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13:5014自然环境下的腐蚀13:502CONTENTS4.1大气腐蚀4.2土壤腐蚀4.3自然水腐蚀13:5034.1大气腐蚀4.1.1概述4.1.2大气腐蚀的分类4.1.3大气腐蚀机理4.1.4大气腐蚀的影响因素4.1.5防止大气腐蚀的方法13:5044.1.1概述大气腐蚀是指由大气中的水、氧、酸性污染物等物质的作用而引起的腐蚀。大气腐蚀所造成的金属损失约占金属总量的50%以上。油气田地面管线、设备、容器、井架、抽油机等,大都在大气环境条件下使用,均会遭受大气腐蚀。13:5054.1.1概述
在腐蚀学科中,常把大气分为海洋、工业、城市、农村大气四类(根据地域及环境腐蚀性划分),其中的海洋大气腐蚀最为严重,工业大气、城市大气次之,农村大气最轻。13:5064.1.1概述
日常生活中,常可看到海边城市自行车圈锈蚀比内陆的严重的多,据文献介绍钢在海岸的腐蚀比在沙漠中大400~500倍;离海岸24m的钢试样比离海岸240m的腐蚀快12倍;工业大气比沙漠区的腐蚀可能大50至100倍。工业大气、城市大气的腐蚀性超过农村大气,主要原因是空气污染严重,含有大量的腐蚀性气体,如SO2、CO2等。海洋大气因其含有盐分及海水的蒸发使其腐蚀性较之工业和城市大气都严重。13:5074.1.2大气腐蚀的分类
大气腐蚀速率随着腐蚀条件的变化而变化。金属表面的潮湿程度通常是决定大气腐蚀速率的主要因素。所以,按照金属表面的潮湿程度,也就是按照金属表面电解质液膜的存在和状态的不同,可以把大气腐蚀分成下列三种类型:干型大气腐蚀
大气很干燥,金属表面不存在水膜或水膜层的厚度不超过10mm时的腐蚀(未形成连续电解液)。潮型大气腐蚀大气相对湿度足够高,金属表面存在肉眼看不见的薄液膜层时发生的腐蚀。湿型大气腐蚀大气相对湿度接近100%,在金属表面存在着肉眼可见的凝结水膜(以雾、雨等形式)时发生的腐蚀。13:508
上述三种类型的大气腐蚀,它们的腐蚀机理和腐蚀速率是各不相同的,其关系式可以定性地用图1所示的曲线来表示。图中Ⅰ区是大气湿度特别低的情况,金属表面的吸附水膜非常薄,还不能看作是完整的和具有电解液的性能,此时金属腐蚀速率很低,属于化学腐蚀中的常温氧化情况,相当于干型大气腐蚀。图1大气腐蚀与金属表面上水膜层厚度之间的关系Ⅰ一水膜厚度δ=1~10nm的区域;Ⅱ一水膜厚度δ=10nm~1μm的区域;Ⅲ一水膜厚度δ=1μm~1mm的区域;Ⅳ一水膜厚度δ>1mm13:509
在区域Ⅱ中,金属表面形成了连续的薄液膜层,具有电解液的特点,腐蚀过程基本上与电化学腐蚀相同,腐蚀速率随液膜厚度的增加而急剧增加,这相当于潮型大气腐蚀。图1大气腐蚀与金属表面上水膜层厚度之间的关系Ⅰ一水膜厚度δ=1~10nm的区域;Ⅱ一水膜厚度δ=10nm~1μm的区域;Ⅲ一水膜厚度δ=1μm~1mm的区域;Ⅳ一水膜厚度δ>1mm13:5010
区域Ⅲ、Ⅳ为湿型大气腐蚀区域。由于液膜厚度的增加,氧通过液膜变得困难了,腐蚀速率也相对降低。进入到区域Ⅳ时,由于氧通过液膜有效扩散层得厚度已基本上不随液膜厚度的增加而增加,腐蚀速率已基本不变,这相当于金属全部沉浸在电解液中的腐蚀情况。图1大气腐蚀与金属表面上水膜层厚度之间的关系Ⅰ一水膜厚度δ=1~10nm的区域;Ⅱ一水膜厚度δ=10nm~1μm的区域;Ⅲ一水膜厚度δ=1μm~1mm的区域;Ⅳ一水膜厚度δ>1mm13:5011
实际上,金属在大气中的腐蚀,用这三种形式的大气腐蚀完全区分清楚是相当困难的。它既可以从一种形式的腐蚀过渡到另一种形式,又存在着一种腐蚀形式与另一种腐蚀形式的相互转换。例如,在大气中最初以干型腐蚀历程进行腐蚀的金属构件,当湿度增大或生成吸水性的腐蚀产物时,可能会开始按潮型大气腐蚀历程进行。当雨水直接落在金属物件上时,潮的大气腐蚀又转变为湿型大气腐蚀,而当表面逐渐干燥以后,又会重新按潮型大气腐蚀形式进行腐蚀。13:50124.1.3大气腐蚀机理特点:金属处于薄层电解液下的腐蚀过程与电化学动力学规律一样,大气腐蚀速度也与大气条件下的电极过程有关。大气腐蚀是液膜下的电化学腐蚀,与浸在电解液中的腐蚀相比有它的特殊之处。一般腐蚀电池都是短路的,电阻很小,可略而不计。而在极薄的电解液膜下则不可忽视。此外,随着液膜厚度的变化,阴、阳极过程及大气腐蚀的因素也是发生变化的。但由于电解液比较薄,而且常常干湿交替,故大气腐蚀的电极过程有自身的特点。13:50134.1.3大气腐蚀机理结论随着金属表面电解液的变薄,阴极过程更容易进行,而阳极过程更困难阴极去极化过程主要是依靠氧的去极化作用(因为氧的扩散在薄的液膜条件下比全浸状态时更容易)阳极阳极钝化阳极过程在薄液膜下会受到较大的阻碍阳极钝化,金属离子水化过程的困难是造成阳极极化的主要原因13:50144.1.3大气腐蚀机理
在薄液膜层下,腐蚀微电池的电阻显著增大,微电池作用变小。阳极区反应产物的金属离子和阴极区生成的离子,将在与金属表面紧密连接的电解液薄层中相互作用,生成不溶性腐蚀产物,并附着于金属表面,成为具有一定保护性能的腐蚀产物层。因此,大气腐蚀的腐蚀形态较为均匀一致。
13:50154.1.3大气腐蚀机理
在大气腐蚀的条件下,腐蚀产物的成分和结构往往很复杂。在一定条件下,腐蚀产物还会影响大气腐蚀的电极反应。伊文思认为,钢和铁的锈层处在湿润的条件下,当氧的通路被限制时,它可以作为氧化剂,即发生阴极去极化反应:13:50164.1.3大气腐蚀机理
而当锈层干燥时是透氧的,Fe2+又重新氧化变成Fe3+,即:由此可见,在干湿交替的情况下,带有锈层的钢能加速腐蚀的进行。
13:50174.1.4大气腐蚀的影响因素1)湿度
湿度是决定大气腐蚀类型和速度的基本因素。各种金属都有一个腐蚀速率开始急剧增加的湿度范围。铁、铜、镍、锌等金属的临界湿度(大气腐蚀速度剧增时的大气相对湿度值称为临界湿度。)值为50%~70%。在该湿度下金属表面已形成完整的液膜,使电化学腐蚀过程得以顺利进行。一般来说,湿度越大,大气的腐蚀性越强。13:50184.1.4大气腐蚀的影响因素2)温度和温度差在其他条件相同的情况下,平均气温高的地区比气温低的地区大气腐蚀程度严重。温差的剧烈变化也有影响。因昼夜之间的温差变化而导致的结露现象,也有加速腐蚀的作用。当金属表面处在的比它温度高的空气中,这时空气中的水蒸汽将以液态凝结在金属表面上,这种现象称为结露(例空调器的排水器)。13:50193)降雨量影响原因:降雨后空气湿度上升雨水沾湿表面雨水能洗掉金属表面的尘埃盐粒或其他附着在金属表面上的腐蚀性物质而减缓腐蚀的作用冲刷破坏腐蚀产物保护层而促进腐蚀结论:雨水多的地区,空气潮湿,金属的腐蚀比较严重13:50204)大气成分(1)SO2来源:硫化氢产物在空气中的氧化;含硫燃料的燃烧。(在工业城市中这个因素是主要的)在大气污染物质中,SO2影响最大,且冬季污染更严重。以石油、天然气、煤为燃料的废气中含有大量的SO2,SO2污染的大气中,铁、锌等金属则生成易溶的硫酸盐化合物,进一步氧化并由于强烈的水解作用生成硫酸,同铁起反应,整个过程具有自催化反应的特点,腐蚀速度和大气中SO2含量成直线上升。13:5021
影响原因:NaCl颗粒它具有吸湿作用,增大了表面液膜层的导电,Cl离子本身有很强的侵蚀性,因而使腐蚀变得严重。离海洋越远,大气中的海盐离子越少,腐蚀量也变小。(2)NaCl的影响13:5022影响原因:尘粒本身具有腐蚀性,如重工业地区的铵盐颗粒,它溶于金属表面水膜,提高了电导率或酸度,起促进腐蚀的作用。尘粒本身无腐蚀作用,但能吸附腐蚀性物质,如炭粒吸附SO2和水汽后,生成腐蚀性的酸性溶液。尘粒本身无腐蚀作用,它落在金属上会形成缝隙而凝结水分形成氧浓差的局部腐蚀条件,如砂粒形成的缝隙处较易吸收水分而形成氧浓差的局部腐蚀。因此对机器设备、仪器仪表的防尘也有利于防止大气腐蚀。(3)固体尘粒影响13:5023
除上述几种污染物质外,在石化工业区的大气环境中,还可能有大量的Cl2、NH3、H2S等有害物质,它们也对金属设备、物件等造成腐蚀破坏。13:50244.1.5防止大气腐蚀的方法1.在碳钢中加入某些合金元素如:钢中加入Cu、P、Cr、Ni等,尤其是Cu、P元素加入后效果比较显著。2.采用有机或无机涂层,金属镀层3.改变环境,减少环境的腐蚀比如:使用气相缓蚀剂;降低大气湿度。5.合理设计构件、防止缝隙中存水、去除金属表面灰尘等。13:5025CONTENTS4.1大气腐蚀4.2土壤腐蚀4.3自然水腐蚀13:50264.2土壤腐蚀4.2.1概述
作为腐蚀环境,土壤和水、大气两个环境不同,土壤是由固相、气相和液相三相构成的不均匀多相体系,其影响因素多,相互关系复杂,至今还没有一种评价土壤腐蚀性的完美方法。土壤腐蚀和其他电化学腐蚀过程具有不同的特征,就是氧的传递。氧在溶液中是通过溶液本体输送,在大气腐蚀时通过电解液薄膜传递,而在土壤腐蚀时通过土壤的孔隙输送。因而土壤中氧的传递速度,取决于土壤的结构和湿度。在不同土壤中,氧的渗透率会有很大差异,幅度可达3~5个数量级。土壤腐蚀时氧浓差电池将起很大作用。13:50274.2.2土壤腐蚀特点(1)不同土壤对同种金属的腐蚀速率不同(碳钢0.005mm/a~0.1mm/a)。(2)同一土壤对不同金属的腐蚀性也不一样。(3)由于土壤组成和性质的不均匀性,容易构成氧浓差电池(宏腐蚀电池),对地下金属设施造成严重的局部腐蚀。13:5028对于大多数土壤来说,当腐蚀决定于腐蚀微电池或距离不太长的宏观腐蚀电池时,腐蚀主要为阴极过程控制(图(a)),与全浸在静止电解液中的情况相似。在疏松、干燥的土壤中,随着氧渗透率的增加,腐蚀则转变为阳极控制(图(b))。此时腐蚀过程的控制特征近于潮的大气腐蚀。对于由长距离宏观电池作用下的士壤腐蚀,如地下管道经过透气性不同的土壤形成氧浓差腐蚀电池时,土壤的电阻成为主要的腐蚀控制因素,或阴极—电阻混合控制(图(c))。13:50294.2.3土壤腐蚀的影响因素1)土壤电阻率
土壤电阻率是表征土壤导电性能的指标,常用作判断土壤腐蚀性的最基本参数。影响土壤电阻率的因素有:盐的含量和组成、含水量、土壤质地、松紧度、有机质含量、粘土矿物组成和土壤温度等。在盐渍化土壤中,离子电导起主导作用;在淋溶性土壤中,胶体电导也占相当的比重。土壤电阻率的变化范围很大,从小于1Ω·m到高达几百甚至上千Ω·m。
以土壤电阻率来划分土壤的腐蚀性是各国的常用方法,即电阻率小,腐蚀性强。对于大多数情况都是适用的,但有些场合违反这一规律,呈现土壤电阻率大腐蚀性也大。13:5030
2)土壤的氧化还原电位(Eh)
土壤氧化还原电位是反映土壤中各种氧化还原平衡的一个多系列的无机、有机综合体系,它包括氧体系、氢体系、铁体系、锰体系、硫体系和有机体系等。土壤的氧化还原电位和土壤电阻率一样是判断土壤腐蚀性的主要指标,一般认为在-200mV(SHE)以下的厌氧条件下腐蚀激烈,易受到硫酸盐还原菌的作用,故在低的土壤氧化还原条件下,要注意厌氧微生物导致金属的土壤微生物腐蚀。
土壤的氧化还原是以氢的氧化电位和氧的还原电位为上、下极限间测得的。通常土壤中含铁多,基于2价和3价铁离子及氢氧化物的氧化还原反应,能斯特方程是适用的。
13:5031
3)pH值pH值代表了土壤的酸碱度,土壤中氢离子的活度和总含量首先会影响金属的电极电位。在强酸性土壤中,它通过H+的去极化过程直接影响阴极极化。在氧的阴极去极化占主导的一般土壤中,土壤酸度是通过中和阴极过程形成的OH-而影响阴极极化的。阳极过程溶解下来的金属离子,在不同pH值时所形成的腐蚀产物的溶解度也是不同的,因此pH也有可能影响阳极极化。13:5032
对于缺乏碱金属、碱土金属而大量吸附H+的pH值小于5的酸性土壤,通常被认为是腐蚀性土壤。自然土壤中所含的残存盐类大多溶解在地下水中或吸咐在土壤的颗粒上,其中碱性盐类过多存在的碱性土壤,pH值在8.5左右,这种土壤的腐蚀性尚无一定的规律。13:5033
4)土壤含水率
实际的土壤液相分为地表水和地下水两部分。从地表至地下水间是地表水的移动范围,常伴有气相。地下水有滞留性水和移动性水两种。前者存在于不透水的粘土层下面,后者在深部砂砾层的空隙中移动。在土壤的液相和气相中,通常随湿度增加,O2和CO2也增加,导致对金属电极电位和阴极极化产生作用。
土壤的腐蚀性随着湿度的增加而增加,直到达到某一临界湿度时为止,再进一步提高湿度,土壤的腐蚀性将会降低。
13:50345)土壤的透气性
土壤质地及土壤松紧度和透气性直接相关,影响金属腐蚀有两个途径:土壤电阻率、氧的扩散和渗透。
许多学者认为透气性差是土壤腐蚀性强的标志,但有时这一点得不到证实,甚至产生相反的例子。例如,考古挖掘出的金属物品都是保存在不透气的环境中的。但当不透气的土壤中存在微生物活动时,其腐蚀性是不言而喻的。
土壤透气性差及含水量过低,则能阻碍微腐蚀电池的作用。土壤透气性差异,引起氧浓差。如阳极远小于阴极区面积则金属管路很快穿孔。13:50356)土壤的含盐量
土壤不同含盐量相差很大,一般在50PPm~2%以上,含盐量大腐蚀越强。沿海土壤中氯离子含量高,能加剧腐蚀。石灰质土壤中的Ca2+、Mg2+离子有助于形式保护层。7)土壤中的杂散电流
土壤中运动的杂散电流,可能引起严重的腐蚀。13:50368)土壤温度
土壤温度对土壤电阻率影响是比较明显的,温度每相差1℃,土壤电阻率约变化2%。其次,金属在土壤中的腐蚀,在某些情况下是扩散过程控制的。而扩散速度与温度的关系是十分密切的。温度还影响到气体在土壤液相中的溶解度,这涉及到氧的状况而对阴、阳极化产生作用。温度还影响金属的电极电位,每相差10℃,电极电位可改变几十毫伏。9)土壤中的微生物(见4.2.7)13:5037土壤类型对钢铁的腐蚀性图13:5038土壤电阻率与土壤腐蚀性(Ω·m)表4.2.4土壤腐蚀分级标准1)按土壤电阻率分级13:50392)按土壤pH值分级
这里有两个分级标准,一是按土壤交换性酸总量(表A),另一是按pH值(表B)。
表B土壤pH值与土壤腐蚀性
表A土壤交换性酸总量与土壤腐蚀性13:50403)按土壤含水量分级
含水量的变化将引起土壤的其他一些因素发生改变,用含水量评价土壤腐蚀对于同类土壤参考意义较大。下表适用于粘土类土壤。
土壤含水量与土壤腐蚀性表13:50414)按对地电位值分级
下表给出了钢材对地自然电位与土壤腐蚀性的关系。
钢材对地电位与土壤腐蚀性表13:50425)按腐蚀速率及穿孔年限分级
下表中给出了钢材的腐蚀速率、穿孔年限和土壤腐蚀性的关系。腐蚀速率、穿孔年限与土壤腐蚀性表13:5043
4.2.5土壤腐蚀综合评价
采用综合打分法评价土壤腐蚀性。长处:考虑的因素多;不足:运作起来工作量大,有的因素测量起来也不方便。但这毕竟推出了综合考虑土壤腐蚀的途径。在执行中将不断的完善,如德国标准DIN50929较之初期的方案有了很大的变化,去掉了氧化一还原电位,增加了自然腐蚀电位的指标。在指标的应用上,增加了腐蚀形态的预测。13:5044德国DIN50929打分法
表1给出了DIN50929中12项指标的打分法,表2~表4是利用表1中的指标综合加权后得到评价分级。13:5045表1土壤腐蚀性的影响及评价指数(DIN50929)13:504613:5047表2土壤腐蚀和腐蚀概率
表3评定充气差异电池的阳极和阴极作用
表4与外阴极相连时的腐蚀概率
13:50484.2.6土壤腐蚀的控制1)外涂层技术
考虑到经济性及机械化施工方便,以前地下金属管道普遍使用石油沥青和煤焦油沥青的覆盖层。现在使用的有聚乙烯胶粘带,环氧树脂粉末和三层PE。2)阴极保护
外加电流和牺牲阳极3)改良土壤环境
酸性土壤——填充石灰石碎块注意添土密实度和土壤质量对于小型工程——更换土壤13:5049
4.2.7微生物腐蚀
凡是同水、土壤或湿润空气相接触的金属设施,都可遭到微生物腐蚀。据资料:50%~80%的地下管线腐蚀属于微生物引起和参与的腐蚀。油田注水系统、深水泵、冷却系统,水坝、码头、海上采油平台、飞机燃料箱都会发生微生物腐蚀。13:5050
1)微生物腐蚀的特征微生物腐蚀需要有适宜的环境条件,如一定的温度、湿度、酸度、含氧量及营养源微生物腐蚀并非微生物直接食取金属,而是微生物生命活动的结果直接或间接参加腐蚀过程微生物腐蚀往往是多种微生物共生、交互作用的结果13:50512)微生物以四种方式参与腐蚀过程(1)微生物新陈代谢产物的腐蚀作用(2)促进腐蚀的电极反应,如硫酸盐还原菌能促进金属腐蚀的阴极去极化过程(3)改变了金属环境的氧浓度,含盐度、酸度,形成氧浓差电池(4)破坏保护性覆盖层或缓蚀剂的稳定性13:5052类型对氧的需求被还原或氧化的土壤主要最终产物环境条件pH值最佳活动范围温度范围℃硫酸盐还原菌厌氧硫酸盐,硫代硫酸盐,亚硫酸盐硫化氢水、污泥、污水、土壤沉积物、油井等6~7.525~30硫氧化菌嗜氧硫,硫化物,硫代硫酸盐硫酸施肥土壤,含硫及磷酸盐矿石,氧化不完全的硫化合物土壤2.0~4.0最佳28~30限度18~37铁细菌嗜氧碳酸亚铁,碳酸氢铁,碳酸氢锰氢氧化铁含铁盐和有机物的静水和流水最佳24限度5~403)与腐蚀有关的主要微生物13:5053硫酸盐还原菌:造成点蚀,腐蚀产物等黑色的带有难闻气味的硫化物硫氧化菌:当腐蚀现象发生含有大量硫酸的环境中,而又无外界直接的硫酸来源时,硫氧化杆菌的腐蚀作用就是值得怀疑的对象铁细菌:形态多样,有杆菌,球菌和丝状菌等形状等形状加速铁的阳极溶解过程,增大了金属腐蚀速度.
4)细菌特征13:50545)微生物腐蚀的控制
系统为非密闭,腐蚀性细菌很难完全消失
使用杀菌剂或抑菌剂(高效低毒,稳定、低价、无腐蚀性)
改变介质条件,抑制微生物生长(如:减少微生物的营养源、曝光处理、pH>9)
覆盖防护层:地下管道常用煤焦油沥青涂层(镀锌、镀铬、低水、环氧树脂涂层)
阴极保护:和涂层相结合起来,也用于防止土壤环境中的微生物腐蚀13:5055CONTENTS4.1大气腐蚀4.2土壤腐蚀4.3自然水腐蚀13:50564.3.1淡水腐蚀1)概述
淡水的种类很多,通常可分地下水、地表水。地表水中又有湖水、河水。水中的溶解物随着水的来源和地区的不同而不同,全世界河水溶解物的平均组成见下表。13:5057阳极:溶液中:阴极:4.3.1淡水腐蚀
淡水的腐蚀性变化很大,主要受溶解氧含量、硬度、碱度、氯化物浓度、硫酸根浓度、硫化物含量、流速和温度等影响。
性质:电化学腐蚀过程,溶液中金属离子浓度低,阳极过程容易进行,通常受阴极过程所控制。
13:50582)淡水中影响金属腐蚀的环境因素(1)pH值
钢铁的腐蚀速度与纯水pH的关系如图所示。在pH=4~9的范围内,腐蚀速率与水的pH值无关(钢表面有一层氢氧化物保护膜)。13:50592)淡水中影响金属腐蚀的环境因素(2)溶氧
淡水的腐蚀受阴极过程控制,除酸性较强的水以外,其腐蚀速度与溶氧量及氧的消耗成正比。金属耗氧腐蚀达到最大对应的氧浓度为10mL/L,而当氧超过这一值时,由于淡水中有浓度较高的溶氧,使金属形成钝态,因此腐蚀速度急剧下降。13:50602)淡水中影响金属腐蚀的环境因素(3)溶液成分水中含盐量增加(到一定程度),腐蚀加快。一般阳离子对腐蚀影响不大,部分阳离子有缓蚀作用。阴离子一般都有害,但有部分例外(PO43-、NO2-)。(4)水温符合一般规律,温度↑腐蚀↑(5)流速金属在水中的腐蚀与流速的影响和其它因素的联系很复杂。基本上遵循以下规律:初始,流速↑腐蚀↑→流速增大到一定值,腐蚀↓→流速继续↑腐蚀↑13:50614.3.2海水腐蚀1)海水特性海水含盐量大,导电性高,含氧量高,腐蚀性较强13:5062
2)影响海水腐蚀的因素
海水是含有多种盐类的电解质溶液,还含有生物、悬浮泥砂、溶解的气体及腐败的有机物等,腐蚀性较强,影响腐蚀的因素也多,主要是:(1)所含盐类及其浓度
海水中盐的种类很多,其中以氯化物的含量最多,约占总盐量的85%以上。其所含盐量常以盐度表示,系指1000g海水中溶解的固体盐类的克数。在表层海水中,总盐度一般在32~37.5的范围内。含盐量的多少会直接影响海水的电导值。13:5063(2)电导率海水导电率约为4×10-2s/cm,远远超过河水的导电率(2×10-4s/cm)和雨水的导电率(1×10-3s/cm)。所以海水中的金属腐蚀,不仅有微电池作用,也存在宏电池作用。13:5064(3)氧含量
金属在海水中的腐蚀过程是受阴极反应中氧的去极化作用控制的,因此海水中溶解的氧量是影响腐蚀性的一个重要因素,腐蚀速度随氧含量的增高而加快。海水中的氧含量随深度的增加而降低,根据挪威西部海面的实测,表面海水中的氧含量为6.2~6.6moL/L。(4)pH值通常海水的pH值一般处于中性,对腐蚀影响不大。13:5065(5)温度通常
温度愈高,金属在海水中的腐蚀速度愈快。国外资料介绍,海水温度每上升10℃,腐蚀速度将增加近一倍。海水温度是随纬度、季节和深度不同而变化的。水温高处,往往盐度也高。但随温度上升,氧的溶解度也随之下降。13:5066(6)流速海水的运动有助于将空气中的氧扩散到金属表面,因此随着海水运动速度的加大,腐蚀速度将加快。此外,挟带着泥砂的海水对金属构筑物表面的高速冲刷,还会产生“磨蚀”。
但在海水中能钝化的金属则不然,在一定的流速下将能促进钛、镍合金或高铬不锈钢的钝化而提高其耐蚀。13:5067(7)海洋生物
海藻、贝类等海洋生物附着在金属表面,阻碍了氧与金属的接触,形成了完整致密的覆盖层,对金属起到保护作用。
但多数情况下它都增加了金属的腐蚀,尤其是局部腐蚀:海洋生物附着不完整或不均匀时,附着层下面造成氧浓差电池腐蚀。由于生物生命活动,局部改变了海水介质成分。例如当藻类植物附着后,由于光合作用增加了海水局部的氧浓度,造成氧浓差电池腐蚀加速了金属腐蚀。附着植物的根会穿透和剥落金属表面保护层。附着生物下面的锈层或附着生物死亡后的遗体粘附在金属上,形成缺氧环境,促进了硫酸盐还原菌等厌氧微生物的腐蚀破坏作用。13:5068
3)海水腐蚀的特点(1)由于海水接近中性,并含有大量的氯离子,故海水对于钢铁等大多数金属的腐蚀,其阳极极化的程度很小,腐蚀速度主要是由阴极反应过程中氧的去极化作用所控制。(2)不同的金属材料在海水中的自然电位与其标准电极电位差异较大,电偶序也有所变化。(3)由于海水的电阻率很小,故其腐蚀速率一般要比土壤中大得多。13:5069
(4)不同海洋区域的腐蚀比较13:5070
对于海洋采油平台和油气输送管道的防腐,要特别注意海洋大气区和飞溅区的特点。海洋大气湿度高并含有盐雾,其腐蚀性要比内陆大气严重。
但其腐蚀形式主要还是全面腐蚀。
飞溅区和潮汐区,构筑物受浪花和海潮的冲击,不仅会发生全面
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