（船舶设计）钢质海船的防腐蚀

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1、第!篇钢质海船的防腐蚀—!#"—第!章"金属及船舶腐蚀的基本概念#$!$!"概"述近年来，海洋工程中金属使用量越来越大，海洋中金属使用量的%&’是钢铁，而在海洋中钢铁的腐蚀速度约十倍于大气中的腐蚀速度。因此，钢质海船的防腐蚀对船舶行业具有重要的意义。#$!$("金属腐蚀的基本概念金属有各种优良的机械性能和其他各种性能是因为金属有特殊的结晶格子，即金属型结晶。如果金属晶格被破坏，其性能也就遭到破坏，从金相观点看，金属的腐蚀实际上就是金属结晶格子被破坏。金属晶格破坏的原因是由于金属和环境中的腐蚀剂，如水和空气等，发生化学作用或电化学作用。!$双电层金属晶格是由按规则

2、排列着的金属正离子和其间流动着的自由电子所组成。如果把金属浸入电解质水溶液中，金属表面的正离子则受到水的极性分子的作用形成水化离子而进入水溶液中，在金属表面上留下当量的电子，这过程可用下式表示：(+(+)*·(*+!,(-.)*·!,(-+(*这一过程是金属失去电子的过程，称为氧化过程。另一方面，水溶液中的水化金属离子也有与金属上过剩电子结合而回到金属上去的倾向，可用下式表示：(+((+)*·!,-+(*.)*·(*+!,(-这一过程是金属离子得到电子的过程，称为还原过程。若上述两个过程的速度达到相等时，就建立起如下的动态平衡：(+(+()*·(*+!,(-/0

3、)*·!,-+(*此时金属的溶解就停止了。同时在金属和电解质溶液接触界面上就形成了“双电层”，如图#$!$($!所示。($金属电极电位双电层的建立，使金属与电解质溶液之间具有电位差，这种电位差称为该金属在此电解质中的电极电位。由于金属在海水中的化学活泼性不同，即各种金属原子离解成金属正离子和电子的难易程度不同，所以不同的金属在海水中的电极电位是不一样的。如铝在海水中的电极电位为.&$/01（相对于铜2硫酸铜参比电极，下同），钢为.&$0#1，铜为.&$3(1，锌为.!$!(1。当不同的金属浸在海水中连在一起时，由于海水就是电解质，所以电极电位较负的金属成为阳极受

4、到腐蚀。这种腐蚀既有化学反应，又有电流产生，称为电化学腐蚀。在海水中的船体和金属结构主要是受到这种电化学腐蚀而遭到破坏。图#$!$($!"双电层示意图—#/4—!"#"$%金属腐蚀的类型金属的腐蚀现象很复杂，通常可按腐蚀环境、腐蚀形态、腐蚀现象或腐蚀原因分类。但各类腐蚀往往会互相影响或互为因果，有时一类腐蚀只不过是另一类腐蚀的特例。即使对同一金属物体，往往有几种腐蚀的联合作用，采用某些防腐蚀措施后，主要腐蚀原因缓解，次要原因会上升为主要原因。所以对腐蚀的原因要作细致的分析。#"按环境分类#）湿蚀：包括水溶液腐蚀（海水、淡水和其他溶液腐蚀）、大气腐蚀、土壤腐蚀和化

5、学药品腐蚀等。&）干蚀：包括高温氧化腐蚀、硫腐蚀、氢腐蚀、钒腐蚀、熔盐腐蚀和羰基腐蚀等。$）微生物腐蚀：包括细菌腐蚀、真菌腐蚀、硫化菌腐蚀和藻类腐蚀等。&"按腐蚀形态分类#）全面腐蚀：在整个表面上发生的均匀腐蚀。&）局部腐蚀：包括晶间腐蚀、点蚀，缝隙腐蚀和合金选择腐蚀（如黄铜脱锌、铝青铜脱铅等）等。$"按腐蚀现象和腐蚀原因分类#）晶间腐蚀：是在金属的微小晶粒四周发生的腐蚀现象。这种腐蚀危害性极大，会导致应力集中，引起应力腐蚀开裂，也可使金属发生片状或粉状脱落。&）电偶腐蚀：是两种金属相互接触于电解质水溶液时发生类似于电池作用的腐蚀现象。$）缝隙腐蚀：是在金属表面

6、有缝隙的地方，如铆钉或螺钉的接头处，焊缝的裂缝处产生的腐蚀现象。这是一种比较普遍，且危害性比较严重的腐蚀现象。其原因很多，主要是：’"由于毛细管作用，在缝隙中易于积存水分和电解质。("在缝隙内部缺氧，而缝隙外部含氧量比较多，于是形成了氧浓差电池，缝隙内部成了阳极，因而腐蚀速度很快。)"缝隙内外的腐蚀产物，铁离子浓度不同，形成另一种浓差电池，缝隙内部成为阳极，使缝隙越腐蚀越宽。*"钢铁表面存在着氧化皮，电位较正的成为阴极，铁本身成为阳极，如果氧化皮产生了裂缝，铁就会发生电偶腐蚀使裂缝加深。金属表面上局限在点或孔穴这样小面积上的腐蚀，叫做点蚀。点蚀的原因类似于缝隙腐

7、蚀。点蚀对不锈钢危害极大。!）积物腐蚀：积物包括积液和沉积固体两类，形成残留液腐蚀，附着物腐蚀和水垢腐蚀等。+）电腐蚀：通过金属表面流往周围电解质的杂散电流作用下造成金属离子大量进入电解质溶液而产生的腐蚀。如在修造船时，船舶靠岸停泊中焊接供电不正确，引起严重腐蚀。,）露点腐蚀：气温降低到露点以下，水蒸气在金属表面凝结成露，当金属表面的积尘中含有的电解质溶于露水中，便会产生较严重的腐蚀。!"动态环境中的腐蚀#）应力腐蚀开裂：在特定的腐蚀性环境下（高温、硫化氢及其他腐蚀解质），金属材料同时受到应力作用和化学腐蚀作用而发生开裂的现象。应力包括外加应力和内应力，金属非应

8、力区为阴极，应力区为阳极