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深海环境下钢材的腐蚀行为

来源 : www.sdfangguan.cn   发布时间 : 2014-12-30

根据国内外研究成果,深海环境下各种环境参数基本稳定,影响腐蚀速度的主要参数是溶解氧含量,溶解氧含量和海水深度成反比,随着深度增加,溶解氧含量逐渐降低。相比于浅海,深海环境中生物污损现象不明显,不会对腐蚀过程产生严重的影响,然而深水工程海底区域内可能有着很高的H2S含量。

我们针对深海环境进行了实验研究,使用多参数水质监测仪对海水温度、溶解氧含量、盐度、PH值等参数进行测量。使用纯净的氮气和氧体调整海水氧含量,用电热恒温箱和冰块调节温度,使用NaCl和蒸馏水调节盐度,用酸和氢氧化钠调节PH值。使用三电极体系和铂辅助电极和恒电位仪对电化学性质进行分析测量。根据实验结果我们发现,海洋环境中,碳钢腐蚀速度受到腐蚀过程中温度、溶解度、盐度、PH值、CO2、碳酸盐、流速以及生物污损等海水状态参数的重要影响。

氧是碳钢在海水腐蚀中的阴极去极化剂,是海水腐蚀中的决定性因素。碳钢在海水中的腐蚀速度和海水中含氧量成正相关,随着含氧量的上升,腐蚀电流密度可上升10倍以上。

温度影响海水腐蚀过程,提高温度会加速腐蚀反应,但是温度上升会造成腐蚀速率下降。碳钢腐蚀速度会出现先上升后下降的趋势,并且在23摄氏度左右形成最大值。温度在10摄氏度-25摄氏度之间,钢材腐蚀速度逐渐上升,幅度在3倍左右。

海水中存在大量的盐类,极大地提高了盐水的导电率,使得海水中的腐蚀微电池反应阻力更小。

碳钢腐蚀速度在盐度32‰-35‰的自然海水盐度附近存在一个极大值,因而海水中盐度增加会造成海水电阻的下降,但是盐浓度上升会造成氧溶解度下降,又会造成腐蚀速率的下降,这两种相反的作用会在34‰出现极大值,并且变化幅度在3倍以下。

海水pH值相对固定,对金属腐蚀影响不显着,但是对于铝镁合金则比较特殊,海水pH从8.2下降到7.2时,铝镁合金点蚀趋势增加。

而二氧化碳溶于水会产生碳酸,碳酸作为一种弱酸,会产生碳酸氢根,并和碳酸根形成一个平衡,能够对海水酸碱性变化产生缓冲作用。大量海洋生物新陈代谢和动物尸体分解会产生碳酸盐,形成的沉积会对金属起到保护的作用,可能会减缓金属整体腐蚀,却又可能会加剧局部腐蚀。

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