水環境腐蝕

水環境腐蝕是材料自然環境腐蝕中的重要類型。水環境腐蝕一般包括淡水腐蝕、鹽湖水腐蝕和海水腐蝕，其中海水腐蝕涉及面廣，危害大。

基本介紹

• 中文名：水環境腐蝕
• 外文名：Water environment corrosion
• 本質：材料自然環境腐蝕
• 分類：淡水腐蝕、鹽湖水腐蝕和海水腐蝕
• 特點：涉及面廣，危害大

機理

無論是海水還是淡水，金屬的腐蝕主要是氧去極化的電化學腐蝕過程。通常受陰極過程控制。海水是腐蝕性較強的電解質溶液，具有高的含鹽量、良好的導電性。

除了這些主要的成分外，海水中還有少量的臭氧、游離的碘和溴以及痕量的各種元素。

海水的電導率在3～4×10^-2Ω^-1cm^-1左右，海水的pH值在7.6～8.2範圍，含氧量為8mg/L左右。在海水的pH值和含氧量條件下，溶解氧的還原反應平衡電位約為+0. 75V，在Fe、Cr、Ca、Ni等會屬上，比較容易進行，而在Al、Zn、Sn上由於析氧過電位較大，還原反應進行困難。在海水的pH值條件下，析氫反應的平衡電位約為-0.48V，雖然Fe、Cr等金屬有可能發生析氫反應，但其速度是很緩慢的。Cu、Pd、Zn等金屬上不會析氫腐蝕。

在海水中，大多數情況下（靜止海水或金屬表面有腐蝕產物）氧去極化受擴散過程控制。但是在高速流動海水中氧去極化可由擴散控制轉為氧離子化過電位控制。此外，在某些情況下有可能出現擴散和氧離子過電位兩者混合控制的陰極過程。

分類

海水腐蝕

普通碳鋼是造船和海洋工程設施中最重要的結構金屬材料。雖然碳鋼在海洋環境中易被腐蝕，但由於其價廉，力學性能和加工性能好，只要採取適當的防護措施，仍然可得到廣泛套用。除碳鋼外，耐海洋環境的低合金鋼的使用在逐漸增加。

由於海水含有大量的Cl離子，它能破壞金屬表面的氧化膜，所以碳鋼在海水中是不能建立鈍態的。碳鋼在海水中遭受氧去極化腐蝕，任何影響陰極去極化過程所需氧的供給速度的因素都對碳鋼的腐蝕速度有明顯的作用。
海洋的腐蝕環境可分為以下幾類：海洋大氣區、飛濺區、潮汐區、全浸區和海泥區，在上述各個腐蝕環境中碳鋼的腐蝕速度是有很大區別的。

淡水腐蝕

水分為淡水和海水，而人類大量利用的水是淡水，其總量僅為覆蓋地球表面總水量的0.6%。隨著工、農業的飛速發展，淡水的消耗量急劇增加，導致目前全世界都面臨著淡水資源短缺的危機，因此要節約用水。在淡水的利用中，工業用水量占總用水量的大部分，而工業冷卻水又占工業用水量的60%。以下介紹鋼鐵在淡水中的腐蝕。

鹽湖水環境

鹽湖是湖泊在演化發展過程中進入到末期階段的含鹽量很高的湖，通常把湖泊水體的含鹽度≥5.0%(50 g·L)的滷水湖或有自析鹽沉積的那些湖泊才定義為鹽湖。由於湖水中的主要鹽類是由鈉、鉀、鎂、鈣、氯、硫酸根、碳酸根和重碳酸氫根8種離子組成，它們在水中占有絕大的含量，其他微量元素極少，可以忽略不計。採用湖水的上述8種常量元素定量分析的總和來計算湖水含鹽量。

據統計，我國有大小鹽湖1000多個，面積約50000 km²。我國近幾年才開始關注鹽湖水環境材料的腐蝕問題研究，2002年6月，國家材料環境腐蝕試驗站網在格爾木設立了鹽湖水腐蝕試驗站，此處水環境為鹽湖滷水，屬飽和鹽溶液，含鹽量約32.5%。