第4章海洋腐蝕

1、第四章 海洋腐蝕一、海水中的腐蝕因素一、海水中的腐蝕因素 海水是最豐富的天然電解質溶液，通常海水中的含鹽海水是最豐富的天然電解質溶液，通常海水中的含鹽量為量為3.23.75%(港口因有淡水稀釋，鹽度可能低達港口因有淡水稀釋，鹽度可能低達1.0%)，海水中的海水中的pH值為值為88.2之間。之間。 在海水中影響金屬腐蝕的因素在海水中影響金屬腐蝕的因素可分為化學因素、物理可分為化學因素、物理因素和生物因素三大類，這些因素是互相關聯(lián)且互相有影因素和生物因素三大類，這些因素是互相關聯(lián)且互相有影響的響的?；瘜W因素化學因素物理因素物理因素生物因素生物因素溶解的氣體溶解的氣體氧氣氧氣二氧化碳二氧化碳化學平衡

2、化學平衡鹽含量鹽含量(氯離子，溴離子和碘氯離子，溴離子和碘離子，硫酸根離子離子，硫酸根離子，鎂離子等，鎂離子等)pH值值碳酸鹽溶解狀況碳酸鹽溶解狀況流動速度流動速度氣泡氣泡海水中懸浮物海水中懸浮物沖擊和劃傷沖擊和劃傷溫度溫度壓力壓力風力風力污損生物污損生物 藻類藻類藤壺等附著動物藤壺等附著動物海中植物的生活海中植物的生活產生氧氣產生氧氣消耗二氧化碳消耗二氧化碳海中動物的生活海中動物的生活 消耗氧氣消耗氧氣 發(fā)生二氧化碳發(fā)生二氧化碳海中微生物的生活海中微生物的生活 產生硫化氫產生硫化氫產生有機酸產生有機酸在海水中影響腐蝕的因素在海水中影響腐蝕的因素 二、海鹽腐蝕二、海鹽腐蝕 如果海上或近海的設備

3、被海水所濕潤，然后再干燥，如果海上或近海的設備被海水所濕潤，然后再干燥，則白色的海鹽結晶就會留在它的表面。這種海鹽內含氯化則白色的海鹽結晶就會留在它的表面。這種海鹽內含氯化鈣等吸濕性鹽類，故其吸濕性遠超過純氯化鈉，因而海鹽鈣等吸濕性鹽類，故其吸濕性遠超過純氯化鈉，因而海鹽能經常吸收空氣中的水分，使其表面保持潮濕，即使在干能經常吸收空氣中的水分，使其表面保持潮濕，即使在干燥的季節(jié)中也是難免，這種晶體表面的濕存水是高濃度的燥的季節(jié)中也是難免，這種晶體表面的濕存水是高濃度的鹽溶液，此時的氧氣濃度也比海水中高得多，所以這種海鹽溶液，此時的氧氣濃度也比海水中高得多，所以這種海鹽腐蝕比一般海水浸漬腐蝕嚴重

4、得多鹽腐蝕比一般海水浸漬腐蝕嚴重得多。 三、海上腐蝕環(huán)境的分區(qū)三、海上腐蝕環(huán)境的分區(qū) 海洋環(huán)境的腐蝕情況可分五大區(qū)，即海上大氣區(qū)、海洋環(huán)境的腐蝕情況可分五大區(qū)，即海上大氣區(qū)、飛濺區(qū)飛濺區(qū)(或飛沫區(qū)或飛沫區(qū))、潮差區(qū)、全浸區(qū)和海底土壤區(qū)五部分。、潮差區(qū)、全浸區(qū)和海底土壤區(qū)五部分。海上腐蝕環(huán)境的分區(qū)海上腐蝕環(huán)境的分區(qū) n1)海上大氣區(qū)：指高出海平面海上大氣區(qū)：指高出海平面2米以上的部分，波浪打不米以上的部分，波浪打不到，潮水不能淹沒的地方。它的腐蝕因素雖然和內陸的大到，潮水不能淹沒的地方。它的腐蝕因素雖然和內陸的大氣腐蝕相類似氣腐蝕相類似(如空氣中的氧氣和日光等如空氣中的氧氣和日光等)，但海上的濕

5、度，但海上的濕度通常高于大陸，還存在著通常高于大陸，還存在著“氣溶膠氣溶膠”形式的鹽霧形式的鹽霧(見上節(jié)見上節(jié))，故其腐蝕環(huán)境比一般的大氣腐蝕要嚴重些。鋼鐵腐蝕速度故其腐蝕環(huán)境比一般的大氣腐蝕要嚴重些。鋼鐵腐蝕速度約為約為2070微米微米/年年(荷蘭荷蘭)。n2)飛濺區(qū)飛濺區(qū)(飛沫區(qū)飛沫區(qū))：指高出海平面：指高出海平面02米的部分，經常受米的部分，經常受海水波浪飛沫沖擊的地區(qū)。由于在飛濺區(qū)，氧氣的供應十海水波浪飛沫沖擊的地區(qū)。由于在飛濺區(qū)，氧氣的供應十分充足，氧氣的去極化作用促進了鋼的腐蝕，同時，浪花分充足，氧氣的去極化作用促進了鋼的腐蝕，同時，浪花的沖擊有力地破壞了保護膜的沖擊有力地破壞了保

6、護膜(干濕交替干濕交替)，故此處是腐蝕最，故此處是腐蝕最嚴重的部分嚴重的部分(圖中的第一最大值圖中的第一最大值)。碳鋼的平均腐蝕速度可。碳鋼的平均腐蝕速度可達達500微米微米/年，約為全浸區(qū)的年，約為全浸區(qū)的5倍。倍。n3)潮差區(qū)：即在漲潮時浸在水下，在落潮時在水線上的地潮差區(qū)：即在漲潮時浸在水下，在落潮時在水線上的地區(qū)。從理論上說，海水平面由于氧氣的供應不均勻，在水區(qū)。從理論上說，海水平面由于氧氣的供應不均勻，在水面上下造成了氧氣濃差，水線上下形成大型的氧氣濃差電面上下造成了氧氣濃差，水線上下形成大型的氧氣濃差電池?？諝庵胁糠盅鯕夤畛浞?，故為陰極，受到保護，池。空氣中部分氧氣供應最充分，

7、故為陰極，受到保護，腐蝕較小腐蝕較小(曲線中的極小值曲線中的極小值)；恰好浸在海水線下的部分為；恰好浸在海水線下的部分為陽極，腐蝕極其嚴重陽極，腐蝕極其嚴重(圖中的第二極大值圖中的第二極大值)。但因海浪和風。但因海浪和風的沖擊，干濕邊界瞬即變化，故總的來說，這部分的沖擊，干濕邊界瞬即變化，故總的來說，這部分(從海從海平面到海平面下約平面到海平面下約1米的地方米的地方)也是腐蝕比較嚴重的地區(qū)之也是腐蝕比較嚴重的地區(qū)之一。鋼鐵腐蝕速度可達一。鋼鐵腐蝕速度可達120270微米微米/年年(荷蘭荷蘭)。n4)全浸區(qū)：這部分的腐蝕受到海中溶解氧氣，鹽濃度，流全浸區(qū)：這部分的腐蝕受到海中溶解氧氣，鹽濃度，流

8、速，水溫，海生物，速，水溫，海生物，pH值和流砂的影響，它又可分為三值和流砂的影響，它又可分為三個區(qū)域：個區(qū)域： 淺海區(qū)。為自海面至海平面下淺海區(qū)。為自海面至海平面下50米處，因溶解氧氣濃度米處，因溶解氧氣濃度較高，故腐蝕較嚴重。較高，故腐蝕較嚴重。 中等深度區(qū)。為海平面下中等深度區(qū)。為海平面下50200米處，腐蝕程度中等。米處，腐蝕程度中等。 深海區(qū)。為海平面下深海區(qū)。為海平面下200米以上，因溶解氧氣濃度較低，米以上，因溶解氧氣濃度較低，故程度較小。此三區(qū)的鋼材平均腐蝕速度為故程度較小。此三區(qū)的鋼材平均腐蝕速度為2690微米微米/年。年。n5)海底土壤區(qū)：受到細菌腐蝕及污染的土壤堆積腐蝕，

9、腐海底土壤區(qū)：受到細菌腐蝕及污染的土壤堆積腐蝕，腐蝕情況比較和緩。鋼材腐蝕速度為蝕情況比較和緩。鋼材腐蝕速度為15微米微米/年。年。 在海洋環(huán)境中，除了全面腐蝕在海洋環(huán)境中，除了全面腐蝕(或均勻腐蝕或均勻腐蝕)外，金屬外，金屬還會遭受各種形式的局部腐蝕，如點蝕、縫隙腐蝕、空蝕、還會遭受各種形式的局部腐蝕，如點蝕、縫隙腐蝕、空蝕、電偶腐蝕、電蝕、應力腐蝕開裂和腐蝕疲勞等。電偶腐蝕、電蝕、應力腐蝕開裂和腐蝕疲勞等。一、點蝕和縫隙腐蝕一、點蝕和縫隙腐蝕1點蝕的概念點蝕的概念 點蝕又稱孔蝕，是在金屬表面產生小孔的一種局部腐點蝕又稱孔蝕，是在金屬表面產生小孔的一種局部腐蝕形態(tài)。蝕形態(tài)。 點蝕機理示意圖點

10、蝕機理示意圖 各種金屬的點蝕特性各種金屬的點蝕特性金屬名稱金屬名稱點蝕特性點蝕特性 鋅、鋁和鋼鐵鋅、鋁和鋼鐵 點蝕不嚴重，只不過是全面腐蝕時形成的點蝕不嚴重，只不過是全面腐蝕時形成的一些膚淺的凹穴，但有氧化膜黑鐵板等則一些膚淺的凹穴，但有氧化膜黑鐵板等則可以發(fā)生嚴重的點蝕可以發(fā)生嚴重的點蝕 鑄鐵、鋁合金、黃銅和錳合鑄鐵、鋁合金、黃銅和錳合金金 無點蝕問題，但在海水中存在合金選擇腐無點蝕問題，但在海水中存在合金選擇腐蝕問題蝕問題 奧氏體鑄鐵、鎳鋁青銅、炮奧氏體鑄鐵、鎳鋁青銅、炮銅、銅鎳合金、銅、加砷等銅、銅鎳合金、銅、加砷等阻蝕劑的鋁黃銅、鉛阻蝕劑的鋁黃銅、鉛 無點蝕，或點蝕問題不大無點蝕，或點

11、蝕問題不大 蒙乃爾合金蒙乃爾合金400、304不銹鋼、不銹鋼、鎳、鎳鉻合金、鎳、鎳鉻合金、316不銹鋼、不銹鋼、蒙乃爾合金、蒙乃爾合金、825型合金、型合金、20型合金型合金 點蝕是這些金屬腐蝕的主要形式，這里說點蝕是這些金屬腐蝕的主要形式，這里說明了易發(fā)生點蝕的順序，即蒙乃爾合金明了易發(fā)生點蝕的順序，即蒙乃爾合金400最易于發(fā)生點蝕，最易于發(fā)生點蝕，304不銹鋼次之不銹鋼次之，最，最后面后面3種金屬鉆蝕傾向最小，對于后面的金種金屬鉆蝕傾向最小，對于后面的金屬，用陰極保護法能更有效地防止點蝕屬，用陰極保護法能更有效地防止點蝕 C型合金、型合金、625合金、鎳鉻鉬合金、鎳鉻鉬合金、鈦合金、鈦 基

12、本不發(fā)生點蝕和其他腐蝕基本不發(fā)生點蝕和其他腐蝕2不銹鋼的點蝕不銹鋼的點蝕 不銹鋼表面的硬質氧化膜發(fā)生開裂處可以看作是一個不銹鋼表面的硬質氧化膜發(fā)生開裂處可以看作是一個電池電池(腐蝕電池腐蝕電池)，氯離子是一種驅動力，水中的氯離子濃，氯離子是一種驅動力，水中的氯離子濃度愈高，在陰極和陽極非?？拷臈l件下，這樣高的電壓度愈高，在陰極和陽極非?？拷臈l件下，這樣高的電壓可導致陽極迅速溶解。可導致陽極迅速溶解。 不銹鋼的表面有活性態(tài)或鈍化態(tài)之分。其表面暴露出不銹鋼的表面有活性態(tài)或鈍化態(tài)之分。其表面暴露出金屬，則為活性態(tài)；若表面覆蓋著韌性的氧化膜，則稱為金屬，則為活性態(tài)；若表面覆蓋著韌性的氧化膜，則稱為

13、鈍化態(tài)。在金屬電位序表中，不銹鋼位于較鈍化態(tài)。在金屬電位序表中，不銹鋼位于較“賤賤”的位置的位置上上(電位較低或較負電位較低或較負)，故活性態(tài)時易于腐蝕；而在鈍態(tài)時，故活性態(tài)時易于腐蝕；而在鈍態(tài)時，則較則較“貴貴”(電位較高電位較高)。如果此時有足夠的氧氣，不銹鋼如果此時有足夠的氧氣，不銹鋼中的鉻還是會很快氧化，形成氧化鉻保護膜，于是由活性中的鉻還是會很快氧化，形成氧化鉻保護膜，于是由活性態(tài)重新變?yōu)殁g化態(tài)，即使鈍化膜破裂也不會引起點蝕。故態(tài)重新變?yōu)殁g化態(tài)，即使鈍化膜破裂也不會引起點蝕。故只有缺氧條件下，才會在裂口只有缺氧條件下，才會在裂口(點蝕胚點蝕胚)處引起點蝕處引起點蝕。3點蝕試驗法點蝕試

14、驗法 抗點蝕的標準試驗法是把橡膠帶繞在不銹鋼樣板上抗點蝕的標準試驗法是把橡膠帶繞在不銹鋼樣板上(隔絕氧氣隔絕氧氣)，浸在含少量硫酸的三氯化鐵水溶液中，低級，浸在含少量硫酸的三氯化鐵水溶液中，低級的不銹鋼在幾小時內就會發(fā)生點蝕。的不銹鋼在幾小時內就會發(fā)生點蝕。 4鉬的抗點蝕作用鉬的抗點蝕作用 在不銹鋼中，添加少量鉬能有效地抵抗點蝕和縫隙腐在不銹鋼中，添加少量鉬能有效地抵抗點蝕和縫隙腐蝕。蝕。5點蝕的臨界溫度點蝕的臨界溫度 對于不銹鋼來說，存在著一個對于不銹鋼來說，存在著一個臨界點蝕溫度臨界點蝕溫度(CPT)，如果低于這個溫度，即使在最易發(fā)生點蝕的實驗室環(huán)境中，如果低于這個溫度，即使在最易發(fā)生點蝕

15、的實驗室環(huán)境中，也不會發(fā)生點蝕。也不會發(fā)生點蝕。 CPT()= 5 + 7 %Mo6硫和其他雜質對點蝕的影響硫和其他雜質對點蝕的影響 不銹鋼中的有害雜質硫，能促進點蝕不銹鋼中的有害雜質硫，能促進點蝕。硫可。硫可阻止點蝕中活化的表面鈍化，阻止點蝕中活化的表面鈍化，而鉬則能促進這種而鉬則能促進這種鈍化作用鈍化作用。n點蝕的形成可以被劃分為三階段點蝕的形成可以被劃分為三階段： 可溶性雜質的溶解，而留下微型空腔；可溶性雜質的溶解，而留下微型空腔； 氯離子在擇優(yōu)的幾何條件下氯離子在擇優(yōu)的幾何條件下(例如空腔有足夠例如空腔有足夠的深度的深度)，在微型空腔中聚集，在微型空腔中聚集(點蝕醞釀階段點蝕醞釀階段)

16、； 點蝕的引發(fā)和生長階段。點蝕的引發(fā)和生長階段。 點蝕存在著特種臨界電位點蝕存在著特種臨界電位。自從。自從1937年以來，點蝕年以來，點蝕電位就被用來闡述特種局部腐蝕機理的關鍵。電位就被用來闡述特種局部腐蝕機理的關鍵。n點蝕的臨界電位有二：點蝕的臨界電位有二： 其一是其一是點蝕電位點蝕電位Vc，是兩個電位中比較是兩個電位中比較“貴貴”的一個。的一個。當電位超過了當電位超過了Vc，腐蝕電流就突然上升，標志著點蝕引發(fā)，腐蝕電流就突然上升，標志著點蝕引發(fā)，點蝕孔開始不斷加深。點蝕孔開始不斷加深。 其二是其二是點蝕胚電位點蝕胚電位E2，是兩個電位中比較是兩個電位中比較“賤賤”的一的一個。當電位超過了個

17、。當電位超過了E2，不銹鋼的表面保護膜破裂。，不銹鋼的表面保護膜破裂。鋼材鋼材大片溶液大片溶液大片大片pH值值局部陽極局部陽極局部局部pH值值不銹鋼不銹鋼海水海水8.3縫隙縫隙2.3304不銹鋼不銹鋼海水海水8.2縫隙縫隙1.2-2.0(393天天)430不銹鋼不銹鋼3%氯化鈉氯化鈉6.0緩沖緩沖縫隙縫隙4.0(214天天)316不銹鋼不銹鋼3.5%氯化鈉氯化鈉7模擬法，縫隙人造點蝕坑，定電勢模擬法，縫隙人造點蝕坑，定電勢0.1安小時安小時/厘米厘米24.75(35小時小時)304L*不銹鋼不銹鋼0.5N氯化鈉氯化鈉105.4模擬法，縫隙人造點蝕坑，定電勢模擬法，縫隙人造點蝕坑，定電勢0.1安

18、小時安小時/厘米厘米20.60.8316L不銹鋼不銹鋼同上同上5.4模擬法，縫隙人造點蝕坑，定電勢模擬法，縫隙人造點蝕坑，定電勢0.1安小時安小時/厘米厘米20.060.1718Cr-16Ni-5Mo同上同上5.4模擬法，縫隙人造點蝕坑，定電勢模擬法，縫隙人造點蝕坑，定電勢0.1安小時安小時/厘米厘米20.130.08430不銹鋼不銹鋼0.1N氯化鈉氯化鈉(室溫室溫)7模擬法，縫隙人造點蝕坑，定電勢模擬法，縫隙人造點蝕坑，定電勢0.1安小時安小時/厘米厘米22.3304不銹鋼不銹鋼同上同上7模擬法，縫隙人造點蝕坑，定電勢模擬法，縫隙人造點蝕坑，定電勢0.1安小時安小時/厘米厘米22 9點蝕孔內

19、外的質量遷移點蝕孔內外的質量遷移 質量遷移理論已經用來闡明質量遷移理論已經用來闡明局部腐蝕現(xiàn)象，如點蝕，縫隙腐局部腐蝕現(xiàn)象，如點蝕，縫隙腐蝕和腐蝕性開裂現(xiàn)象。蝕和腐蝕性開裂現(xiàn)象。在點蝕孔在點蝕孔擴展過程中，孔內外總氯化物濃擴展過程中，孔內外總氯化物濃度之差正比于點蝕孔的半徑和在度之差正比于點蝕孔的半徑和在點蝕孔壁上的真實電流密度。點蝕孔壁上的真實電流密度。 在生長中點蝕孔內外的總鹽度濃度在生長中點蝕孔內外的總鹽度濃度差可近似地表達為：差可近似地表達為： 點蝕孔內外的質量遷移點蝕孔內外的質量遷移11DFZrIEwC 單個點蝕孔在單個點蝕孔在450毫伏毫伏(SCE=飽和甘汞電極飽和甘汞電極)時的電

20、位掃過速度和再飽化電位之間的關系時的電位掃過速度和再飽化電位之間的關系 浸在海水中浸在海水中(或其他腐蝕介或其他腐蝕介質中質中)的金屬表面上，在縫隙和的金屬表面上，在縫隙和其他隱蔽的區(qū)域內常常發(fā)生強其他隱蔽的區(qū)域內常常發(fā)生強烈的局部腐蝕，烈的局部腐蝕，稱為縫隙腐蝕稱為縫隙腐蝕。 縫隙腐蝕原理示意圖縫隙腐蝕原理示意圖 12縫隙腐蝕和點蝕的相互關系縫隙腐蝕和點蝕的相互關系 通常，縫隙腐蝕所引起的危害比點蝕更大。通常，縫隙腐蝕所引起的危害比點蝕更大。 與點蝕相比較，在同樣條件下，縫隙腐蝕可能有更大與點蝕相比較，在同樣條件下，縫隙腐蝕可能有更大的腐蝕電位差，或者有更強的腐蝕電流密度。的腐蝕電位差，或者

21、有更強的腐蝕電流密度。 縫隙的存在限制了質量遷移，即使電位在縫隙的存在限制了質量遷移，即使電位在E2時，只要保護膜發(fā)生開裂，由于縫隙時，只要保護膜發(fā)生開裂，由于縫隙的存在，使金屬氯化物濃度增加，溶存氧被消耗，的存在，使金屬氯化物濃度增加，溶存氧被消耗，pH值下降，蝕孔可以擴展。值下降，蝕孔可以擴展。13含氮的抗點蝕不銹鋼含氮的抗點蝕不銹鋼 在不銹鋼中添加氮最有利于提高鋼材的抗點蝕能力。在不銹鋼中添加氮最有利于提高鋼材的抗點蝕能力。 近年來的新型抗點蝕合金，含有大量的氮和鉬，故其耐蝕性不近年來的新型抗點蝕合金，含有大量的氮和鉬，故其耐蝕性不低于哈士德合金等高級鎳基合金，而它的成本卻遠低于鎳基合金

22、。低于哈士德合金等高級鎳基合金，而它的成本卻遠低于鎳基合金。 海水流動一方面使溶存氧含量增高，另一方面能沖刷損海水流動一方面使溶存氧含量增高，另一方面能沖刷損傷金屬的保護膜。因此，傷金屬的保護膜。因此，在流動的方向和速度不變時，管道在流動的方向和速度不變時，管道腐蝕不大，而在水流被迫改變方向時腐蝕不大，而在水流被迫改變方向時(如彎頭或三通處如彎頭或三通處)則因受則因受到沖擊，故腐蝕也比較嚴重到沖擊，故腐蝕也比較嚴重。在湍流狀態(tài)，腐蝕也比層流區(qū)在湍流狀態(tài)，腐蝕也比層流區(qū)嚴重。嚴重。 空蝕是空泡腐蝕的簡稱，有時也稱泡蝕。空蝕是空泡腐蝕的簡稱，有時也稱泡蝕。 在液體高速流動，或螺旋槳高速旋轉時，引起

23、壓力下降或壓力驟變，在液體高速流動，或螺旋槳高速旋轉時，引起壓力下降或壓力驟變，產生大量氣泡，這種氣泡能使金屬保護毀壞，使表面粗糙，產生大量氣泡，這種氣泡能使金屬保護毀壞，使表面粗糙，在粗糙的表面在粗糙的表面更易發(fā)生氣泡更易發(fā)生氣泡，這種過程反復進行，使金屬表面出現(xiàn)大量麻點，而這種蝕，這種過程反復進行，使金屬表面出現(xiàn)大量麻點，而這種蝕孔也會越來越深。此外，孔也會越來越深。此外，在這種氣泡中，氧氣比較富集，也是加速腐蝕的在這種氣泡中，氧氣比較富集，也是加速腐蝕的因素之一因素之一。三、電偶腐蝕三、電偶腐蝕1概說概說 當兩種不同金屬浸在腐蝕性溶液中，兩種金屬之間通常存在當兩種不同金屬浸在腐蝕性溶液中

24、，兩種金屬之間通常存在著電位差著電位差(又稱電壓又稱電壓)，若這兩種金屬互相接觸，若這兩種金屬互相接觸(或用導線接通或用導線接通)，這，這種電位差就會驅動電子在它們之間流動。此種耐蝕性較差的種電位差就會驅動電子在它們之間流動。此種耐蝕性較差的(賤金賤金屬屬)，在接觸后的腐蝕速度增加，在接觸后的腐蝕速度增加(此金屬成為陽極此金屬成為陽極)；耐蝕性較強的金；耐蝕性較強的金屬屬(貴金屬貴金屬)，則腐蝕速度下降，則腐蝕速度下降(此金屬成為陰極此金屬成為陰極)。因這類腐蝕形態(tài)。因這類腐蝕形態(tài)涉及到電流和不同的金屬，涉及到電流和不同的金屬，故稱為電偶腐蝕，又稱雙金屬腐蝕。故稱為電偶腐蝕，又稱雙金屬腐蝕。海

25、水是強電解質，把銅和鋼鐵放到海水中，海水是強電解質，把銅和鋼鐵放到海水中，用電線把它們接通，電流就會流動，如圖用電線把它們接通，電流就會流動，如圖4-9，由此形成的電位差可達由此形成的電位差可達0.3伏，足以使小電珠伏，足以使小電珠發(fā)亮，這種電壓的大小取決于金屬的種類及發(fā)亮，這種電壓的大小取決于金屬的種類及其浸沒在海水中的面積大小。其浸沒在海水中的面積大小。 圖圖4-9 再海水中的電偶腐蝕示意圖再海水中的電偶腐蝕示意圖 n如：在海上，若螺母和螺栓由不同的金屬組成，只要有一滴海如：在海上，若螺母和螺栓由不同的金屬組成，只要有一滴海水濺入，就足以引起電偶腐蝕水濺入，就足以引起電偶腐蝕，如圖，如圖4

26、-10所示。而且，由于海所示。而且，由于海水中氯化鈣有吸濕性，即使水分部分蒸發(fā)，這種電偶腐蝕還會水中氯化鈣有吸濕性，即使水分部分蒸發(fā)，這種電偶腐蝕還會繼續(xù)。繼續(xù)。圖圖4-10 4-10 一滴海水可以引起一種金屬間發(fā)生點偶腐蝕一滴海水可以引起一種金屬間發(fā)生點偶腐蝕n每種金屬浸在電解質中具每種金屬浸在電解質中具有確定的電位有確定的電位(電勢電勢)，金，金屬的這種電化性能稱為電屬的這種電化性能稱為電位序位序(類似的定義還包括電類似的定義還包括電動序和電偶序動序和電偶序)。各種不同。各種不同的教材上常有不同的電位的教材上常有不同的電位序表，這里列舉了為海洋序表，這里列舉了為海洋而設計的電位序表而設計的

27、電位序表(表表4-9)，它是選擇使用海洋用金屬它是選擇使用海洋用金屬設備所必備的表。設備所必備的表。表表4-9 金屬的電位序金屬的電位序n在電位序表上，較高位置的金屬稱為貴金屬在電位序表上，較高位置的金屬稱為貴金屬(又稱惰性金屬或鈍性金屬又稱惰性金屬或鈍性金屬等等)，較低位置的金屬稱為賤金屬，較低位置的金屬稱為賤金屬(又稱活性金屬或堿性金屬又稱活性金屬或堿性金屬)。值得注值得注意的是，意的是，n1)極化程度：極化程度：若把一只安培計聯(lián)接到前面圖若把一只安培計聯(lián)接到前面圖4-9的電路上，在接通時電的電路上，在接通時電流很大，此后電流就很快地下降，最后趨近于一個穩(wěn)定性的數(shù)值。如流很大，此后電流就很

28、快地下降，最后趨近于一個穩(wěn)定性的數(shù)值。如果條件不變，就沒有多大變化果條件不變，就沒有多大變化(此時的電流當然比接通時低得多此時的電流當然比接通時低得多)，這，這叫做叫做極化作用極化作用(即電化學反應已受環(huán)境所阻滯即電化學反應已受環(huán)境所阻滯)。n2)氧化物保護膜：氧化物保護膜：某些金屬具有韌性而致密的附著力牢固的氧化物保某些金屬具有韌性而致密的附著力牢固的氧化物保護膜，它就能迅速地極化，從而使表面電阻護膜，它就能迅速地極化，從而使表面電阻(極化電阻極化電阻)增大，其腐蝕增大，其腐蝕速度比從金屬電位序表中所估算的腐蝕速度小得多速度比從金屬電位序表中所估算的腐蝕速度小得多。不銹鋼和鋁之間。不銹鋼和鋁

29、之間電位是很大，但兩者表面都會形成保護膜，故電偶腐蝕不明顯。電位是很大，但兩者表面都會形成保護膜，故電偶腐蝕不明顯。 3)兩種金屬浸在電解質中的相對面積比對腐蝕電流密度有重大影響：兩種金屬浸在電解質中的相對面積比對腐蝕電流密度有重大影響：若大面積的貴金屬若大面積的貴金屬(陽極陽極)對小面積的賤金屬發(fā)生電偶腐蝕，腐蝕速度對小面積的賤金屬發(fā)生電偶腐蝕，腐蝕速度最快，反之，則腐蝕不明顯。最快，反之，則腐蝕不明顯。 可以采用下面幾種方法來防止電偶腐蝕：可以采用下面幾種方法來防止電偶腐蝕：海洋設備各種互相鄰近或互相有電路接通的設備，都海洋設備各種互相鄰近或互相有電路接通的設備，都盡可能使用同一盡可能使用

30、同一種金屬或合金制備種金屬或合金制備。如果不可能做到第一點，可以把小型零件（如螺栓、鉚釘?shù)热绻豢赡茏龅降谝稽c，可以把小型零件（如螺栓、鉚釘?shù)?用貴金屬用貴金屬制造，其他大面積設備則用賤金屬制造，以制造，其他大面積設備則用賤金屬制造，以安排合適的面積比，使被安排合適的面積比，使被腐蝕部分面積廣闊，貴金屬零件則面積極小腐蝕部分面積廣闊，貴金屬零件則面積極小。盡可能減少貴金屬和海水的接觸面積盡可能減少貴金屬和海水的接觸面積，也具有同樣的作用。為此，只，也具有同樣的作用。為此，只要在貴金屬和海水接觸的部分涂以絕緣性油漆。要在貴金屬和海水接觸的部分涂以絕緣性油漆。使兩種金屬互相絕緣使兩種金屬互相絕緣。

31、除了涂油漆外，還可以使用密封材料。除了涂油漆外，還可以使用密封材料(適用于不適用于不可拆部分可拆部分)，或橡膠墊圈，或橡膠墊圈(適用于可拆部分適用于可拆部分)，在兩種金屬之間進行絕緣。，在兩種金屬之間進行絕緣。 通過電鍍通過電鍍(如鍍鋅如鍍鋅)等方法，減小相互接觸的兩種金屬之間的電位差等方法，減小相互接觸的兩種金屬之間的電位差。 使金屬表面氧化使金屬表面氧化(包括自然氧化和人工的表面處理等包括自然氧化和人工的表面處理等)，提高兩種金，提高兩種金 屬之間的電阻屬之間的電阻(如不銹鋼和鋁等如不銹鋼和鋁等)。 四、電解腐蝕四、電解腐蝕(電蝕電蝕)1 1電蝕和電偶腐蝕的區(qū)別電蝕和電偶腐蝕的區(qū)別 電解腐

32、蝕通常被簡稱為電腐蝕或電蝕電解腐蝕通常被簡稱為電腐蝕或電蝕，它和電偶腐蝕不同，是外來它和電偶腐蝕不同，是外來電源供應的電流引起的腐蝕。這種腐蝕的驅動力電源供應的電流引起的腐蝕。這種腐蝕的驅動力電流電流通常是無通常是無意中形成的，是安裝不正確的電路中發(fā)散出來的意中形成的，是安裝不正確的電路中發(fā)散出來的(例如，接地不正確例如，接地不正確)，通常稱為雜散電流通常稱為雜散電流。故電蝕又可稱為雜散電流腐蝕故電蝕又可稱為雜散電流腐蝕。 不管同種金屬還是異種金屬，都可以發(fā)生電蝕不管同種金屬還是異種金屬，都可以發(fā)生電蝕，而且，而且，這種雜散電這種雜散電流還可能克服電偶腐蝕電流，從而迫使在正常條件下不會發(fā)生腐蝕

33、的貴流還可能克服電偶腐蝕電流，從而迫使在正常條件下不會發(fā)生腐蝕的貴金屬也會發(fā)生腐蝕金屬也會發(fā)生腐蝕，電蝕原理如圖，電蝕原理如圖4-15所示。所示。3電蝕的特點電蝕的特點破壞速度快，損失慘重破壞速度快，損失慘重。各種金屬，甚至各種耐蝕合金都可能發(fā)生電蝕各種金屬，甚至各種耐蝕合金都可能發(fā)生電蝕。腐蝕形狀為坑狀或穿孔腐蝕形狀為坑狀或穿孔。腐蝕坑內有黑色粉末泥狀鐵銹。腐蝕坑內有黑色粉末泥狀鐵銹(陽極陽極)。相應。相應的陰極部位有白色陰極沉淀物附著。的陰極部位有白色陰極沉淀物附著。腐蝕集中在電阻小、易放電的部位腐蝕集中在電阻小、易放電的部位，如油漆剝落破損的部位，尖角邊，如油漆剝落破損的部位，尖角邊棱突

34、出處，對船只來說，靠近碼頭或靠近電源一側較嚴重。棱突出處，對船只來說，靠近碼頭或靠近電源一側較嚴重。陰極保護法不能防止電蝕陰極保護法不能防止電蝕，富鋅涂料或蒙乃爾合金包套均不能防止電，富鋅涂料或蒙乃爾合金包套均不能防止電蝕。蝕。交流雜散電流的腐蝕速度僅為直流電的交流雜散電流的腐蝕速度僅為直流電的1/10。船體或海上平臺遭電蝕時，都有明顯偏離正常的電位值船體或海上平臺遭電蝕時，都有明顯偏離正常的電位值，由此可以監(jiān)，由此可以監(jiān)控雜散電流和電蝕?？仉s散電流和電蝕。電蝕是可以避免的一種人為腐蝕現(xiàn)象電蝕是可以避免的一種人為腐蝕現(xiàn)象。4防止電蝕的措施防止電蝕的措施 從理論上說，為防止電蝕，應消除產生電蝕的

35、條件中的任何一個條從理論上說，為防止電蝕，應消除產生電蝕的條件中的任何一個條件：件： 消除產生雜散電流的電源消除產生雜散電流的電源。 使金屬和電解質使金屬和電解質(在此是海水在此是海水)充分絕緣充分絕緣。 消除出現(xiàn)兩個電極消除出現(xiàn)兩個電極(陽極和陰極陽極和陰極)的可能性的可能性。圖圖4-15 在海水中的電解腐蝕在海水中的電解腐蝕(電蝕電蝕)示意圖示意圖5接地及其保護接地及其保護 不管使用船上的發(fā)電機，還是在岸上供電，為了安全，若使用高壓電，接地不管使用船上的發(fā)電機，還是在岸上供電，為了安全，若使用高壓電，接地是需要的。這種接地裝置不能和地線回路相混淆，地線回路在使用時總是有電流流是需要的。這種

36、接地裝置不能和地線回路相混淆，地線回路在使用時總是有電流流過的，而接地線路在正常運轉時并沒有電流通過。此外，為了減少無線電干擾也需過的，而接地線路在正常運轉時并沒有電流通過。此外，為了減少無線電干擾也需要接地，成為一種電屏障，這叫做屏蔽接地法。要接地，成為一種電屏障，這叫做屏蔽接地法。五、合金選擇腐蝕五、合金選擇腐蝕 合金選擇腐蝕又稱為選擇性腐蝕或選擇性浸出，它是由于腐蝕作用而從一種合金選擇腐蝕又稱為選擇性腐蝕或選擇性浸出，它是由于腐蝕作用而從一種固體合金中只除去其中一種元素的過程。固體合金中只除去其中一種元素的過程。 六、應力腐蝕開裂六、應力腐蝕開裂1概述概述 穩(wěn)態(tài)時的張應力和特種腐蝕介質的

37、共同作用所引起的某些金屬的開裂，叫做穩(wěn)態(tài)時的張應力和特種腐蝕介質的共同作用所引起的某些金屬的開裂，叫做應力腐蝕開裂應力腐蝕開裂(簡而言之，簡而言之，應力腐蝕開裂是應力和腐蝕的聯(lián)合作用而引起的開裂應力腐蝕開裂是應力和腐蝕的聯(lián)合作用而引起的開裂)。 可能發(fā)生應力腐蝕開裂的應力總是低于這種金屬在正常條件下發(fā)生斷裂所需可能發(fā)生應力腐蝕開裂的應力總是低于這種金屬在正常條件下發(fā)生斷裂所需要的應力，就是低于金屬的抗斷強度要的應力，就是低于金屬的抗斷強度。n點蝕或縫隙腐蝕是引起應力集中常見原因，銳角處也常成為開裂擴大點蝕或縫隙腐蝕是引起應力集中常見原因，銳角處也常成為開裂擴大的起點的起點。 金屬或合金發(fā)生應力

38、腐蝕破裂時，大部分表面通常還沒有遭到嚴金屬或合金發(fā)生應力腐蝕破裂時，大部分表面通常還沒有遭到嚴重腐蝕，只有一些細裂紋穿透內部。這種裂紋有晶間型和穿晶型兩種。重腐蝕，只有一些細裂紋穿透內部。這種裂紋有晶間型和穿晶型兩種。晶間破裂是沿著晶界進行的，它可以看成是晶間腐蝕的一種后果；而晶間破裂是沿著晶界進行的，它可以看成是晶間腐蝕的一種后果；而穿晶破裂時的裂縫并不一定沿晶界擴展，故它被認為是最典型的應力穿晶破裂時的裂縫并不一定沿晶界擴展，故它被認為是最典型的應力腐蝕開裂。然而腐蝕開裂。然而晶間和穿晶破裂常發(fā)生在同一合金內晶間和穿晶破裂常發(fā)生在同一合金內。應力腐蝕開裂。應力腐蝕開裂所發(fā)生的裂縫中，通常實

39、際腐蝕的痕跡極小，而機械斷裂的裂紋卻都所發(fā)生的裂縫中，通常實際腐蝕的痕跡極小，而機械斷裂的裂紋卻都很明顯。這是由于裂縫向金屬內部擴展時，應力集中程度愈來愈高，很明顯。這是由于裂縫向金屬內部擴展時，應力集中程度愈來愈高，最后使開裂的擴展純粹來自應力而不是腐蝕所致。各種金屬的應力腐最后使開裂的擴展純粹來自應力而不是腐蝕所致。各種金屬的應力腐蝕開裂傾向見表蝕開裂傾向見表4-11，通常，高強度的材料易于發(fā)生應力腐蝕，故在，通常，高強度的材料易于發(fā)生應力腐蝕，故在海上建筑和造船業(yè)中，盡可能使用比較柔軟的金屬材料海上建筑和造船業(yè)中，盡可能使用比較柔軟的金屬材料(如低碳鋼、銅、如低碳鋼、銅、炮銅和硅青銅等炮

40、銅和硅青銅等)，可能避免發(fā)生應力腐蝕開裂事故。，可能避免發(fā)生應力腐蝕開裂事故。敏感的金屬(易于應力腐蝕的金屬)環(huán)境超高強度鋼材(屈服強度1400牛頓/毫米/2)海水、淡水、甲板上高強度鋁合金(屈服強度400牛頓/毫米/2)同上含3%以上鎂的可鍛鋁合金同上不銹鋼，304型和306型溫度在65以上的熱海水中，海鹽附著水蒸氣中，熱苛性鈉溶液中碳鋼熱苛性鈉溶液鋅含量15%的黃銅或錳青銅海水和氨，有污染的海水鋁青銅、鋁黃銅氨加水蒸氣表表4-11 各種金屬對應力腐蝕開裂的敏感性各種金屬對應力腐蝕開裂的敏感性2海洋上常見的應力腐蝕開裂現(xiàn)象海洋上常見的應力腐蝕開裂現(xiàn)象 在普通造船工業(yè)中，在水上和水下都不易發(fā)生

41、應力腐蝕開裂的金屬在普通造船工業(yè)中，在水上和水下都不易發(fā)生應力腐蝕開裂的金屬有有：銅，鈦，在水上使用的不銹鋼，硅青銅，鋁青銅，低碳鋼，鑄鐵，：銅，鈦，在水上使用的不銹鋼，硅青銅，鋁青銅，低碳鋼，鑄鐵，鎳基合金鎳基合金(如蒙乃爾合金如蒙乃爾合金)，鎳鋁青銅，在船艙內使用的黃銅和錳青銅，鎳鋁青銅，在船艙內使用的黃銅和錳青銅，其他鋁合金其他鋁合金(高強度除外高強度除外)，鉛，銅鎳合金，炮銅和鋁青銅等，鉛，銅鎳合金，炮銅和鋁青銅等，但在硫化但在硫化氫或氨污染的海水中，上述金屬和合金還是可能發(fā)生應力腐蝕開裂的氫或氨污染的海水中，上述金屬和合金還是可能發(fā)生應力腐蝕開裂的。3海上避免應力腐蝕開裂的措施海上避

42、免應力腐蝕開裂的措施 為了避免應力腐蝕開裂，為了避免應力腐蝕開裂，首先，在設計和加工時應注意消除應力集首先，在設計和加工時應注意消除應力集中的因素中的因素。如果存在殘留內應力，普通碳鋼可在。如果存在殘留內應力，普通碳鋼可在593649下退火以消下退火以消除應力，奧氏體不銹鋼可在除應力，奧氏體不銹鋼可在816927下退火以消除應力。下退火以消除應力。對焊接區(qū)也對焊接區(qū)也要作退火、磨光等處理要作退火、磨光等處理。 應除去危害性大的介質組分，在久晴無雨時，應使用淡水清洗以除應除去危害性大的介質組分，在久晴無雨時，應使用淡水清洗以除去海洋設備上的鹽晶。去海洋設備上的鹽晶。(1)應力的影響應力的影響 金

43、屬表面張應力的存在是應力腐蝕開裂的必要條件，應力增金屬表面張應力的存在是應力腐蝕開裂的必要條件，應力增大，發(fā)生破裂的時間就縮短大，發(fā)生破裂的時間就縮短。 應力腐蝕存在著一種最小應力值，如果應力低于這個值，就應力腐蝕存在著一種最小應力值，如果應力低于這個值，就不會發(fā)生應力腐蝕開裂。這個最小應力值與溫度、合金成分和環(huán)不會發(fā)生應力腐蝕開裂。這個最小應力值與溫度、合金成分和環(huán)境組分等條件有關。境組分等條件有關。 (2)環(huán)境變化的影響環(huán)境變化的影響 腐蝕環(huán)境對于應力腐蝕開裂可起決定性的重要作用腐蝕環(huán)境對于應力腐蝕開裂可起決定性的重要作用，環(huán)境中，環(huán)境中包括溫度、氯離子濃度、包括溫度、氯離子濃度、 pH值

44、、氧氣或其他氧化劑濃度、腐蝕產值、氧氣或其他氧化劑濃度、腐蝕產品的濃度、陰離子濃度及其他因素。品的濃度、陰離子濃度及其他因素。 4、影響應力腐蝕開裂的因素：、影響應力腐蝕開裂的因素：(3)應力腐蝕的電化學應力腐蝕的電化學 伴隨著應力腐蝕過程，有一種特殊的電位變化過程。伴隨著應力腐蝕過程，有一種特殊的電位變化過程。 應力能夠引起電位的變化，故能夠導致電化腐蝕，應力能夠引起電位的變化，故能夠導致電化腐蝕，。 (4)金相學的影響金相學的影響 1)合金的成分：合金的成分：增加鎳含量有助于提高不銹鋼在海水增加鎳含量有助于提高不銹鋼在海水(氯化物溶液氯化物溶液)中抗中抗應力腐蝕開裂的能力應力腐蝕開裂的能力

45、。周期表第五族的主族元素，即氮、磷、砷、銻和鉍周期表第五族的主族元素，即氮、磷、砷、銻和鉍都能促進應力腐蝕開裂，引起極大的危險都能促進應力腐蝕開裂，引起極大的危險，特別是氮元素在高溫條件下會，特別是氮元素在高溫條件下會加速開裂，鈣和鋁也會在短時間內引起開裂，鉬過多也會增加開裂的危險。加速開裂，鈣和鋁也會在短時間內引起開裂，鉬過多也會增加開裂的危險。 在合金的雙相固態(tài)溶液中，只有較惰性的元素含量小于在合金的雙相固態(tài)溶液中，只有較惰性的元素含量小于50%(原子原子)時，時，才可能產生穿晶型的應力腐蝕開裂。才可能產生穿晶型的應力腐蝕開裂。 2)冷作處理和熱處理的影響：冷作處理和熱處理的影響：冷處理和

46、熱處理能改變內應力，當然對開冷處理和熱處理能改變內應力，當然對開裂有影響裂有影響，冷處理引起的塑性形變，可能使開裂時間至少降低冷處理引起的塑性形變，可能使開裂時間至少降低10%。但增加冷處。但增加冷處理工序并不能改善合金抵抗應力腐蝕開裂的能力，在應變水平過高時，反而會起理工序并不能改善合金抵抗應力腐蝕開裂的能力，在應變水平過高時，反而會起相反的作用。相反的作用。七、氫脆七、氫脆 氫脆的原因是氫原子擴散進入金屬結構，氫溶解在金屬中而生成脆氫脆的原因是氫原子擴散進入金屬結構，氫溶解在金屬中而生成脆性的氫化物。氫脆易于引起應力腐蝕開裂，也有人把它叫做氫脆開裂性的氫化物。氫脆易于引起應力腐蝕開裂，也有

47、人把它叫做氫脆開裂，以區(qū)別于陽極性應力腐蝕開裂。以區(qū)別于陽極性應力腐蝕開裂。 為防止氫脆，可采取下列一種或多種防護措施。為防止氫脆，可采取下列一種或多種防護措施。 減小酸洗時的金屬腐蝕率減小酸洗時的金屬腐蝕率。在酸洗過程中由于基體金屬腐蝕，產。在酸洗過程中由于基體金屬腐蝕，產生大量氫氣，易引起氫脆，加入適當?shù)木徫g劑可以減少金屬腐蝕，有些生大量氫氣，易引起氫脆，加入適當?shù)木徫g劑可以減少金屬腐蝕，有些緩蝕劑還能完全避免氫脆。緩蝕劑還能完全避免氫脆。 使用氨基磺酸作安全酸洗劑，或用堿洗除銹法代替酸洗可以防止使用氨基磺酸作安全酸洗劑，或用堿洗除銹法代替酸洗可以防止氫脆。氫脆。 改變電鍍條件改變電鍍條件

48、，選擇合適的鍍液，和小心控制電流，都能減輕，選擇合適的鍍液，和小心控制電流，都能減輕或避免析氫?；虮苊馕鰵?。 烘烤烘烤。例如把鋼鐵在。例如把鋼鐵在93.5149下烘烤后，即可脫掉氫氣。下烘烤后，即可脫掉氫氣。 在合金中加入鎳和鉬在合金中加入鎳和鉬可減少氫脆的敏感性?？蓽p少氫脆的敏感性。 采用合適的焊接工藝采用合適的焊接工藝。如可能發(fā)生氫脆，應使用低氫焊條。此。如可能發(fā)生氫脆，應使用低氫焊條。此外，焊接時保持干燥條件很重要，因為水和水汽在高溫中要分解出氫，外，焊接時保持干燥條件很重要，因為水和水汽在高溫中要分解出氫，在溫度降低時就可能為金屬所吸收。在溫度降低時就可能為金屬所吸收。 嚴格控制陰極保

49、護的電位嚴格控制陰極保護的電位，防止析氫。，防止析氫。八、晶間腐蝕八、晶間腐蝕 晶間腐蝕是應力腐蝕開裂的原因之一，它還可以使合金碎裂、片狀脫落或喪晶間腐蝕是應力腐蝕開裂的原因之一，它還可以使合金碎裂、片狀脫落或喪失強度。失強度。晶間腐蝕不易察覺，所以它是許多災難性事故的常見原因晶間腐蝕不易察覺，所以它是許多災難性事故的常見原因。 晶間腐蝕是由晶界的雜質，或晶界區(qū)某一合金元素增多或減少而引起的晶間腐蝕是由晶界的雜質，或晶界區(qū)某一合金元素增多或減少而引起的。 為防止晶間腐蝕，可以在使不銹鋼中的碳含量降到為防止晶間腐蝕，可以在使不銹鋼中的碳含量降到0.03%以下以下(愈低愈好愈低愈好)，或在不銹鋼中

50、添加易于和碳反應的穩(wěn)定劑元素，如鈮和鈦等，或使用固溶淬火法，或在不銹鋼中添加易于和碳反應的穩(wěn)定劑元素，如鈮和鈦等，或使用固溶淬火法，即加熱到即加熱到10661121，然后用水淬火，可減少晶間腐蝕的危險，然后用水淬火，可減少晶間腐蝕的危險。九、振磨腐蝕九、振磨腐蝕 兩固體材料之間互相接觸的表面，由于振動和滑動使金屬表面的保護膜損傷，兩固體材料之間互相接觸的表面，由于振動和滑動使金屬表面的保護膜損傷，所引起的腐蝕所引起的腐蝕稱為振磨腐蝕稱為振磨腐蝕。涂布防銹潤滑油，提高光潔度和滑性，降低磨擦力，。涂布防銹潤滑油，提高光潔度和滑性，降低磨擦力，避免振動，提高金屬的耐磨性、硬度和韌性等方法都能減少或避

51、免振磨腐蝕。避免振動，提高金屬的耐磨性、硬度和韌性等方法都能減少或避免振磨腐蝕。一、概述一、概述 金屬在交變的循環(huán)應力金屬在交變的循環(huán)應力(如拉伸應力和壓縮應力的交替進行如拉伸應力和壓縮應力的交替進行)作用下發(fā)作用下發(fā)生破裂的傾向，通常稱為生破裂的傾向，通常稱為“疲勞疲勞”。 在存在腐蝕介質時，材料的抗疲勞性能就會下降，這就是腐蝕疲勞。在存在腐蝕介質時，材料的抗疲勞性能就會下降，這就是腐蝕疲勞。 空氣是最常見的腐蝕介質?？諝馐亲畛Ｒ姷母g介質。交變循環(huán)應力不一定使材料破裂，而可能交變循環(huán)應力不一定使材料破裂，而可能只是使材料的機械性能下降只是使材料的機械性能下降。經過一定長時間后，機械性能可能

52、降低到經過一定長時間后，機械性能可能降低到定程度后不再下降，這叫做疲勞極限定程度后不再下降，這叫做疲勞極限。 疲勞極限愈高，抗疲勞性能愈好疲勞極限愈高，抗疲勞性能愈好。 交變循環(huán)的應力值愈大，導致斷裂所需的循環(huán)數(shù)愈小交變循環(huán)的應力值愈大，導致斷裂所需的循環(huán)數(shù)愈小(此循環(huán)次數(shù)稱此循環(huán)次數(shù)稱為周期數(shù)為周期數(shù))，交變循環(huán)的應力值愈低，斷裂周期數(shù)愈長，交變循環(huán)的應力值愈低，斷裂周期數(shù)愈長。 每秒循環(huán)次數(shù)稱為頻率，單位是赫。每秒循環(huán)次數(shù)稱為頻率，單位是赫。，只要應力不超過此限，材料的操作壽命就能達到無限大。，只要應力不超過此限，材料的操作壽命就能達到無限大。材料的腐蝕疲勞性能可受到下列三大類因素影響：材

53、料的腐蝕疲勞性能可受到下列三大類因素影響：1)機械因素：機械因素：最大應力和應力強度；最大應力和應力強度；周期性應力或應力強度范圍；周期性應力或應力強度范圍；周期性負荷的頻率；周期性負荷的頻率；振幅的變化和負荷之間的相互作用；振幅的變化和負荷之間的相互作用；應力的狀態(tài)或類型；應力的狀態(tài)或類型；殘留于材料內的內應力；殘留于材料內的內應力；開裂的尺寸和形狀，幾條裂縫之間的相互位置。開裂的尺寸和形狀，幾條裂縫之間的相互位置。2)金相學因素：金相學因素：合金成分；合金成分；合金元素和雜質的分布狀態(tài)；合金元素和雜質的分布狀態(tài)；合金的顯微組織和晶體結構；合金的顯微組織和晶體結構；機械操作中引起的金相變化；

54、機械操作中引起的金相變化；熱處理情況；熱處理情況；金屬晶粒的定向擇優(yōu)和晶界；金屬晶粒的定向擇優(yōu)和晶界；合金原有的機械性能合金原有的機械性能(強度和抗裂韌性等強度和抗裂韌性等)。3)環(huán)境因素：環(huán)境因素：溫度；溫度；溶液溶液(如海水如海水)中的腐蝕劑中的腐蝕劑(溶存氧氣，氯離子等溶存氧氣，氯離子等)的種類和濃度；的種類和濃度；電極電位電極電位(是否陰極保護是否陰極保護)；pH值；值；涂層，緩蝕劑，水中的鈣鎂離子涂層，緩蝕劑，水中的鈣鎂離子(水的硬度水的硬度)等。等。 應力循環(huán)頻率對疲勞性能影響不大應力循環(huán)頻率對疲勞性能影響不大，然而，然而，抗腐蝕疲勞性能受應力循環(huán)頻抗腐蝕疲勞性能受應力循環(huán)頻率的影

55、響卻很顯著率的影響卻很顯著。若應力頻率較低，則腐蝕疲勞就比較嚴重若應力頻率較低，則腐蝕疲勞就比較嚴重，因為低頻循環(huán)使，因為低頻循環(huán)使金屬和腐蝕介質接觸時間延長。因此，明確試驗條件十分重要。金屬和腐蝕介質接觸時間延長。因此，明確試驗條件十分重要。在海水或其他水溶液中，引發(fā)腐蝕疲勞開裂的起點大致上有在海水或其他水溶液中，引發(fā)腐蝕疲勞開裂的起點大致上有4類類： 點蝕點蝕。點蝕孔易于成為開裂的核心部分。點蝕孔易于成為開裂的核心部分。 嚴重形變區(qū)的材料的擇優(yōu)溶解嚴重形變區(qū)的材料的擇優(yōu)溶解。因為形變區(qū)可成為局部陽極，未。因為形變區(qū)可成為局部陽極，未形變區(qū)成為陰極。形變區(qū)成為陰極。 金屬表面的氧化物保護膜的

56、韌性通常不如金屬本身的韌性好，在金屬表面的氧化物保護膜的韌性通常不如金屬本身的韌性好，在曲折時易于開裂曲折時易于開裂，這種開裂的裂縫處金屬的腐蝕速度快，引起金屬腐蝕，這種開裂的裂縫處金屬的腐蝕速度快，引起金屬腐蝕疲勞開裂。鋁即使在空氣中也沒有腐蝕疲勞極限，而銅在海水中卻有良疲勞開裂。鋁即使在空氣中也沒有腐蝕疲勞極限，而銅在海水中卻有良好的抗腐蝕疲勞性能，就可能是因為鋁液依靠氧化物膜保護，而銅卻不好的抗腐蝕疲勞性能，就可能是因為鋁液依靠氧化物膜保護，而銅卻不是。是。 金屬表面吸附了污物，引起了表面能量降低金屬表面吸附了污物，引起了表面能量降低，使微小的裂縫得以，使微小的裂縫得以加速擴展。加速擴展

57、。二、鋼材在海水中的腐蝕疲勞二、鋼材在海水中的腐蝕疲勞 海洋中許多建筑結構都由碳鋼制造，海洋中許多建筑結構都由碳鋼制造，在許多操作條件下，在許多操作條件下，腐蝕疲勞是設備壽命的決定性因素腐蝕疲勞是設備壽命的決定性因素。 1低強度和中強度鋼材低強度和中強度鋼材 低碳鋼或低合金鋼的最大強度通常為低碳鋼或低合金鋼的最大強度通常為690兆帕以下。兆帕以下。 使用陰極保護法可以增強鋼鐵的抗腐蝕疲勞能力使用陰極保護法可以增強鋼鐵的抗腐蝕疲勞能力。 在陰極保護條件下，鋼材在海水中的腐蝕疲勞強度可以恢復到它在在陰極保護條件下，鋼材在海水中的腐蝕疲勞強度可以恢復到它在空氣中的水平。為達到空氣中的腐蝕疲勞水平，所

58、需的陰極保護負電位空氣中的水平。為達到空氣中的腐蝕疲勞水平，所需的陰極保護負電位約為約為-0.783伏伏(相對于相對于“飽和甘汞電極飽和甘汞電極”，它約對應于，它約對應于CaCuSO4電極為電極為-0.85伏伏)。當然，這種保護電位受到環(huán)境不同的影響，若陰極電位達。當然，這種保護電位受到環(huán)境不同的影響，若陰極電位達-0.933伏伏(飽和甘汞電極飽和甘汞電極)，就會出現(xiàn)過保護現(xiàn)象。，就會出現(xiàn)過保護現(xiàn)象。 各種涂層都可以有效地防止腐蝕疲勞損傷，其各種涂層都可以有效地防止腐蝕疲勞損傷，其條件是涂層保護緊密而無劃傷或裂紋條件是涂層保護緊密而無劃傷或裂紋。 高強度合金鋼材的腐蝕疲勞數(shù)據(jù)多半和低強度鋼材類

59、高強度合金鋼材的腐蝕疲勞數(shù)據(jù)多半和低強度鋼材類似，各種環(huán)境因素的影響，諸如溫度、壓力、水速和腐蝕疲似，各種環(huán)境因素的影響，諸如溫度、壓力、水速和腐蝕疲勞壽命等，也和低強度鋼材相類似勞壽命等，也和低強度鋼材相類似。3在海水中改善鋼鐵焊接部的腐蝕疲勞方法在海水中改善鋼鐵焊接部的腐蝕疲勞方法 在焊縫處，腐蝕疲勞也取決于焊縫凹痕底部的應力集在焊縫處，腐蝕疲勞也取決于焊縫凹痕底部的應力集中區(qū)。中區(qū)。用惰性氣體鎢焊接修正法或附加焊接法，可改善這種用惰性氣體鎢焊接修正法或附加焊接法，可改善這種焊縫的腐蝕疲勞強度焊縫的腐蝕疲勞強度。三、不銹鋼的腐蝕疲勞三、不銹鋼的腐蝕疲勞 船只上或設備上的發(fā)動機或風力引起的振

60、動，易引起腐蝕疲勞，由此可引起不銹鋼制的鏈板或柄腳之類的開裂。在海水中的不銹鋼繩索可以在非常短的時間內折斷不銹鋼繩索可以在非常短的時間內折斷。此種繩索通常是由許多細絲絞在一起，在連續(xù)的屈服操作時，含鹽的海水大量滲入縫隙中，致使腐蝕疲勞開裂易于發(fā)生。為此，在繩索接頭處應包好，并加以密封，盡可能避免發(fā)在繩索接頭處應包好，并加以密封，盡可能避免發(fā)生縫隙，從而可延長不銹鋼繩束在海上的操作壽命。生縫隙，從而可延長不銹鋼繩束在海上的操作壽命。 CA15、CA-6NM和改性的CA-6NM等三種鑄件用的馬氏體不銹鋼通常在腐蝕性環(huán)境中用作軸,閥門和水泵。如果在大面積的鋼鐵或鋁的天然保護條件下，或使用陰極保護技術