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水环境模拟

       在模拟腐蚀试验箱内,在模拟实际自然环境条件的基础上,通过改变一个或多个腐蚀影响因素,使腐蚀环境更苛刻,可以在较短时间内获得材料的腐蚀倾向、腐蚀行为及相对耐蚀性的试验结果,从而快速评定材料的耐蚀性,并预测其长期腐蚀行为和使用寿命的试验方法。通过海水腐蚀试验箱模拟复杂海洋环境条件,在实验室内开展多种材料在海洋环境下的腐蚀模拟加速试验。
       按照金属和海水的接触情况可将海洋环境区域分类为海洋大气区、飞溅区、潮汐区、全浸区和海泥区。根据海水的深度不同,全浸区又可分为浅水、大陆架和深海区。
       海洋大气区是指海面飞溅区以上的大气区和沿海大气区,海盐离子使腐蚀加快,随离海岸距离而不同。飞溅区是指平均高潮线以上海浪飞溅润湿的区段。由于此处海水鱼空气充分接触,含氧量达到最大程度,再加上海浪的冲击作用,使飞溅区成为腐蚀性最强的区域。潮汐区是指平均高潮位和平均低潮位之间的区域,海洋挂片腐蚀试验结果表明,对于孤立样板,其腐蚀速度稍高于全浸区;对于长尺寸的钢带试样,潮汐区的腐蚀速度反而低于全浸区。海泥区是指海水全浸区以下部分,主要由海底沉积物构成,含盐度高,电阻率低,腐蚀性较强。
       国家材料环境腐蚀平台中心拥有海水腐蚀试验箱2台,是材料腐蚀平台中心自主研发的设备,可实现干湿交替、不同腐蚀性气体环境控制及模拟不同海洋腐蚀区带的功能,同时进行多因素复杂海洋环境条件下的室内模拟/加速腐蚀试验,适合于在实验室内开展多种材料在海洋环境下的腐蚀模拟加速试验。如图1所示。


图1  海水腐蚀试验箱

全面腐蚀

全面腐蚀通常是均匀腐蚀,有时也表现为非均匀的腐蚀。全面腐蚀现象十分普遍,既可能由电化学腐蚀原因引起,例如一些纯金属或均匀的合金在电解质溶液中的自溶解过程,通常所说的全面腐蚀是特指由电化学反应引起的全面腐蚀。全面腐蚀的电化学特点是,从宏观上看,整个金属表面是均匀的,与金属表面接触的腐蚀介质溶液是均匀的,即整个金属/电解质界面的电化学性质是均匀的,表面各部分都遵循相同的溶解动力学规律。从微观上看,金属表面各点随时间有能量起伏,能量高时(处)为阳极,能量低时(处)为阴极,腐蚀原电池的阴、阳极面积非常小,而且这些微阴极和微阳极的位置随时间变换不定,因而整个金属表面都遭到近似相同程度的腐蚀。

点蚀

点腐蚀简称点蚀,又叫小孔腐蚀或空蚀,是一种腐蚀集中于金属表面的很小范围内,并深入到金属内部的蚀孔状腐蚀形态,一般是直径小而深。蚀孔的最大深度和金属腐蚀深度的比值,称为点蚀系数。点腐蚀系数越大表示点蚀越严重。具有自钝化特征的金属(合金),如不锈钢、铝和铝合金、钛和钛合金等在含氯离子的介质中,经常发生点蚀。碳钢在表面的氧化皮或锈层有孔隙的情况下,在含氯离子的水中亦会出现点蚀的现象。防止点蚀的措施:改善介质条件,如降低溶液中氯离子含量,减少氧化剂,降低温度,提高pH等皆可减少点蚀的发生;选用耐点蚀的合金材料;采用阴极保护,阴极极化使电位低于Eb,最可靠是低于Ep使不锈钢处于稳定钝化区;对合金进行表面钝化,提高材料钝态稳定性;使用缓蚀剂。

缝隙腐蚀

金属表面因异物的存在或结构上的原因而形成缝隙,从而导致狭缝内金属腐蚀加速的现象,称为缝隙腐蚀。造成缝隙腐蚀的狭缝或间隙的宽度必须足以使腐蚀介质进入并滞留其中,当缝隙宽度处于25~100μm之间时是缝隙腐蚀发生最敏感的区域,而在那些宽的沟槽或宽的缝隙中,因腐蚀介质易于流动,一般不发生缝隙腐蚀。缝隙腐蚀是一种很普遍的局部腐蚀,因为在许多设备或构件中缝隙往往不可避免地存在着。缝隙腐蚀的结果会导致部件强度的降低,配合的吻合程度变差。缝隙内腐蚀产物体积的增大,会引起局部附加应力,不仅使装配困难,而且可能使构件的承载能力降低。

电偶腐蚀

电偶腐蚀也叫以异金属腐蚀或接触腐蚀,是指两种不同电化学性质的材料在与周围环境介质构成回路时,电位较正的金属腐蚀速率减缓,而电位较负的金属腐蚀加速的现象。构成这种现象的原因是这两种材料间存在着电位差,形成了宏观腐蚀原电池。点偶腐蚀作为一种普遍的腐蚀现象,可诱导甚至加速应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、氢脆等腐蚀过程的发生。产生电偶腐蚀应同时具备下述三个基本条件:第一,具有不同腐蚀电位的材料,电偶腐蚀的驱动力是被腐蚀金属与电连接的高腐蚀电位金属或非金属之间产生的电位差;第二,存在离子导电支路,电解质必须连续地存在于接触金属之间,构成电偶腐蚀电池的离子导电支路;第三,存在电子导电支路,即被腐蚀金属与电位高的金属或非金属之间要么直接接触,要么通过其他电子导体实现电连接,构成腐蚀电池的电子导电支路。

文献资料
 
书籍/文献 主编/作者 出版社/期刊 出版/发表日期
腐蚀试验方法与防腐蚀检测技术 中国腐蚀与防护学会 化学工业出版社 1996年3月
腐蚀试验方法及监测技术 李久青,杜翠微 中国石化出版社 2007年5月
材料腐蚀与防护 李晓刚 中南大学出版社 2009年3月
动海水腐蚀模拟试验的发展 赵永韬,孙明先 材料开发与应用 1999年2月
Study on corrosion simulation device for marine structural steel HOU BAORONG,XIANG BIN Indian Academy of Sciences 2003年4月
A Laboratory Technique for Evaluating Marine Splash Zone Corrosion Xiang Li,Stuart I.Bailey Advanced Materials Research 2011年10月
       国家材料腐蚀平台中心可根据用户需求,按照国家标准或行业部门标准,提供材料在自然环境下的腐蚀失效分析、腐蚀室内外相关性、材料和产品寿命评估、材料和产品环境适应性、材料选材和设计等多方面的科技支撑服务。
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