是不受海水是流动的，对于人类来说，可用水量是不受 限制的。海水是名符其实的液体矿藏，平均每立限制的。海水是名符其实的液体矿藏，平均每立 方公里的海水中有方公里的海水中有35703570万吨的矿物质，世界上已万吨的矿物质，世界上已 知的知的100100多种元素中，多种元素中，80%80%可以在海水中找到。海可以在海水中找到。海 水还是陆地上淡水的来源和气候的调节器，世界水还是陆地上淡水的来源和气候的调节器，世界 海洋每年蒸

2、发的淡水有海洋每年蒸发的淡水有450450万立方公里，其中万立方公里，其中90%90% 通过降雨返回海洋，通过降雨返回海洋，10%10%变为雨雪落在大地上，变为雨雪落在大地上， 然后顺河流又返回海洋。然后顺河流又返回海洋。 海水是一种非常复杂的多组分水溶液。海水中各海水是一种非常复杂的多组分水溶液。海水中各 种元素都以一定的物理化学形态存在。在海水中铜的种元素都以一定的物理化学形态存在。在海水中铜的 存在形式较为复杂，大部分是有机络合物形式存在的。存在形式较为复杂，大部分是有机络合物形式存在的。 在自由离子中仅有一小部分以在自由离子中仅有一小部分以二价正离子形式二价正离子形式存在大存在大 部分

3、都是以部分都是以负离子络合物负离子络合物出现。所以自由铜离子仅占出现。所以自由铜离子仅占 全部溶解铜的一小部分。海水中有含量极为丰富的钠，全部溶解铜的一小部分。海水中有含量极为丰富的钠， 但其化学行为非常简单，它几乎全部以但其化学行为非常简单，它几乎全部以Na+离子形式离子形式 存在。存在。 海水中的溶解有机物十分复杂，主要是一种叫做海水中的溶解有机物十分复杂，主要是一种叫做 “海洋腐殖质海洋腐殖质”的物质，它的性质与土壤中植被分解的物质，它的性质与土壤中植被分解 生成的生成的腐殖酸腐殖酸和和富敏酸富敏酸类似。海洋腐殖质的分子结构类似。海洋腐殖质的分子结构 还没有完全确定，但是它与金属能形成强

4、络合物。还没有完全确定，但是它与金属能形成强络合物。 1、主要成分：阳离子：、主要成分：阳离子： 阴离子：阴离子： 2、溶于海水的气体成分，如氧、氮及惰性气体等。、溶于海水的气体成分，如氧、氮及惰性气体等。 3营养元素（营养盐、生源要素）：主要是与海营养元素（营养盐、生源要素）：主要是与海 洋植物生长有关的要素，通常是指洋植物生长有关的要素，通常是指N、P及及Si等。等。 这些要素在海水中的含量经常受到植物活动的影这些要素在海水中的含量经常受到植物活动的影 响，其含量很低时，会限制植物的正常生长，所响，其含量很低时，会限制植物的正常生长，所 以这些要素对生物有重要意义。以这些要素对生物有重要意

5、义。 4微量元素：在海水中含量很低，但又不属于营微量元素：在海水中含量很低，但又不属于营 养元素者。养元素者。 5海水中的有机物质：如氨基酸、腐殖质、叶绿海水中的有机物质：如氨基酸、腐殖质、叶绿 素等素等 海水是自然界中数量最多而且具有很强腐海水是自然界中数量最多而且具有很强腐 蚀性的蚀性的多元电解质溶液多元电解质溶液，主要含有，主要含有 3.2%- 3.75%的的 NaCl 等多种盐类，溶解有等多种盐类，溶解有氧氧和和二氧二氧 化碳化碳等气体，还有大量海生物。海水的盐度、等气体，还有大量海生物。海水的盐度、 PH 值、温度、溶解氧量随海水值、温度、溶解氧量随海水深度、地理位深度、地理位 置、

6、季节置、季节的不同而有所变化的不同而有所变化 海水腐蚀的类型海水腐蚀的类型 一、化学腐蚀一、化学腐蚀 二、物理腐蚀二、物理腐蚀 三、生物腐蚀三、生物腐蚀 海水海水是复杂的是复杂的电解质溶液电解质溶液，并溶有一定量的氧，并溶有一定量的氧， 所以所以电化学腐蚀电化学腐蚀原理对海水腐蚀是适用的，而且大多原理对海水腐蚀是适用的，而且大多 数金属材料在海水中都属于数金属材料在海水中都属于去极化腐蚀去极化腐蚀，即，即氧氧是海水是海水 腐蚀的腐蚀的去极化剂去极化剂。海水腐蚀速率主要为阴极氧的去极。海水腐蚀速率主要为阴极氧的去极 化控制，在这种情况下腐蚀速率由氧到达金属表面的化控制，在这种情况下腐蚀速率由氧到

7、达金属表面的 扩散步骤所控制。扩散步骤所控制。 一种金属浸在海水中，由于金属及合金一种金属浸在海水中，由于金属及合金表面成分表面成分不均不均 匀性，匀性，相相分布不均匀性，分布不均匀性，表面应力应变表面应力应变的不均匀性，的不均匀性， 以及其他微观不均匀性，导致金属与海水界面上以及其他微观不均匀性，导致金属与海水界面上电极电极 电位电位分布的微观不均匀性。金属表面就会形成无数个分布的微观不均匀性。金属表面就会形成无数个 腐蚀微电池，就会出现阴极区和阳极区。腐蚀微电池，就会出现阴极区和阳极区。 碳钢在海水中的为电池腐蚀反应：碳钢在海水中的为电池腐蚀反应： 电极电位较低的区域电极电位较低的区域阳极

8、区（如铁素阳极区（如铁素 体相）体相） FeFe2+2e 电极电位较高的区域电极电位较高的区域阴极区（如渗碳阴极区（如渗碳 体相）体相） O2+H2O+2e2OH- 其电化学特征如下：其电化学特征如下： 海水导电性好，腐蚀过程的电阻小；海水导电性好，腐蚀过程的电阻小； 海水腐蚀主要为海水腐蚀主要为氧去极化腐蚀氧去极化腐蚀； 海水中氯离子含量高，大多数金属如海水中氯离子含量高，大多数金属如 钢铁、铸铁、锌、镉等在海水中不能钢铁、铸铁、锌、镉等在海水中不能 处于钝态。处于钝态。 应力腐蚀应力腐蚀 材料在材料在应力应力和和腐蚀环境腐蚀环境的共同作用下引起的共同作用下引起 的破坏叫的破坏叫应力腐蚀应力

9、腐蚀。这里需强调的是应力和腐。这里需强调的是应力和腐 蚀的共同作用。材料应力腐蚀具有很鲜明的特蚀的共同作用。材料应力腐蚀具有很鲜明的特 点，应力腐蚀破坏特征，可以帮助我们识别破点，应力腐蚀破坏特征，可以帮助我们识别破 坏事故是否属于应力腐蚀，但一定要综合考虑，坏事故是否属于应力腐蚀，但一定要综合考虑， 不能只根据某一点特征，便简单地下结论。影不能只根据某一点特征，便简单地下结论。影 响应力腐蚀的因素主要包括响应力腐蚀的因素主要包括环境因素、力学因环境因素、力学因 素和冶炼因素。素和冶炼因素。 磨损腐蚀磨损腐蚀 由于由于腐蚀介质腐蚀介质与与金属表面间相对运动金属表面间相对运动。 引起金属的加速破

10、坏和磨蚀。一般常与机械引起金属的加速破坏和磨蚀。一般常与机械 磨损同时作用使金属表面形成斑沟、槽和波磨损同时作用使金属表面形成斑沟、槽和波 纹的腐蚀破坏。海浪是发生在海洋中的一种纹的腐蚀破坏。海浪是发生在海洋中的一种 波动现象。我们这里指的海浪是由风产生的波动现象。我们这里指的海浪是由风产生的 波动，其周期为波动，其周期为0.5至至25秒，波长为几十厘米秒，波长为几十厘米 到几百米，一般波高为几厘米到到几百米，一般波高为几厘米到20米，在罕米，在罕 见的情况下波高可达见的情况下波高可达30米以上。源源不断的米以上。源源不断的 海浪毕竟有一定的冲刷能力，这些力量不容海浪毕竟有一定的冲刷能力，这些

11、力量不容 忽视。忽视。 大海毋庸置疑就是一个生物的大大海毋庸置疑就是一个生物的大 家庭。生存这各种各样的生物包括微生家庭。生存这各种各样的生物包括微生 物。海水中物。海水中, 微生物微生物附着在材料表面上附着在材料表面上 , 形成形成豁液层豁液层, 并逐渐勃附各种颗粒物与并逐渐勃附各种颗粒物与 海洋生物海洋生物 在严重的情况下在严重的情况下, 宏观和微宏观和微 观的海生物附着观的海生物附着, 可使海工结构的负载可使海工结构的负载 增加增加24 .5% , 疲劳损伤增加疲劳损伤增加 60 % 。 海生物对腐蚀的影响很复杂，因为它海生物对腐蚀的影响很复杂，因为它 附着的种类和程度不同，对材料的腐蚀

12、程附着的种类和程度不同，对材料的腐蚀程 度就不同度就不同。 大型海生物的附着生长增加了船的前进阻力，大型海生物的附着生长增加了船的前进阻力， 降低航速，增加船的振动和燃料消耗，降低船的降低航速，增加船的振动和燃料消耗，降低船的 货运量。污损生物的繁殖也会引起船舶或海上建货运量。污损生物的繁殖也会引起船舶或海上建 筑防腐蚀保护层的损坏，加速金属构件的腐蚀。筑防腐蚀保护层的损坏，加速金属构件的腐蚀。 当表面被完全覆盖时，可使腐蚀速率降低，而当当表面被完全覆盖时，可使腐蚀速率降低，而当 表面局部被覆盖时，往往会使局部腐蚀加剧。表面局部被覆盖时，往往会使局部腐蚀加剧。 船舶防海水腐蚀措施：船舶防海水腐

13、蚀措施： 1、阴极保护技术、阴极保护技术 2、合理选材、合理选材 结构设计结构设计 3、正确焊接操作、正确焊接操作 4、减少异种金属直接连接、减少异种金属直接连接 5、添加缓释剂、添加缓释剂 阴极保护技术阴极保护技术 I.牺牲阳极保护是利用电化学原理，由活泼金属如锌铝等在 海水介质中与钢铁构成电性连接，使钢铁在总体上成为阴极 而得到保护.船舶牺牲阳极主要有锌与锌合金阳极或铝与铝 合金阳极，它们有足够负的电位并且很稳定；工作阳极极化 小且溶解均匀，腐蚀产物容易脱落；电流效率高等特点.主 要应用于船舶船体、压载舱、舵 阴极保护技术阴极保护技术 II.加电流保护系统一般有加电流保护系统一般有直流电源

14、、辅助阳极、阳极屏直流电源、辅助阳极、阳极屏 蔽层和参比电极蔽层和参比电极四部分构成四部分构成.辅助阳极辅助阳极作用是使电流从电作用是使电流从电 极经介质到被保护体表面，极经介质到被保护体表面，参比电极参比电极是用来测量被保护体是用来测量被保护体 的电位，并向控制系统传递信号，以便调节保护电流大小。的电位，并向控制系统传递信号，以便调节保护电流大小。 外加电流保护的特点：外加电流保护的特点：a）初始投资较高，需要专）初始投资较高，需要专 业知识，日常监控；业知识，日常监控；b）寿命较长，维护费用相对低；）寿命较长，维护费用相对低； c）保护较好；）保护较好；d）通过外部直流电源提供保护电流；）

15、通过外部直流电源提供保护电流；e） 工艺要求高，安装较复杂，需在船体上开孔；工艺要求高，安装较复杂，需在船体上开孔；f）阳极）阳极 排流量大，可自动调节保护电流输出，使船体电位恒排流量大，可自动调节保护电流输出，使船体电位恒 定；定；g）基本上对航行阻力没有影响）基本上对航行阻力没有影响. 合理选材和结构设计：船舶在选材合理选材和结构设计：船舶在选材 时应选择质量好或在海水环境中的时应选择质量好或在海水环境中的 耐腐蚀性能好的材料耐腐蚀性能好的材料.合理的船舶结合理的船舶结 构设计以避免造成腐蚀的加剧构设计以避免造成腐蚀的加剧. 正确规范的焊接操作：电腐蚀的形正确规范的焊接操作：电腐蚀的形 成

16、主要原因有：不正确的单线焊接；成主要原因有：不正确的单线焊接； 不正确的双线焊接等不正确的双线焊接等.电焊焊接的违电焊焊接的违 规操作可以导致焊接电流从水下船规操作可以导致焊接电流从水下船 体外表面流向海水，使钢板发生腐体外表面流向海水，使钢板发生腐 蚀。蚀。 减少异种金属部件的直接连接：减少异种金属部件的直接连接： 船舶上不同金属的直接接触，未船舶上不同金属的直接接触，未 加绝缘时，当进入海水介质中时加绝缘时，当进入海水介质中时 会发生电偶腐蚀会发生电偶腐蚀.在船舶上可以在船舶上可以 采用防腐蚀电绝缘连接方式，避采用防腐蚀电绝缘连接方式，避 免腐蚀发生免腐蚀发生 缓释剂：采用含有缓释剂的淡水

17、对海缓释剂：采用含有缓释剂的淡水对海 洋环境中使用的设备冲洗以减缓腐蚀洋环境中使用的设备冲洗以减缓腐蚀 的技术的技术.缓释剂技术对海洋环境腐蚀具缓释剂技术对海洋环境腐蚀具 有好的抑制作用，可以同阴极保护一有好的抑制作用，可以同阴极保护一 并使用，并且环保，经济性高，是一并使用，并且环保，经济性高，是一 种主动控制腐蚀的有效措施种主动控制腐蚀的有效措施.稀释海水稀释海水 的冲洗缓释剂是未来发展的方向的冲洗缓释剂是未来发展的方向.压载压载 舱等可以使用缓释剂进行冲洗以减缓舱等可以使用缓释剂进行冲洗以减缓 腐蚀腐蚀 船舶防微生物腐蚀的措施船舶防微生物腐蚀的措施 1、物理方法、物理方法 2、化学方法、

18、化学方法 3、电化学方法杀菌、电化学方法杀菌 4、阴极保护方法、阴极保护方法 5、微生物法、微生物法 6、防腐蚀材料方法、防腐蚀材料方法 射线杀菌、紫外线射线杀菌、紫外线 杀、杀、,射线杀菌、射线杀菌、 超声波杀菌和高频电超声波杀菌和高频电 流杀菌以及改变介质流杀菌以及改变介质 环境等环境等. 添加添加2-巯基巯基-苯并咪唑苯并咪唑 （MBI）后，碳钢的腐蚀）后，碳钢的腐蚀 速率都有所下降速率都有所下降.抑制了阴抑制了阴 极反应，且极反应，且MBI对对SRB的的 活性有抑制作用，从而起活性有抑制作用，从而起 到了缓蚀作用到了缓蚀作用. 每一种微生物细胞都有特定的氧化还原电位，当外界施每一种微生

19、物细胞都有特定的氧化还原电位，当外界施 加的电位超过细胞的氧化还原电位时，外界就可以和微加的电位超过细胞的氧化还原电位时，外界就可以和微 生物细胞发生电子交换，微生物细胞因失去电子被氧化生物细胞发生电子交换，微生物细胞因失去电子被氧化 而使其活性大大降低直至死亡而使其活性大大降低直至死亡. 阴极提供自由氢的速度超过了阴极提供自由氢的速度超过了 细菌（如细菌（如SRB）去极化作用中）去极化作用中 的速度外，还因为阴极周围的速度外，还因为阴极周围 pH值升高到可抑制值升高到可抑制SRB生长生长 繁殖的程度，从防止繁殖的程度，从防止MIC的角的角 度出发，阴极周围度出发，阴极周围pH10以上以上 的

20、保护电位就足以排除的保护电位就足以排除SRB及及 其它细菌的腐蚀作用其它细菌的腐蚀作用.在实践中，在实践中， 阴极保护方法一般和涂层防护阴极保护方法一般和涂层防护 方法联合使用，这样阴极保护方法联合使用，这样阴极保护 可以弥补涂层由于涂不到或者可以弥补涂层由于涂不到或者 涂层剥落而产生的不足，从而涂层剥落而产生的不足，从而 达到更好的保护效果达到更好的保护效果. 利用微生物之间的共生、利用微生物之间的共生、 竞争以及拮抗的关系来竞争以及拮抗的关系来 防止微生物对金属的腐防止微生物对金属的腐 蚀蚀.采用微生物防治方法采用微生物防治方法 抑制微生物腐蚀安全、抑制微生物腐蚀安全、 高效、环保，是目前

21、微高效、环保，是目前微 生物腐蚀防护的研究热生物腐蚀防护的研究热 点和重点点和重点. 从材料的制备和选择上，使用抗微生物腐蚀从材料的制备和选择上，使用抗微生物腐蚀 的材料可避免或者减少微生物腐蚀产生的危害的材料可避免或者减少微生物腐蚀产生的危害.由由 于各种金属及其合金或非金属材料耐微生物腐蚀于各种金属及其合金或非金属材料耐微生物腐蚀 的敏感性不同，可以通过对材料的表面进行处理的敏感性不同，可以通过对材料的表面进行处理 或在基体材料中添加耐微生物腐蚀元素或在金属或在基体材料中添加耐微生物腐蚀元素或在金属 表面涂敷抗微生物腐蚀的材料达到防治微生物腐表面涂敷抗微生物腐蚀的材料达到防治微生物腐 蚀的

22、目的蚀的目的. 海水管系防腐措施海水管系防腐措施 通常在海水吸入总管或海底阀箱处加装防污和防通常在海水吸入总管或海底阀箱处加装防污和防 腐蚀电极腐蚀电极. .海水管系防污系统海水管系防污系统主要通过主要通过外加电流外加电流的防的防 污电极和污电极和防腐蚀电极防腐蚀电极来实现，通常防污电极材料用来实现，通常防污电极材料用 电解铜，通过电解后的铜离子杀灭海水中的微生物电解铜，通过电解后的铜离子杀灭海水中的微生物. . 防腐蚀系统通常用纯铁电极或铝电极，或纯铁电极防腐蚀系统通常用纯铁电极或铝电极，或纯铁电极 和铝电极同时加用，电解后的铁和铝电极同时加用，电解后的铁/ /铝离子随海水的流，铝离子随海水

23、的流， 分布沉积在被保护的管壁上，形成许许分布沉积在被保护的管壁上，形成许许多细多细小的牺小的牺 牲阳极，从而达到保护海水管系不被腐蚀牲阳极，从而达到保护海水管系不被腐蚀. .海水管系海水管系 防污系统主要用于船舶海水冷却系统和其它海水管防污系统主要用于船舶海水冷却系统和其它海水管 系的防污和防腐蚀，一般与涂料协作，共同防腐系的防污和防腐蚀，一般与涂料协作，共同防腐. . 混凝土海上防腐混凝土海上防腐 对废弃混凝土进行杂质清洗和机械破碎后 可制成具有一定颗粒级配的再生混凝土粗骨 料。将这些再生混凝土粗骨料以一定的比例 替代天然的粗骨料,可以配置出性能优良的再 生粗骨料混凝土(简称再生混凝土)以

24、满足道路、 城市基础设施、工业与民用建筑等建设对混 凝土材料日益增长的需求。再生混凝土是废 弃混凝土资源化循环利用、实现建筑材料可 持续发展和低碳经济的较为有效手段之一。 想必大家都猜得出来想必大家都猜得出来对！对！ 没错，那就是威尼斯！没错，那就是威尼斯！ 毫无疑问，大家都跟我有同样的问题毫无疑问，大家都跟我有同样的问题 威尼斯的人民怎么防腐的！威尼斯的人民怎么防腐的！ 首先，这里建筑的方法，是先在水底下的泥上打首先，这里建筑的方法，是先在水底下的泥上打 下大木桩，木桩一个挨一个，这就是地基，打牢了，下大木桩，木桩一个挨一个，这就是地基，打牢了， 铺上木板，然后就盖房子，这儿的房子无一不是这么铺上木板，然后就盖房子，这儿的房子无一不是这么 建造的。所以有人说，威尼斯城上面是石头，下面是建造的。所以有人说，威尼斯城上面是石头，下面是 森林。当年为建造威尼斯，意大利北部的森林全被砍森林。当年为建造威尼斯，意大利北部的森林全被砍 完了。这样的房子，也不用担心水下的木头烂了，它完了。这样的房子，也不用担心水下的木头烂了，