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第一篇 海洋环境及其腐蚀原理 1

1 海洋环境与金属材料腐蚀 1

1．1 概述 1

1．2 海洋腐蚀环境 3

1．2．1 海洋大气区 3

1．2．2 海洋飞溅区 9

1．2．3 海水潮差区 10

1．2．4 海水全浸区 11

1．2．5 海底泥土区 13

1．3 中国沿海环境特征 14

1．3．1 海水温度 14

1．3．2 海水盐度 18

1．3．3 降水 21

1．3．4 雾 23

1．3．5 寒潮 24

1．3．6 台风 26

1．4 中国海区的自然特征 27

1．4．1 渤海 27

1．4．2 黄海 33

1．4．3 东海 36

1．4．4 南海 42

1．5 海洋环境腐蚀类型 45

1．5．1 均匀腐蚀 46

1．5．2 点蚀 46

1．5．3 缝隙腐蚀 47

1．5．4 湍流腐蚀 47

1．5．5 空泡腐蚀 48

1．5．6 电偶腐蚀 48

1．5．7 腐蚀疲劳 49

1．6．1 金属材料本身引起的失效 51

1．6 海洋环境中金属腐蚀失效分析 51

1．6．2 环境因素引起的失效 52

1．6．3 设计方面引起的失效 52

1．7 海水腐蚀试验评定方法 52

1．7．1 实海暴露试验 53

1．7．2 试验地点的选择 54

1．7．3 试验分类及试验装置 55

1．7．4 试样制备与试样固定 56

1．7．5 试验周期及试验前后试样的处理 59

1．7．6 试验结果的评定 59

1．7．7 流速试验 62

2 金属腐蚀的电化学原理 69

2．1 概述 69

2．2 金属的电化学腐蚀基础 69

2．2．1 腐蚀原电池 69

2．2．2 宏观与微观电池 71

2．2．3 电极与电极电位 72

2．2．4 极化 74

2．2．5 去极化 76

2．2．6 析氢腐蚀 77

2．2．7 氧去极化腐蚀 78

2．2．8 腐蚀极化图 79

2．2．9 金属的钝化 80

2．3 海洋腐蚀的热力学基础 85

2．4 海水的物理化学性质 90

2．5 海水腐蚀电化学特征 91

2．6 影响海水腐蚀的环境因子 93

2．6．1 含盐量(盐度)的影响 93

2．6．2 电导率的影响 95

2．6．3 溶解物质——氧、二氧化碳、碳酸盐的影响 96

2．6．4 pH值的影响 101

2．6．5 温度的影响 102

2．6．6 流速和波浪的影响 102

2．6．7 海生物的影响 105

2．7 海水与淡水腐蚀的比较 106

第二篇 金属材料的海洋腐蚀 111

3 铸铁材料的海水腐蚀 111

3．1 概述 111

3．2 铸铁的组织及结晶特点 112

3．2．1 铸铁的高碳相及基体 113

3．2．2 铸铁的结晶特点 113

3．3 铸铁的腐蚀电位及其腐蚀形貌 118

3．4 石墨形态对铸铁腐蚀的影响 121

3．4．1 石墨形态对铸铁均匀腐蚀的影响 122

3．4．2 石墨形态对铸铁局部腐蚀的影响 124

3．5 低合金化对铸铁腐蚀的影响 126

3．6 铸铁点蚀的化学电化学溶解机理 128

3．6．1 模型的建立 129

3．6．2 模型 131

3．6．3 铸铁点蚀的化学和电化学溶解机理 132

3．7 流动海水对铸铁腐蚀的影响 134

3．7．1 试验装置 134

3．7．2 试样受力及试验结果分析 135

4 碳钢及低合金钢在海洋环境中的腐蚀 139

4．1 概述 139

4．2 全浸区(浅海区) 140

4．2．1 碳钢的腐蚀 140

4．3 低合金钢的腐蚀 152

4．3．1 无铬低合金钢 152

4．3．2 含铬低合金钢 154

4．3．3 铬对钢耐海水腐蚀性的影响 158

4．4．1 腐蚀行为 159

4．4 潮差区 159

4．4．2 合金元素影响 161

4．4．3 锈层结构分析 162

4．5 飞溅区 166

4．5．1 腐蚀行为 166

4．5．2 合金元素对钢腐蚀的影响 168

4．6 长钢样的腐蚀 171

4．6．1 长钢样和短钢样在对应位置的腐蚀速度差别 171

4．6．2 长钢样与对应短钢样腐蚀总量的差别 174

4．7 低合金钢在流动海水条件下的腐蚀性能 175

4．7．1 试验结果及影响因素分析 176

4．8 钢之间的电偶腐蚀 177

4．8．1 腐蚀行为 178

4．8．2 海水中钢偶对阳极的腐蚀速度公式 181

5．1 概述 188

5 不锈钢在海洋环境中的腐蚀 188

5．2 全浸区 190

5．2．1 常用不锈钢长期暴露的腐蚀行为 190

5．2．2 高铬、钼不锈钢长期腐蚀结果 193

5．2．3 不锈钢的短期腐蚀结果 195

5．2．4 合金元素对不锈钢耐蚀性的影响 196

5．3 潮差区 196

5．3．1 点蚀和缝隙腐蚀 198

5．3．2 腐蚀率 199

5．3．3 海生物污损及对耐蚀性的影响 199

5．4 飞溅区 199

5．4．1 腐蚀外观 199

5．4．2 点蚀和缝隙腐蚀 200

5．5．1 不锈钢在海水中的腐蚀电位特性 203

5．5 不锈钢在海水中的腐蚀电位 203

5．4．4 合金元素对耐蚀性的影响 203

5．4．3 腐蚀率 203

5．5．2 不锈钢在海水中的耐蚀性与腐蚀电位的关系 206

6 铜及铜合金在海洋环境中的腐蚀 207

6．1 概述 207

6．2 全浸区 208

6．2．1 青岛海域的腐蚀行为 208

6．2．2 其它海域的腐蚀行为 212

6．2．3 海生物污损及其对腐蚀的影响 213

6．3 潮差区 216

6．4 飞溅区 217

6．5 黄铜的脱锌腐蚀 218

7 铝及铝合金在海洋环境中的腐蚀 222

7．1 概述 222

7．2．1 工业纯铝和锻铝 224

7．2 铝及铝合金在全浸区的腐蚀 224

7．2．2 防锈铝 226

7．2．3 硬铝和超硬铝 229

7．2．4 腐蚀电位与耐蚀性的关系 231

7．2．5 海生物污损的影响 232

7．2．6 不同表面状态对防锈铝的海水腐蚀性的影响 233

7．3 铝及铝合金在潮差区的腐蚀 236

7．3．1 工业纯铝和锻铝 236

7．3．2 防锈铝 237

7．3．3 硬铝和超硬铝 238

7．3．4 海生物的影响 240

7．4 铝及铝合金在飞溅区的腐蚀 240

7．4．1 工业纯铝和锻铝 240

7．4．2 防锈铝 241

7．4．3 硬铝及超硬铝 242

7．4．4 缝隙腐蚀 243

7．5 海水腐蚀对铝及铝合金机械性能的影响 246

8 金属材料的大气腐蚀 248

8．1 概况 248

8．2 钢的大气腐蚀 249

8．2．1 腐蚀失重规律 249

8．2．2 环境因素对钢大气腐蚀的影响 251

8．2．3 合金元素对钢大气腐蚀的影响 255

8．2．4 大气腐蚀机理 260

8．3 不锈钢的大气腐蚀 263

8．3．1 腐蚀失重规律 263

8．3．2 环境因素对不锈钢大气腐蚀的影响 263

8．3．3 合金元素对不锈钢耐大气腐蚀能力的影响 265

8．4 有色金属的大气腐蚀 266

8．4．1 铝及铝合金的大气腐蚀 266

8．4．3 锌的大气腐蚀 267

8．4．2 铜及铜合金的大气腐蚀 267

8．4．4 钛及钛合金的大气腐蚀 268

第三篇 金属材料海洋腐蚀的防护 269

9 阴极保护技术及应用 269

9．1 概述 269

9．2 阴极保护 270

9．2．1 牺牲阳极保护 270

9．2．2 外加电流保护 271

9．3 热海水环境中高性能铝阳极 275

9．3．1 铝阳极选择 276

9．3．2 铝阳极电化学性能 277

9．3．3 影响铝阳极性能的因素 278

9．3．4 铝阳极极化曲线及其影响因素 281

9．4 阴极保护技术在滨海电厂的应用 284

9．4．1 循环冷却水系统的腐蚀及防护对策 284

9．4．2 电厂接地网与基础钢桩的阴极保护 288

9．4．3 滨海电厂阴极保护技术部分应用实例 290

9．4．4 阴极保护技术在滨海电厂中的发展及应用前景 293

10 保护层材料防护原理及其海水腐蚀 294

10．1 概述 294

10．2 防护层材料海水腐蚀研究方法 296

10．2．1 实海暴露腐蚀试验 296

10．2．2 实验室加速腐蚀试验 296

10．2．3 电化学测量及其它研究方法 297

10．3 金属喷涂层的海水腐蚀 298

10．4 金属喷涂层实验室条件下的腐蚀 300

10．4．1 盐雾试验 300

10．4．2 盐雾+光老化复合试验 300

10．4．3 涂层渗水率的测试 300

10．4．5 喷涂层阴极保护效果测定 301

10．4．4 电化学测试 301

10．4．6 试验结果及讨论 302

10．5 喷涂层加有机涂层封闭的海水腐蚀行为 310

10．6 有机涂层的海水腐蚀行为 316

10．6．1 试验结果及影响因素 316

10．7 防护涂层在流动海水中的腐蚀性能 320

10．7．1 动海试验结果及影响因素分析 320

10．8 涂层的渗水率及阻抗测量 322

10．8．1 涂层渗水率的测量及其与厚度的关系 322

10．8．2 用交流阻抗技术测量涂膜下腐蚀与厚度的关系 325

11 海洋环境钢结构件防腐蚀涂装的选用 327

11．1 概述 327

11．2 海洋环境结构物防腐涂装 328

11．2．1 涂装设计的重要因素 328

11．3．1 海生物附着污损对涂层耐蚀性的影响 329

11．3 海洋环境对防蚀涂层破坏的主要因素 329

11．3．2 氯离子对涂层和金属腐蚀的影响 330

11．3．3 海水中其它腐蚀因素的影响 330

11．4 海洋环境对防蚀涂层的性能要求及其选用 330

11．4．1 海洋结构物防蚀对涂料的要求 330

11．4．2 新型海洋防蚀涂料 332

11．4．3 水下涂料 332

11．5 涂层体系的选择 333

11．5．1 底涂层 333

11．5．2 面涂层 334

11．5．3 复合防护层体系 335

11．6 涂装施工工艺的选择 338

11．7 海洋环境防腐涂装应用实例 342

11．7．1 海洋采油设施及结构物的涂装 342

11．7．3 桥梁钢结构的防腐涂装 346

11．7．2 海岸码头结构物的涂装 346

12 金属材料腐蚀与防护的未来发展趋势 350

12．1 概述 350

12．2 新涂料新工艺的发展 351

12．2．1 重防腐涂料 351

12．2．2 纳米聚合乳液 352

12．2．3 海水介质中缓蚀剂 353

12．2．4 纳米材料及纳米技术 355

12．2．5 复合表面工程技术 355

12．3 人工神经网络在腐蚀与防护领域的运用 356

12．3．1 确定主要的腐蚀因子 357

12．3．2 区分腐蚀类型 357

12．3．3 解析图谱数据 357

12．3．4 腐蚀监测 358

12．4 计算机技术和网络运用 358

参考文献 361