海水腐蚀情况海水腐蚀的原因浸入海水中的金属，表面会出现稳定的电极电势。

由于金属有晶界存在，物理性质不均一；实际的金属材料总含有些杂质，化学性质也不均一；加上海水中溶解氧的浓度和海水的温度等，可能分布不均匀，因此金属表面上各部位的电势不同，形成了局部的腐蚀电池或微电池。

其中电势较高的部位为阴极，较低的为阳极。

电势较高的金属，例如铁，腐蚀时阳极进行铁的氧化；电势较低的金属，例如镁，被海水腐蚀时，镁作为阳极而被溶解，阴极处释放出氢。

当电势不同的两种金属在海水中接触时，也形成腐蚀电池，发生接触腐蚀。

例如锌和铁在海水中接触时，因锌的电势较低，腐蚀加快；铁的电势较高，腐蚀变慢，甚至停止。

海洋环境对腐蚀的影响盐度海水含盐量较高，水中的含盐量直接影响水的电导率和含氧量，随着水中含盐量的增加，水的电导率增加但含氧量却降低。

海水中的盐度并不和NaCI 的行为相一致，这是因为其中所含的钙离子和镁离子，能够在金属表面析出碳酸钙和氢氧化镁的沉淀，对金属有一定的保护作用。

河口区海水的盐度低，钙和镁的含量较小，金属的腐蚀性增加。

海水中的氯离子能破坏金属表面的氧化膜，并能与金属离子形成络合物，后者在水解时产生氢离子，使海水的酸度增大，使金属的局部腐蚀加强。

电导率海水中不仅含盐量高，而且其中的盐类几乎全部处于电离状态，这使得海水成为一种导电性良好的电解质。

这就决定了海水腐蚀过程中，不仅微观电池腐蚀的活性大，同时宏观电池的活性也大。

研究表明：随着电导率的增大，微观电池腐蚀和宏观电池腐蚀都将加速。

溶解氧海水溶解氧的含量越多，金属在海水中的电极电位越高，金属的腐蚀速度越快。

但对于铝和不锈钢一类金属，当其被氧化时，表面形成一薄层氧化膜，保护金属不再被腐蚀，即保持了钝态。

此外，在没有溶解氧的海水中，铜和铁几乎不受腐蚀。

（常压下氧在海水中的溶解度如下）（表一）酸碱度一般来说，海水的pH升高，有利于抑制海水对钢铁的腐蚀。

但是海水pH远没有含氧量对付腐蚀的影响大，尽管表层海水pH比深层海水高，但由于表层海水中的植物光合作用，含氧量远比深处海水高，所以表层海水的腐蚀性远比深层海水要强，这与实际的实验结论是一致的。

物理因素除此之外还有其他物理因素，如流速、潮汐、温度等。

海水对金属的相对流速增大时，溶解氧向阴极扩散得更快，使金属的腐蚀速度增加；靠近海面的大气中，有多量的水分和盐分，又有充足的氧，对金属的腐蚀性比较强，因此，在平均高潮线上面海水浪花飞溅到的地方（飞溅区），金属表面经常处于潮湿多氧的情况下，腐蚀最为严重；水温升高，会使腐蚀加速。

但是温度升高，氧在海水中的溶解度降低，使腐蚀减轻。

海水腐蚀的特点（1）由于海水的导电性好，腐蚀中的欧姆电阻小，因此异金属接触能造成阳极性金属发生显著的电偶腐蚀破坏。

（2）海水中含有大量的氯离子，容易造成金属钝态局部腐蚀，容易发生小孔腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀，在流速很高的海水中，易发生磨损腐蚀。

（3）碳钢在海水中发生吸氧腐蚀，受氧扩散控制，而阳极极化性能很小，所以凡是能使氧极限扩散电流密度增大的因素，都会是碳钢的腐蚀速度增大。

（4）根据海水与金属接触的情况，可将海洋环境分为：海洋大气区、飞溅区、潮汐区、全浸区和海泥区。

如图所示：金属在各区域中的腐蚀情况存在明显区别。

图一耐海水腐蚀材料的研究现状碳钢及低合金钢的海水腐蚀性能由于海生物的附着和锈层的稳定，碳钢及低合金钢在海水中耐蚀性能的差异主要表现在局部腐蚀上（点蚀）,由于点蚀的不可预测性、自催化性、隐蔽性和发生的几率极高，在所有腐蚀失效中最具有破坏性，点蚀深度是评价钢铁材料的主要依据。

近期，研究者用现场海水暴露制备试样对碳钢的微生物腐蚀做了详细的研究，研究发现：在海水中碳钢的腐蚀速度经历下降-上升的变化趋势，其趋势与 3.5%的NaCI溶液保持一致；微生物因素，主要是内锈层中的硫酸盐还原菌，改变了碳钢的海水腐蚀机制，从而加速碳钢的腐蚀；碳钢在海水中的腐蚀机制可分为氧扩散控制、过渡和硫酸盐还原菌活性控制3个阶段。

在海水和3.5%NaCI溶液中的Rt随时间变化Q235在海水和3.5%NaCI溶液中的icorr随时间的变化不锈钢的海水腐蚀性能不锈钢在海水中的局部腐蚀主要取决于钢的化学成分和热处理状态，不锈钢是易钝金属，其腐蚀规律与碳钢和低合金钢不同，海水中大量的Cr-对依靠钝化防腐蚀的合金破坏极大，一般是全浸区最重（Cl-离子最多）,潮差区次之，飞溅区最轻。

不同海域的环境因素及海生物附着对不锈钢的腐蚀敏感性产生重要影响。

不锈钢在海水中的耐蚀性通常高Cr钢优于低Cr钢,Ni—Cr钢优于C钢,随Ni、Cr 含量的提高耐蚀性增加，降低含C量可提高不锈钢耐蚀性，不锈钢中加人Mo能提高钝化膜对Cl-的抵抗力。

现阶段对于高强耐海水腐蚀不锈钢的研究着眼于研制出一种既具有高的强韧性，又有优良的耐海水腐蚀性能和良好的可焊性的新型不锈钢。

双真空熔炼保证钢中低的C、N、O等杂质元素含量，使钢体韧化；铁素体不锈钢通常所适用的热处理是退火（从高温处急冷），适当的热处理工艺与双真空熔炼配合可以避免脆断情况的发生。

为了解决双真空熔炼中相脆性、导热率等焊接工艺难题，研究者采用TIG低热输入焊接方法来防止过热，降低相析出倾向和元素烧损；采用与母材成分相同的焊接材料以有利于保证焊缝金属的化学成分和组织与母材的相近；对焊板进行预先固溶退火处理，消除原始组织中的脆性相和不均匀性。

使接头具有合格的力学性能，并兼具和母材相当的耐海水腐蚀性能。

熔炼方法对钢纯洁度的影响镍基耐海水腐蚀材料的研究概况纯镍在海水中的性能是可变的，在快速流动的海水中，镍能在全浸的条件下保持钝态,其腐蚀速度小于0.127mm/a。

在静止海水中,镍表面被污损生物（藤壶或贝类）所覆盖,在这些沉积物下以及在缝隙处会丧失其钝态。

因此，镍在海水中尤其是在低速流动的海水中并不具有良好的抗蚀性，这就需要添加各种抗点蚀、缝隙腐蚀的合金元素以提高镍的抗蚀性能镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。

普通碳钢的晶体结构称为铁氧体，呈体心立方（BCC）结构，加入镍，促使晶体结构从体心立方（BCC）结构转变为面心立方。

在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构，从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性，所以镍被称为奥氏体形成元素。

但是，镍对铜、铬、铝等元素有较高的固溶度，因而能够组成成分范围广泛的合金，所以，镍在海洋领域的主要用途是作为一种合金组分，各种镍基合金的耐腐蚀性能见下表：锰基耐海水腐蚀材料的研究概况细镍粉有致癌和过敏作用，这就促使粉末冶金工作者寻找价廉而又能达到同 样效果的其它合金元素。

锰作为钢中重要的合金元素，其强化作用在许多合金元 素之上，且锰的矿藏丰富、价格低廉、容易获取，是最便宜的合金元素之一。

BENESOVSKY 和KIEFFER 于1950年阐述了关于Fe-Mn 系粉末冶金材料的基础知 识，此后陆续有一些关于Fe-Mn 系合金的报道，并于20世纪70年代逐渐增多。

抗裂性和韧性是评定海洋结构用焊接材料优劣的主要性能指标。

【7】锰是金属材料中重要合金元素之一。

它在钢中通常以固溶体及化合态形式存在。

锰是良 好的脱氧剂和脱硫剂，能降低由于钢中硫所引起的热脆性， 从而改善钢的热加工 性能，提高钢的可锻性。

增加锰的含量，可提高钢的强度和硬度；【8】可以改善焊缝抗裂性能。

下图是不同Mn 、Si 含量下焊缝金相组织特点：铜基耐海水腐蚀材料的研究概况研究表明：含Cu 低合金钢不仅比碳钢表现出良好的耐全面腐蚀的能力，而 且表现出优异的耐点蚀性能。

实验钢的化学成分（质量分数 /%）如下图所示:SteelC Si Mn P S Cu Al Ft? A 0 051 0. 36 0. 85 0. 035 0.022 0. 546 012BalB 0 Q52 Trut^ 1.27 Q. 037 0.017 0. 56 0* 004 Bal Cd 071(X 32 1.28 0. 033 0.024—— 0. 021 Bal\） O T 059 Trat^1.25 0. 030 0.0210t 005Bal实海挂片实验后钢的平均腐蚀速率和点蚀深度Mn 1Si)+33 0.S6炎型-奏冲-冲低一冲申中莘需硅 低换 中畦;成分鬲鴉面痔晶昊自由; 编号＞.10^'|蛭索休饰：禺大网狀铁|針伏钱索体4貝氏体鼻弘 盍体. .出如s 「麹至隔祈的 细小铁素休 _____ 」吁礁冗■获做粒口百甘址铁奋体+个别 •嘯潜_................. 底 ______昶戟俠辛体聶吳時点I 晶体灼0.7 25.50,88 79.^12,3量囁氏组駅■^■■u a ^a -- ^= -'■■-粒状贝氐悴+封状铁盍体 馆齿弑魏氏須锂L — - — = ., ,1 a' j jaw ——■ r -亠 r~ ■ w- lp數氏坦蚁丰检状贝氏悴j 大當纤狀饌爭体4少世埋 _. 氏贝氏体土一少竝誹光怵一'专去风狀轶曲狀龍氏虻典+球光体 63 二1； 0 56 1.110T <J7djni^i 0?7'4通过一系列表征，研究者对A钢与C钢的内锈层做了详细的研究，研究发现: 尽管含Cu低合金钢和碳钢的宏观阴极区的锈层主要组成相同，但其内锈层明显比碳钢致密。

从宏观阴极区的合金元素组成和分布看，Cu的含量相对较多，在条带中分布也较均匀，没有发现明显的富集。

结合SEM和XRD分析结果可知，含Cu低合金钢内锈层中的针状物质主要为a FeOOH，且Cu可成为氧化物结晶的核心，从而促进a FeOOH的形成。

由于a FeOOH在锈层中是一种相对稳定的相，它有利于致密锈层的形成，因此，Cu的添加可提高锈层对宏观阴极区基体的保护能力。

A钢(a)和C钢(b)蚀坑内锈层的SEM形貌比和-A60 -6-M)-62() 七町两种钢内锈层的X射线衍射谱阳极电流密度随阴极电位变化曲线另外，在相同的外部阴极极化电位下含Cu低合金钢的阳极电流密度明显小于碳钢。

由于该阳极电流是蚀坑外部宏观阴极区电位和蚀坑内电位的电偶作用产生的，因此，模拟闭塞腐蚀电池实验的结果也表明Cu可提高蚀坑内的电位。

由此可认为，Cu的添加可有效提高钢的耐点蚀性能。

海水腐蚀的防护合理选材合理选材的要求是既能保证结构的承载能力，又能保证在使用期内金属不发生腐蚀破坏，同时还要兼顾经济效益。

阴极保护采用阴极保护是在海水全浸的条件下防止金属腐蚀的有效办法。

采用牺牲阳极或外加电流对金属构件实施电化学保护，投资少、保护周期长、与涂层的联合保护效果更佳。

表面覆盖层保护低碳钢和低合金钢在海洋环境中不耐腐蚀，采用有机防腐涂层是最普遍的防蚀方式，除油性和油改性漆、环氧类涂料、乙烯基树脂、氯化橡胶类涂料之外。