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滨海环境下金属的腐蚀与防护对策(2)

来源:网络收集 时间:2019-03-29 下载这篇文档 手机版
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依靠表面钝化膜提高耐蚀性的金属,如铝和不锈钢等,含氧量增加有利于钝化膜的形成和修补,使钝化膜的稳定性提高,点蚀和缝隙腐浊的倾向减小。 3.4温度

海水的温度随着时间、空间上的差异会在一个比较大的范围变化。从两极到赤道,表层海水温度可由0℃增加到35℃,海底水温可接近0℃,表层海水温度还随季节而呈周期性变化。温度对海水腐蚀的影响是复杂的。从动力学方面考虑,海水温度升高,金属腐蚀速度加快。另一方面,海水温度升高,海水中氧的溶解度降低,同时促进保护性碳酸盐的生成,这又会减缓金属在海水中的腐蚀。但在正常海水含氧量下,温度是影响腐蚀的主要因素。这是因为含氧量足够高时(实测值为5 mL/L以上),控制阴极反应速度的是氧的扩散速度,而不是含氧量。对于在海水中钝化的金属,温度升高,钝化膜稳定性下降,点蚀、应力腐蚀和缝隙腐蚀的敏感性增加。 3.5流速

流速增加,金属腐蚀速度增加。海水腐蚀是借助氧去极化而进行的阴极控制过程,并且主要受氧的扩散速度的控制,海水流速和波浪由于改变了供氧条件,必然对腐蚀产生重要影响。另一方面,海水对金属表面有冲蚀作用,当流速超过某一临界流速时,金属表面的腐蚀产物膜被冲刷掉,金属表面同时受到磨损,这种腐蚀与磨损联合作用,使金属的腐蚀速度急剧增加。对于在海水中能钝化的金属,如不锈钢、铝合金、钛合金等,海水流速增加会促进其钝化,可提高耐蚀性。

3.6海生物的影响

海生物在大多数情况下是加大腐蚀的,尤其是局部腐蚀。海水中叶绿素植物可使海水中含氧量增加,海生物放出的CO2使周围海水酸性加大,海生物死亡、腐烂可产生酸性物质和H2S,这些都可使腐蚀加速。此外,有些海生物会破坏金属表面的油漆或镀层,有些微生物本身对金属就有腐蚀作用。 3.7光照条件的影响

光照条件是影响金属材料海洋大气腐蚀的重要因素。光照会促进

铜及铁金属表面的光敏腐蚀反应及真菌类生物的生物活性,这就为湿气和尘埃在金属表面贮存并腐蚀提供更大的可能性。在热带地区金属受到日光的强烈照射,同时珊瑚粉尘和海盐混合在一起使金属的腐蚀极为严重。另外,海洋大气中的金属材料背阳面比朝阳面腐蚀更快。这是因为与朝向太阳的一面相比,背向太阳面的金属材料尽管避开太阳光直射、温度较低,但其表面尘埃和空气中的海盐及污染物未被及时冲洗掉,湿润程度更高使腐蚀更为严重。

4、海洋大气腐蚀的影响因素

4.1 大气相对湿度

海洋大气中相对湿度较大,空气的相对湿度都高于它的临界值。因此海洋大气中的钢铁表而有腐蚀性水膜。表面水膜的厚度对钢铁的海洋大气腐蚀有重要影响,它直接影响到钢铁腐蚀速率和腐蚀机理。同一般的大气腐蚀相比,由于海洋大气环境具有高的湿度,钢铁表面通常存在较厚的水膜,随着水膜厚度的增加,腐蚀速度变大。对于海洋大气环境的不同湿度,所形成的水膜也具有不同的厚度,因而在不同海域的海洋大气腐蚀形式也不完全相同。对于日晒和风吹,钢铁表而的水膜厚度也会发生改变,从而改变钢铁表面大气腐蚀的过程。因此,海洋大气中的钢铁表面很容易形成有腐蚀性的水膜。薄水膜对钢铁的作用而发生大气腐蚀的过程,符合电解质中电化学腐蚀的规律。此外,海洋环境中的雨、雾、露中的水分通过不同的方式影响相对湿度,进而影响钢铁的大气腐蚀过程。试验结果表明钢在相对湿度大于70%时腐蚀严重。 4.2大气含盐量

海洋大气中因富含大量的海盐粒子,形成含有大量盐分气体的环境,这是与其它气体环境的重要区别。这些盐粒子杂质溶于钢铁表面的水膜中,使这层水膜变为腐蚀性很强的电解质,加速了腐蚀的进行,与干净大气的冷凝水膜比,被海雾周期饱和的空气能使钢的腐蚀速度增加8倍。海洋大气区海盐的沉积随风浪条件、距离海面的高度和在空气中暴露时间的长短等因素有关。随着海岸线向内陆的扩展,大气

中盐雾含量逐渐降低,海洋大气腐蚀现象会相对减弱直至过渡到一般的大气腐蚀环境。 4.3干湿交替的影响

暴露于海洋大气环境下的金属材料表面常常处于干湿交替变化的状态中,干湿交替导致金属表面盐浓度较高从而影响金属材料的腐蚀速率干湿交替变化的频率受到多种因素的影响。空气中的相对湿度通过影响金属表面的水膜厚度来影响干湿交替的频率。日照时间如果过长导致金属表面水膜的消失,降低表面的润湿时间, 腐蚀总量减小。另外降雨、风速对金属表面液膜的干湿交替频率也有一定的影响。在海洋大气区金属表面常会有真菌和霉菌沉积,这样由于它保持了表面的水分而影响干湿交替的频率从而增强了环境的腐蚀性。

二、滨海核电站海水系统管道防腐对策

在滨海核电站,海水管道有不锈钢管道、碳钢加内衬(衬涂层、衬橡胶、衬塑料、衬水泥砂浆)管道、钢筋混凝土管道及对强度要求不高的塑料管道。 秦山地区核电厂海水管道经过几年的运行后,不少设备和管道都遭到了不同程度的局部腐蚀,造成部分设备管道需要更换及维修。腐蚀形态主要有点蚀、晶间腐蚀、磨损腐蚀(冲刷)、电偶腐蚀和缝隙腐蚀。 尽管不锈钢具有很好耐蚀性能,但核电站海水系统环境特殊,氯离子含量较高,常有污物粘附在管道内壁,有的管道海水处于静止的状态,导致不锈钢海水管道经常腐蚀穿孔。腐蚀机理一般为点蚀,往往伴随晶间腐蚀和应力腐蚀。故奥氏体不锈钢不适用于海

水环境。海水管道应尽量采用碳钢加内衬的管道,比较好的形式如浸塑碳钢(或低合金)钢管。只要内衬不破损,就不会发生腐蚀问题。部分环境可考虑使用双相不锈钢。对已经选用奥氏体不锈钢管道的电厂,应加强对不锈钢管道的维护如清洁和检查,避免静止海水长时间浸泡;也可采用涂层防护。 碳钢或低合金钢材料在海水中均匀腐蚀速率很低,也发生溃疡腐蚀、冲刷腐蚀和电偶腐蚀等局部腐蚀。故除受到管道尺寸限制而不能实施防腐措施外,一般的防腐对策是:尽量采用碳钢加内衬的海水管道,也可采用涂层与阴极保护(牺牲阳极)的联合保护和外加电流阴极保护。 碳钢加内衬管道的腐蚀模式有均匀腐蚀、缝隙腐蚀和电偶腐蚀。碳钢加内衬的海水管道发生腐蚀穿孔的原因,主要是内衬由于老化、碰伤或其他局部缺陷导致的破损,内衬破损后,由于碳钢基体本身不耐海水腐蚀,很快就会导致穿孔,穿孔由内向外发展。碳钢加内衬管道也有由外向内发展的可能,主要是因为其他设备的泄漏导致海水直接接触碳钢基体,进而导致腐蚀发生。这种腐蚀方式在管道穿墙孔处很容易出现,这当然是一个运行维护问题, 碳钢管道腐蚀的对策包括:采用绝缘的涂层隔离海水介质,保护管道不受腐蚀;也可采用涂层与阴极保护(牺牲阳极)的联合保护和外加电流阴极保护。对受管道直径限制的不能进行内衬涂层的管道和部件,必须定期监督,并在适当时候进行更换。对即使受到涂层保护的管道,由于受到涂层老化和冲刷影响,涂层也会破坏导致管道腐蚀,因此保证管道的可更换及防腐涂层修复的可达是非常重要的。 碳钢的电偶腐蚀是很重要的一种腐蚀。若腐蚀电位比碳钢海水管道高的某金属材料如不锈钢

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