海水腐蝕原理及應(yīng)對方式

海水是一種十分復(fù)雜的腐蝕環(huán)境，其中含有多種無機鹽類、有機物以及溶解的氣體、懸浮物、膠體、生物等。由于海水中含有大量的氯化鈉，而氯離子具有強烈的侵蝕活性，鋼在海洋環(huán)境中的腐蝕是十分嚴重的。無溶劑耐潮濕防腐涂料工程師從腐蝕的角度來研究看，海水的主要影響因素是:氧氣的含量、溫度、pH 值、鹽度和附著生物，從而決定了金屬在海水中的腐蝕類型和腐蝕行為。海水腐蝕大小影響因素如下：

(1)  海水的化學(xué)成分，如氯離子、鈣離子、鎂離子、硫離子等含量;(2)海水的電阻率、pH值、溫度、流速、波浪、潮位及其變化;(3)海水的污染狀況，金屬氧化還原電位、溶解氧、化學(xué)耗氧量、硫酸鹽還原菌數(shù);(4)不同金屬及金屬氧化物在海水中電極電位不同，如鎂在海水電極電位-1.45，鐵在海水電極電位0.50，碳鋼在海水電極電位-0.40。

海水是天然腐蝕介質(zhì)中腐蝕性更強的介質(zhì)之一，氯化鈉是海水中數(shù)量更多的組分。有時把氯化物的含量用來表征海水的腐蝕性。海水的平均鹽度是35g左右，因為海水的鹽度高，它的電阻率低且腐蝕性強。它具有下列特性：(1)含鹽量高，海水中容易離解的鹽類總含量相當(dāng)高，正常海水的鹽度一般在32%~37%之間變化通常取鹽度35%(相應(yīng)的氯度為19%)作為大洋性海水鹽度的平均值。

海水是一種導(dǎo)電性很強的電解質(zhì)溶液其電導(dǎo)率約為4*10^-12S/cm,遠遠超過河水的電導(dǎo)率(2*10^-8S/cm)和雨水的電導(dǎo)率1*10^-5S/cm)不同溫下海水的電導(dǎo)率。而且海水中氯離子對金屬氧化膜的滲透破壞作用以及對膠狀體的解膠破壞作用比較強，氯離子比某些鈍化劑更容易吸附，氯離子在金屬表面或薄上的吸附形成強電場從而加速金屬腐蝕。

鹽度的影響一般情況下，水中鹽度越高水的電導(dǎo)率就越大，金屬腐蝕速度也越大，但腐蝕速度存在一個更高值。即當(dāng)鹽度達到一定數(shù)值之后，氧在水中的溶解量隨著鹽度的增加而減少,使腐蝕速度反而降低。當(dāng)氯化鈉含量低于10g/L時，不同氯化鈉含量的海水介質(zhì)中含氧量保持不變，這種條件下，鋼的腐蝕速度將隨著含鹽量的增加而加速，這是降低了腐蝕原電池中的回路電阻的緣故;當(dāng)氯化鈉含量超過10g/L時，含量將隨著含鹽量的增加而下降，鋼的腐蝕速度也將隨著含鹽量的增加而降低，這是腐蝕受氧陰極去極化控制的緣故。

氧氣的含量是影響海水腐蝕性的主要因素之一，它可以與鐵化合形成鐵銹。氧氣含量與地理位置、溫度鹽度、深度及生物活動有關(guān)。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，表層海水的含氧量一般都接近飽和值。然而，由于光合作用而產(chǎn)生氧氣以及波浪的作用產(chǎn)生的氣泡所帶來的氧氣,使得上層海水中的氧氣含量可能會出現(xiàn)過飽和現(xiàn)象。而在深海中，由于生物消耗使得氧氣的含量減少，更終可能會造成缺氧狀態(tài)。

海水pH值對腐蝕的作用隨金屬而異，通常水的酸性越大，腐蝕性越強。pH值是溶液酸堿度的一種量度。海水的pH值通常為8.2，屬弱堿性。pH值的變化會影響石灰質(zhì)沉積物的形成和生長，同時也影響其他保護膜的穩(wěn)定性。腐蝕反應(yīng)，海生物活動以及氣體的溶解都可導(dǎo)致pH值的變化。南通歐尼特新材料的無溶劑耐潮濕防腐涂料研發(fā)人員長期研究發(fā)現(xiàn)，它隨海水深度而變化，另外如果海生物生長十分茂,溶解氧濃度上升到10%~20%時，pH值接近9.7;如果在天氨性細菌繁殖的情況下，氧溶解變低，而且含有HS，這時pH值往往低于7.2。

海水中的鈣、鎂、銀在堿性條件下會形成碳酸鹽-碳酸氫鹽的沉積物，在金屬表面形成沉淀膜，通常稱這種沉淀膜為石灰質(zhì)膜，它可以保護金屬免遭腐蝕。石灰質(zhì)膜的形成與溫度和pH 值有關(guān)，在較溫?zé)岬乃泻驮趬A性溶液中更容易形成這種沉淀膜。海水的溫度隨其地理位置和深度而異。通常，腐蝕反應(yīng)速度隨溫度提高而增大。鋼鐵的腐蝕速度基本上是溫度每提高10℃而增加一倍。海水中其他一些因素也受溫度的影響，但對腐蝕的總的作用可能會各不相同。例如，氣體溶解度、石灰質(zhì)膜形成以及海洋生物的生活都與溫度有關(guān)。

海水氣泡腐蝕，當(dāng)高速流動的海水改變方向時，會在海水中引起壓力的變化，使之產(chǎn)生氣泡。處于這種狀態(tài)下的一些海洋結(jié)構(gòu)物，以及船舶的螺旋槳上就會產(chǎn)生空泡腐蝕也叫海水磨蝕。海水磨蝕也是海水中常見的腐蝕類型。它是由于金屬表面受到含有磨耗物質(zhì)的流動海水的沖刷、摩擦所致。無溶劑耐潮濕涂料工程師表明，磨能與海水的流速以及海水中所含的磨耗性物質(zhì)，如氣泡、懸浮的固體顆粒以及其他物質(zhì)的數(shù)量有關(guān)。多數(shù)金屬對這種機械磨損和腐蝕的聯(lián)合作用是敏感的。磨蝕(磨耗-腐蝕)具有明顯的方向性。

在海水中，鋼結(jié)構(gòu)因受海流及海風(fēng)的作用其疲勞強度會明顯地降低，這種現(xiàn)象一般稱為腐蝕疲勞。由于大型海生物的附著,加大了鋼結(jié)構(gòu)自身的重量及受海浪沖擊的面積，鋼結(jié)構(gòu)的疲勞強度會更進一步的降低。另外在海水中疲勞開裂的增長速度要比空氣中高的多，特別是焊縫區(qū)局部腐蝕侵蝕可能導(dǎo)致產(chǎn)生疲勞裂紋，因此海洋中鋼及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)考慮腐蝕疲勞問題。

作為國內(nèi)海洋裝備重防腐領(lǐng)域的領(lǐng)航者，我公司的無溶劑耐潮濕涂料自推向市場以來，在海洋裝備如海底輸送管道內(nèi)外壁、鋼結(jié)構(gòu)橋梁，海底隧道等工況環(huán)境得到很好的應(yīng)用，客戶反饋效果良好。無溶劑耐潮濕涂料表面成膜致密光滑，在有效的防滲的同時還能減少海洋洋流對裝備系統(tǒng)增加額外負荷影響。無溶劑耐潮濕涂料長效耐腐蝕效果優(yōu)異，在實驗室人工加速耐鹽霧測試下可做到4000小時以上無變化，可長期耐海水浸泡，涂層完好無變化。此外，我公司的無溶劑耐潮濕涂料采用無機成分作為成膜物，不會為微生物提供營養(yǎng)源，可減少微生物的滋生。涂層硬度高達5H，耐磨蝕耐海水沖擊，只需涂刷300μm即可起到設(shè)計的耐磨、防腐效果。

為增強面涂料抗周圍腐蝕介質(zhì)的性能和耐堿性，無溶劑耐潮濕涂料在海洋環(huán)境中起到惰性涂層防護功效，同時也不會影響陰極保護措施，具有長達20年以上的耐候使用壽命。

海水腐蝕主要是氯離子腐蝕，氯離子可破壞金屬氧化膜保護層，形成點蝕或坑蝕，對金屬會出現(xiàn)晶間腐蝕。金屬在拉伸應(yīng)力的作用下，鈍化膜被破壞的區(qū)域就會產(chǎn)生裂紋，成為腐蝕電池的陽極區(qū)，連續(xù)不斷的電化學(xué)腐蝕更終可能導(dǎo)致金屬的斷裂。這種腐蝕與氯離子的濃度關(guān)系不大，即使是微量的氯離子，也可能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。但和溫度有很大關(guān)系。無溶劑耐潮濕涂料能與金屬表面鐵離子反應(yīng)，生成具有物理、化學(xué)雙重保護作用，涂層可以長期耐住氯離子腐蝕，有效的保護金屬等材質(zhì)不被海水腐蝕。

在海水中，力腐蝕也不可忽視，力腐蝕分為，點腐蝕力腐蝕腐蝕開始，由于腐蝕的產(chǎn)生，受腐蝕部位變黑色或變成深褐色。大多數(shù)嚴重腐蝕環(huán)境中，點蝕的數(shù)量和深度增加，使表面呈現(xiàn)受腐蝕的外觀。在弱腐蝕條件下，無溶劑耐潮濕涂料工程師認為點蝕本身不可能從表面上明顯減少，但是在表面上可能出現(xiàn)腐蝕產(chǎn)生一層薄膜，當(dāng)銹斑滲出就可能使金屬表面周圍失去光澤。應(yīng)力腐蝕破壞開裂(SCC)可能出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕開裂，不銹鋼處于氯化物水溶液環(huán)境中時可能產(chǎn)生氯離子應(yīng)力腐蝕開裂。例如，海霧環(huán)境，鋼又處于很高的拉應(yīng)力作用下，而且氣溫又超過正常的環(huán)境溫度(通常超過60℃)環(huán)境中。在生活中，有高濃度氯離子水中，濃度在10000mg/l，PH在10左右，無溶劑耐潮濕涂料海水防腐涂料涂刷三遍，干膜涂層厚度在350um左右，涂層使用壽命可以達到10年以上。因為涂料的結(jié)構(gòu)和成分表明其防護機制已不是單一的電化學(xué)防護，而是電化學(xué)保護、物理屏蔽和緩蝕、鈍化的復(fù)合保護，使涂層耐氯時間很大增長。       

金屬在海水中腐蝕可以利用交流阻抗譜法來研究涂層鋼板的腐蝕率。交流阻抗譜法給出涂層在不同交流頻率下的阻抗和電容值，以及涂層下金屬界面的腐蝕信息。從電容值可以衡量涂層的吸水量，從涂層電阻值大小可以衡量涂層的防腐蝕性能,并能由涂層下金屬電化學(xué)腐蝕電荷傳遞電阻估算金屬腐蝕速度，借以比較新型涂料或新型防蝕顏料的使用期限。