1. 海洋腐蝕環(huán)境理論及其應(yīng)用

金屬構(gòu)件在海洋環(huán)境中發(fā)生的腐蝕,。海洋環(huán)境是一種復(fù)雜的腐蝕環(huán)境,。在這種環(huán)境中，海水本身是一種強(qiáng)的腐蝕介質(zhì),，同時(shí)波,、浪、潮,、流又對(duì)金屬構(gòu)件產(chǎn)生低頻往復(fù)應(yīng)力和沖擊,，加上海洋微生物,、附著生物及它們的代謝產(chǎn)物等都對(duì)腐蝕過(guò)程產(chǎn)生直接或間接的加速作用。海洋腐蝕主要是局部腐蝕,，即從構(gòu)件表面開(kāi)始,，在很小區(qū)域內(nèi)發(fā)生的腐蝕，如電偶腐蝕,、點(diǎn)腐蝕,、縫隙腐蝕等。此外,，還有低頻腐蝕疲勞,、應(yīng)力腐蝕及微生物腐蝕等

。通常

,，金屬構(gòu)件在海洋飛濺區(qū)（指風(fēng)浪,、潮汐等激起的海浪、飛沫濺散到的區(qū)域）的全面腐蝕速率最高,。防止海洋腐蝕的措施除正確設(shè)計(jì)金屬構(gòu)件,、合理選材外，通常有以下幾種：①采用厚漿型重防式涂料,。②對(duì)重點(diǎn)部件采用耐腐蝕材料包套,。③設(shè)計(jì)構(gòu)件時(shí)要考慮到足夠的腐蝕裕量。④根據(jù)電化學(xué)腐蝕原理,，采用犧牲陽(yáng)極,。

2. 海洋環(huán)境的腐蝕情況可分為五大區(qū)

材料腐蝕發(fā)生在材料表面。按腐蝕反應(yīng)進(jìn)行的方式分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕,。前者發(fā)生在非離子導(dǎo)體介質(zhì)中,；后者發(fā)生在具有離子導(dǎo)電性的介質(zhì)中，故可通過(guò)改變材料的電極電位來(lái)改變腐蝕速度,。

按材料破壞特點(diǎn)分為均勻腐蝕,、局部腐蝕和選擇性腐蝕。

均勻腐蝕指材料表面各處腐蝕破壞深度差別很小,，沒(méi)有特別嚴(yán)重的部位,，也沒(méi)有特別輕微的部分。

局部腐蝕是材料表面的腐蝕破壞集中發(fā)生在某一區(qū)域,，主要有孔蝕,、縫隙腐蝕、晶間腐蝕等,。

選擇性腐蝕是金屬材料在腐蝕介質(zhì)中,，其活性組元產(chǎn)生選擇性溶解，由金屬材料合金組分的電化學(xué)差異所致,。

按腐蝕環(huán)境又分為微生物腐蝕,、大氣腐蝕、土壤腐蝕,、海洋腐蝕和高溫腐蝕等

3. 海洋腐蝕環(huán)境理論及其應(yīng)用研究

氯鹽使根據(jù)混凝土里的鋼筋生銹：因?yàn)殇摻畹幕瘜W(xué)成分是C,、SI、Mn,、P,、S。

氯離子Cl比這五種任何一種一種元素都活潑,，所以就會(huì)與之反應(yīng)從而改變鋼筋的化學(xué)成分,，使之生銹。

硝酸鹽(NO2)-中的N為+3價(jià),，所以既有氧化性,，又有還原性，有較強(qiáng)的氧化能力,。

亞硝酸鹽中的N為+2價(jià),，在正常較難與其他物質(zhì)反應(yīng)，除非是高溫,、高壓下才與極少數(shù)反應(yīng),。氯離子引起的鋼筋銹蝕水下商品混凝土中，氯離子進(jìn)行商品混凝土通常有兩種途徑：

其一是“摻入如含有氯鹽的外加劑,，使用海砂,，施工用水含氯鹽，在含鹽環(huán)境中攪拌,，澆筑商品混凝土?xí)r,，其二是”滲入“環(huán)境中的氯鹽通常通過(guò)商品混凝土的宏觀、微觀缺陷,，滲入到商品混凝土中并達(dá)到鋼筋表面,，直接或間接破壞商品混凝土的包裹作用及鋼筋鈍化的高堿度兩種屏障，使之發(fā)生銹蝕繼而銹蝕產(chǎn)物體積膨脹,，使商品混凝土保護(hù)層開(kāi)裂與脫落;在海洋環(huán)境中的水下商品混凝土結(jié)構(gòu)大都是這種情況,。氯離子引起鋼筋銹蝕可以從以下幾個(gè)方面分析：

1破壞鈍化膜商品混凝土屬于堿性材料，其孔隙溶液的PH值為12-14,，因而對(duì)鋼筋具有較好的保護(hù)作用,，有利于鋼筋表面形成保護(hù)鋼筋的鈍化膜，但這種鈍化膜只有在高堿環(huán)境中才是穩(wěn)定的,。

假如四周環(huán)境PH值降到11.8時(shí),，鈍化膜就開(kāi)始變得不穩(wěn)定，當(dāng)PH值繼續(xù)降到9.88時(shí),，鈍化膜就開(kāi)始變得難以生存或逐漸破壞,，使得進(jìn)入商品混凝土中的氯離子吸附于鈍化膜處,，并使鈍化膜的PH值迅速降低，逐步酸化,，從而使得鈍化膜被破壞,。

2形成腐蝕電流無(wú)論商品混凝土碳化還是氯離子侵蝕，都可以引起鋼筋部分銹蝕,，在鈍化膜破壞處有腐蝕電流產(chǎn)生,，在鈍化膜破壞還與未破壞區(qū)這間存在電位差，有宏電流產(chǎn)生,，但微電流要比宏電流大得多,。

又因?yàn)槁入x子的存在大大降低了商品混凝土的電阻率，并且氯離子和鐵離子的結(jié)合可以形成易容于水的氯化鐵,，從而加速了腐蝕產(chǎn)物向外的擴(kuò)散過(guò)程,，并由于宏觀腐蝕電流在鈍化膜破壞區(qū)邊邊緣最大，使得靠近鈍化區(qū)的邊緣的局部鈍化膜破壞較快,，這種現(xiàn)象稱為局部銹蝕鋼筋的“邊緣效應(yīng)”,。

3氯離子導(dǎo)電作用正是由于商品混凝土結(jié)構(gòu)中氯離子的存在，大大降低了陰,、陽(yáng)極之間的歐姆電阻,，強(qiáng)化了離子通路，提高了腐蝕電流的效率,，從而加速了鋼筋的電化學(xué)腐蝕過(guò)程,，氯離子對(duì)商品混凝土中鋼筋銹蝕更嚴(yán)重更快速.而氯化物是鋼筋的一種活化劑，它能置換鈍化膜的氧而使鋼筋發(fā)生潰爛性腐蝕,，而氯鹽是高吸濕性的鹽,，它能吸收空氣中的水分變成液體，從而使氯離子從擴(kuò)散作用

4. 海洋腐蝕案例

船舶長(zhǎng)期處于海洋環(huán)境中,，腐蝕極為嚴(yán)重,，而腐蝕速度與海水的流運(yùn)速度、氣泡,、溫度,、沖擊性以及海水所含微生物等因素都有極為密切的關(guān)系。船體在海水呂的腐蝕主要有電化學(xué)腐蝕,、機(jī)械作用腐蝕,、生物腐蝕和化學(xué)腐蝕幾種，其中最主要的是電化學(xué)腐蝕,，即在腐蝕過(guò)程中有微電流產(chǎn)生,。

發(fā)生在船體鋼結(jié)構(gòu)上的電化學(xué)腐蝕

1.氧的濃差電池作用

由于氧有奪取電子的能力，且水面的氧較水下的氧多,，故近水面部分的金屬得到電子成為陰極,，而水中部分的金屬失去電子成為陽(yáng)極而發(fā)生腐蝕,。腐蝕發(fā)生后，縫隙或缺口處的氧多,，而底部氧少,，從而底部繼續(xù)腐蝕,，最后成為銹坑或銹穿,。

2.兩種不同金屬或鋼種的腐蝕

在海水中，兩種不同成分的金屬接觸時(shí),，電勢(shì)較低的金屬成為陽(yáng)極發(fā)生腐蝕,，例如鉚釘和焊縫處容易銹蝕，原因即在于此,。

3.氧化皮引起的腐蝕

由于氧化皮的電極電位比鋼鐵約高0.26V,，所以成為陰極，而鋼鐵本身成為陽(yáng)極發(fā)生腐蝕,。

4.涂膜下的腐蝕

由于實(shí)際上涂膜表面有微孔存在,，所以海水仍可緩慢穿過(guò)涂膜產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。此時(shí),，含涂膜的部分成為陰極,，不含涂膜的部分成為陽(yáng)極而發(fā)生腐蝕，所以使涂膜鼓起破壞,。在涂膜未損環(huán)或失效時(shí),，這一過(guò)程是緩慢的。

涂漆前未除盡的氧化皮,、銹蝕物,、污物、水分,、鹽類等,，在涂膜下加速腐蝕進(jìn)程，破壞涂膜,。涂裝時(shí)漏涂等施工缺陷也會(huì)加速腐蝕進(jìn)程,，從而過(guò)早破壞涂膜。涂膜損壞后,，將產(chǎn)生前述各種腐蝕,，這種腐蝕速度比未涂漆時(shí)更快。

5.雜散電流引起的腐蝕

由于供電或電焊時(shí),，違反操作規(guī)程,，產(chǎn)生漏電，從而使船體變成一個(gè)巨大的陽(yáng)極,，產(chǎn)生大規(guī)模的腐蝕,。這種腐蝕是非常驚人的,，例如，某廠建造的四艘海船,，出廠一年,，6mm的鋼板幾乎全部爛穿。

機(jī)械作用腐蝕

機(jī)械作用的腐蝕包括腐蝕作用和機(jī)械磨損,，兩者相互加速,。其中包括沖擊腐蝕，這是由于液體湍流或沖擊所造成的,；空泡腐蝕,，高速流動(dòng)的液體，因不規(guī)則流動(dòng),，產(chǎn)生空泡,，形成“水錘作用”，常常破壞金屬表面的保護(hù)膜,，加速腐蝕作用,，如螺旋槳、泵軸等處易發(fā)生,；微振磨損腐蝕,，兩個(gè)緊接著的表面相互振動(dòng)而引起的磨損；應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂,，是在拉伸應(yīng)力的腐蝕介質(zhì)作用下的金屬腐蝕破壞,，金屬內(nèi)會(huì)產(chǎn)生沿晶或穿晶的裂紋。

生物腐蝕生物腐蝕是由海洋生物在船度附著引起的,，這種腐蝕包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種,。由于海洋生物在船度的附著，破壞了漆膜,，造成局部電化學(xué)腐蝕,；由于微生物的新陳代謝作用，分泌出具有侵蝕性的產(chǎn)物如C02/NH4OH/H2S等以及其他有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸引起鋼板的腐蝕作用,。本文編輯：進(jìn)口鋁板

5. 海洋腐蝕與防護(hù)前景

海水是一種含有多種鹽類的電解質(zhì)溶液,，以3～3.5％的氯化鈉為主鹽，pH值為8左右,，并溶有一量的氧氣,。除了電位很負(fù)的鎂及其合金外，大部分金屬材料在海水中都氧去極化腐蝕,。其主要特點(diǎn)是海水中氯離子含量很大,，因此大多數(shù)金屬在海水中陽(yáng)極極化阻滯很小，腐蝕速度相當(dāng)高；海浪,、飛濺,，流速等這些利于供氧的環(huán)境條件，都會(huì)促進(jìn)氧的陰極去極化反應(yīng),，促進(jìn)金屬的腐蝕,。海水導(dǎo)電率很大，所以不僅腐蝕微電池活性大,，宏電池的活也很大,。海水中不同金屬相接觸時(shí)，很容易發(fā)生電偶腐蝕,。即使兩種金屬相距數(shù)十米,，只要存在電位差,，并實(shí)現(xiàn)電聯(lián)結(jié),，就可能發(fā)生電偶腐蝕。

對(duì)于處于海水環(huán)境中的橋梁結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),，除了大氣部位受海洋性大氣腐蝕影響之外,，可以把橋梁如同海洋工程一樣分為飛濺區(qū)、潮差區(qū),、全浸區(qū)和海泥區(qū),。

（1）飛濺區(qū)

指平均高潮線以上海洋飛濺所能濕潤(rùn)的位置。在這個(gè)部位,，金屬材料表面連續(xù)不斷地被海水濕潤(rùn),，海水又與空氣充分接觸，含氧量充分,，含鹽量很高,，加上海水的沖擊作用，腐蝕在這個(gè)部位最為嚴(yán)重,。當(dāng)很高的風(fēng)速和海流速造成強(qiáng)烈的海水運(yùn)動(dòng)時(shí),，海水的沖擊會(huì)在飛濺區(qū)成磨耗－腐蝕聯(lián)合作用的破壞。同時(shí)強(qiáng)烈的海水沖擊不斷地破壞腐蝕產(chǎn)物和保護(hù)涂層,，增加了飛濺區(qū)的腐蝕,。

不同海區(qū)飛濺區(qū)的腐蝕主要于風(fēng)浪和溫度。飛濺區(qū)金屬表面溫度更接近于氣溫,。風(fēng)浪大的熱帶海域鋼鐵在飛濺區(qū)的腐蝕最為嚴(yán)重,。

（2）潮差區(qū)

指平均高潮位與平均低潮位之間的區(qū)段，金屬表面與含氧充分的海水周期性地接觸,，引起腐蝕,。與飛濺區(qū)相比，潮汐區(qū)的氧擴(kuò)散沒(méi)有飛濺區(qū)那樣快，也無(wú)強(qiáng)烈的海水沖擊,。潮汐區(qū)金屬表面溫度受氣溫影響也受海水溫度的影響,，通常接近于表層海水溫度。

潮差區(qū)有海生物棲居,，而飛濺區(qū)沒(méi)有,。

潮差區(qū)的腐蝕通常是平均高潮位和平均低潮位最為嚴(yán)重，這是氧濃差電池的作用,。潮差段因供氧充分,，成為陰極，受到一定程度的保護(hù),，腐蝕減輕,。低潮位以下全浸區(qū)因供氧相對(duì)較少成為陽(yáng)極，使腐蝕加速,。在工程設(shè)計(jì)上,，有時(shí)把潮差區(qū)并入飛濺區(qū)一起考慮，并不是因?yàn)閮啥伍g的腐蝕是一樣的,，而是從施工,、維護(hù)和陰極保護(hù)方面加綜合考慮，使之協(xié)調(diào)一致,。

（3）全浸區(qū)

平均低潮線以下的位置為海水全浸區(qū),。根據(jù)海洋的深度不同，又分為淺海區(qū)和深海區(qū),，二者并無(wú)確切的深度界限,，一般所說(shuō)的淺海區(qū)大多指100～200m以內(nèi)的海水。

海洋環(huán)境因素如溫度,、含氧量,、鹽度、pH值等隨海洋的深度而變化,，所以海水深度必然影響到全浸區(qū)金屬的腐蝕行為,。其中是最為主要的因素是溫度和含氧量。全浸區(qū)中鋼鐵的腐蝕速度在0.07~0.18mm/a,。

淺海區(qū)海水氧處于飽和態(tài),，溫度高，海水流速大腐蝕比深海區(qū)大,，海洋生物會(huì)粘附在金屬材料上,。一般來(lái)說(shuō)，20m水深以內(nèi)的海水較深層海水具有更強(qiáng)的腐蝕性,。深海區(qū)的含氧量較小,，溫度接近0℃,，海洋生物的活性減小。

（4）海泥區(qū)

主要由海底沉積物構(gòu)成,，含鹽度高,，電阻率低，因此是良好的電解質(zhì),，對(duì)金屬的腐蝕要比陸地上土壤要高,。由于氧濃度十分低，所以海泥區(qū)的腐蝕比全浸區(qū)要低,。

海洋中存生在著多種動(dòng)植物和微生物,，它們的生命活動(dòng)會(huì)改變金屬-海水界面的狀態(tài)和介質(zhì)性質(zhì)，對(duì)腐蝕產(chǎn)生不可忽視的影響,。海生物的附著會(huì)引起附著層內(nèi)外的氧濃差電池腐蝕,。某些海生物的生長(zhǎng)會(huì)破壞金屬表面的涂料等保護(hù)層。在波浪和水流的作用下,，可能引起涂層的剝落,。在附著生物死后粘附的金屬表面上，銹層以下以及海泥里,，都是缺氧環(huán)境,，會(huì)促進(jìn)厭氧的硫酸鹽還原菌的繁殖，引起嚴(yán)重的微生物腐蝕,，使鋼鐵的腐蝕增大，其典型特征是外貌呈沾污的黑色糊,。一些研究結(jié)果表明,，在SRB大量繁殖的海泥中，鋼鐵的腐蝕速度要比無(wú)菌海泥中高出數(shù)倍到10多倍,，甚至還要高出海水中2～3倍,。

如同潮差區(qū)和全浸區(qū)一樣，在全浸區(qū)和海泥區(qū)之間也會(huì)因?yàn)檠醯臐舛炔灰粯佣斐蓾獠铍姵?。泥線以下因?yàn)橄鄬?duì)缺氧而成為陽(yáng)極,，加重腐蝕。