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深海環境下鋼材的腐蝕行為

來源 : www.bnttf.com   發布時間 : 2014-12-30

根據國内外研究成果,深海環境下各種環境參數基本穩定,影響腐蝕速度的主要參數是溶解氧含量,溶解氧含量和海水深度成反比,随着深度增加,溶解氧含量逐漸降低。相比于淺海,深海環境中生物污損現象不明顯,不會對腐蝕過程産生嚴重的影響,然而深水工程海底區域内可能有着很高的H2S含量。

我們針對深海環境進行了實驗研究,使用多參數水質監測儀對海水溫度、溶解氧含量、鹽度、PH值等參數進行測量。使用純淨的氮氣和氧體調整海水氧含量,用電熱恒溫箱和冰塊調節溫度,使用NaCl和蒸餾水調節鹽度,用酸和氫氧化鈉調節PH值。使用三電極體系和鉑輔助電極和恒電位儀對電化學性質進行分析測量。根據實驗結果我們發現,海洋環境中,碳鋼腐蝕速度受到腐蝕過程中溫度、溶解度、鹽度、PH值、CO2、碳酸鹽、流速以及生物污損等海水狀态參數的重要影響。

氧是碳鋼在海水腐蝕中的陰極去極化劑,是海水腐蝕中的決定性因素。碳鋼在海水中的腐蝕速度和海水中含氧量成正相關,随着含氧量的上升,腐蝕電流密度可上升10倍以上。

溫度影響海水腐蝕過程,提高溫度會加速腐蝕反應,但是溫度上升會造成腐蝕速率下降。碳鋼腐蝕速度會出現先上升後下降的趨勢,并且在23攝氏度左右形成最大值。溫度在10攝氏度-25攝氏度之間,鋼材腐蝕速度逐漸上升,幅度在3倍左右。

海水中存在大量的鹽類,極大地提高了鹽水的導電率,使得海水中的腐蝕微電池反應阻力更小。

碳鋼腐蝕速度在鹽度32‰-35‰的自然海水鹽度附近存在一個極大值,因而海水中鹽度增加會造成海水電阻的下降,但是鹽濃度上升會造成氧溶解度下降,又會造成腐蝕速率的下降,這兩種相反的作用會在34‰出現極大值,并且變化幅度在3倍以下。

海水pH值相對固定,對金屬腐蝕影響不顯着,但是對于鋁鎂合金則比較特殊,海水pH從8.2下降到7.2時,鋁鎂合金點蝕趨勢增加。

而二氧化碳溶于水會産生碳酸,碳酸作為一種弱酸,會産生碳酸氫根,并和碳酸根形成一個平衡,能夠對海水酸堿性變化産生緩沖作用。大量海洋生物新陳代謝和動物屍體分解會産生碳酸鹽,形成的沉積會對金屬起到保護的作用,可能會減緩金屬整體腐蝕,卻又可能會加劇局部腐蝕。

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