黑色金属在天然海水中的腐蚀电位及其变化规律

2018-04-28 10:49:57 作者：丁国清来源：腐蚀与防护分享至：

黑色金属是目前用量最大的工程结构材料，广泛应用于海洋工程中。黑色金属在海水中的腐蚀电位是金属腐蚀与防护的最基本参数之一。测量黑色金属材料在海水中的腐蚀电位，尤其是腐蚀电位──时间曲线，从而获得其在海水中的腐蚀电位变化规律，对研究黑色金属在海水中的腐蚀行为、分析腐蚀过程以及金属结构物的防腐蚀设计等都具有重要的意义。

试验

01 电极制作

试验钢为16种常见黑色金属材料，其化学成分见表1，表面为机加工表面，粗糙度为3.2μm，试样尺寸为70mm×25mm×（2~6）mm，平行试样为3片，每片电位测试试样一端焊接导线，并利用环氧树脂将其封装在塑料框内，参比电极为Ag/AgCl电极。

02 腐蚀电位测试

试验地点分别在青岛和舟山海水试验站，试验期间海水环境因素见表2。

03 数据处理

以三个平行样的腐蚀电位平均值作为材料的腐蚀电位，绘出腐蚀电位——时间曲线。浸泡开始时的腐蚀电位作为初始电位，趋于稳定后各测量点腐蚀电位的平均值作为稳定腐蚀电位。

结果与讨论

01 腐蚀电位变化规律

铸铁、碳钢和低合金钢在青岛、舟山海水腐蚀电位时间曲线见图1~图4。结果表明：铸铁、碳钢和低合金钢等黑色金属材料在海水中浸泡的初期，腐蚀电位变化迅速，随着浸泡时间延长经历了“减小-增大-稳定”过程，也反映了材料在海水中“氧化膜破坏-锈层生成-锈层稳定附着”变化过程。

图1 碳钢和低合金钢在青岛海水中的腐蚀电位-时间曲线

图2 铸铁和低合金钢在青岛海水的腐蚀电位-时间曲线

图3 碳钢和低合金钢在舟山海水的腐蚀电位-时间曲线

图4 铸铁和低合金钢在舟山海水的腐蚀电位-时间曲线

02 稳定腐蚀电位

由于青岛和舟山海水的环境因素不同，其稳定电位也不相同。结果表明，铸铁、钢在舟山的稳定电位较青岛的稳定电位正，其原因应与青岛海水中的溶解氧含量与舟山不同有关，一般情况下，溶氧含量越高，阴极反应越强，电位越正，而试验期间，舟山海水中的溶解氧含量高于青岛，因此，铸铁、钢在舟山的稳定腐蚀电位较青岛正。

此外，铸铁、钢在青岛和舟山的稳定腐蚀电位大小顺序大致相同，其顺序为：合金元素较多低合金钢>合金元素较少的低合金钢>碳钢>铸铁。即含合金元素较多的低合金钢的电位明显较正，而含合金元素较少的碳钢和铸铁的腐蚀电位较负。

虽然尚缺乏试验材料在海水全浸区腐蚀速率的对比数据，但研究表明，含合金元素较多的合金合金钢的耐蚀性略优于碳钢，尤其是短期浸泡，这也表明，对于钢铁材料而言，其在海水中的腐蚀电位越正，其耐蚀性可能越好。

此外，试验中的纯净Q235和Q235钢的稳定腐蚀电位基本相同，由此可见，钢的纯净化对其腐蚀电位无明显影响，这也表明钢中的氧、硫、磷、氢、氮等元素对腐蚀电位贡献较小。超细晶钢、微合金化钢与X70、X80等低合金钢的化学成分相近，它们之间的稳定腐蚀电位也无明显差别，亦即钢的微合金化并对其腐蚀电位的影响不大。