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海洋大气环境腐蚀机理及其防护措施ZS-711

添加时间:2024-01-30

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目前,发展海洋经济和海洋科技已经被我国提升到前所 未有的战略高度,海岸工程、海洋开采、水下工程等战略性新兴海洋产业正在迅速兴起,发展和建造各类新型高水平深海钻井设备、舰艇、深潜器和海洋空间站等设施是海洋资源开发和维护国防安全的根本物质保障。但是海洋环境腐蚀( of )的速率要比其他环境高400-500倍,因此,做好海洋环境中设备、钢构平台的防腐工作非常重要。

据统计,世界各国每年因大气腐蚀造成的直接经济损失约占国民生产总值的1.5%~3%。此外,大气腐蚀本身以及由大气腐蚀引发的事故还会污染人类生存环境,可见大气腐蚀破坏的严重性。海洋大气环境由于具有高湿、高盐雾、高日照辐射强度等特点,导致金属材料在这种环境中的腐蚀破坏非常严重。

海洋大气区腐蚀( )是指金属材料暴露在海上或岸边大气中发生的腐蚀。海洋大气腐蚀是材料与它所处的海洋大气环境之间,通过化学或电化学作用而引起的破坏,它涉及气、液、固三相及其相界面,是一个非常复杂的过程。其中以电化学作用引起的腐蚀破坏为主。

通过XRD半定量分析表明,金属在海洋大气中的腐蚀产物均由Fe3O4,α-FeOOH,γ-FeOOH和β-FeOOH结晶相组成。其中,Fe3O4和α-FeOOH的存在能够提高锈层致密性,增强耐蚀性;而β-FeOOH结晶相是海洋大气环境中常见的腐蚀产物,其主要容易出现在含Cl-的酸性环境中。一般而言,锈层保护性指数α/γ可以作为评价表面锈层耐蚀性的重要指标,α/γ越大,锈层保护性越好。因此,能够抵抗Cl-入侵的材料或涂层都可以提高锈层的保护性和材料的抗腐蚀性。

高盐雾环境_盐雾的成因_盐雾环境等级

盐雾环境等级_高盐雾环境_盐雾的成因

Cl-是如何破坏Fe3O4和α-FeOOH组成的耐蚀层而进一步破坏金属材料呢?

Cl-由于体积小,活性大,优先吸附于Fe3O4和α-FeOOH组成的耐蚀层表面,通过水解作用使该处的pH值迅速降到4以下,使钢材表面的耐蚀层薄弱部分遭到破坏,形成点蚀现象。同时,在水和氧气的作用下很快产生破坏性的铁锈(Fe2O3?nH2O晶体)。

Cl-对钢材表面耐蚀层薄弱部位吸附破坏后,使这些部位露出了铁基体,与尚完好的耐腐层区域之间构成电位差。铁基体作为阳极而受腐蚀,大面积的耐腐层作为阴极,形成“腐蚀电池”,由于大阴极(钝化膜区)对应于小阳极(钝化膜破坏点),坑蚀发展十分迅速。这就是Cl-对钢材表面产生“坑蚀”为主的原因所在。

Cl-不仅促成了钢筋表面的腐蚀电池,而且通过去极化作用加速电池腐蚀的过程。阳极反应是:Fe→Fe2 2e,如果生成的Fe2 不能及时搬走而累积于阳极表面,则阳极反应就会受阻;反之,如果生成的Fe2 能及时搬走,那么,阳极过程就会顺利乃至加速进行。Cl-与Fe2 相遇会生成FeCl2,使Fe2 得以被搬走,从而加速阳极过程。这种加速阳极过程,称为阳极去极化作用,Cl-发挥了阳极去极化作用的功能,它在整个过程中起到了搬运的作用,并没有被消耗掉,即凡是进入表面的游离态Cl-,会周而复始地起到破坏作用。

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