材料腐蝕的一些數據- r* e5 q& z- p; z; n
1 結構用鋼鐵材料一般腐蝕為0.1-0.2 毫米/年，但在飛濺區，腐蝕較大，可達0.3 毫米/年，
: @9 w5 k/ L' s5 d4 B4 G2 有點蝕發生的時候，材料腐蝕速度可以達到正常速度的幾倍甚至幾十倍，0 P L, m) Y# x8 H9 m
3 腐蝕和海區域有關，不同區域，腐蝕速度又有差異，對特定鋼種，廈門附近海域，腐蝕更大，
# e# W; \" @2 Y 具體腐蝕特性可以看區域圖。
( ~7 C% j, z* S& N4 Q& n5 x0 N4 腐蝕的類型有：. B9 f' R' i5 u8 Z3 G8 e9 x
均勻腐蝕，一般碳鋼，0.2 毫米/年，
7 y4 k% R3 W, J, o點蝕，深度縱向發展，破壞嚴重，不銹鋼常有點蝕，點蝕是隱蔽性破壞，后果嚴重。/ `3 Q0 ?# V5 G% I+ n8 Z. Y& I
縫隙腐蝕，對一些不銹鋼和合金鋼破壞特別嚴重，常發生在鋼纜、螺栓、套管等位置，
+ Q% W+ e1 |; }$ T湍流腐蝕，有些金屬對水流速度比較敏感，當到達一定速度以后，腐蝕速度加快，空泡腐蝕，又稱氣穴腐蝕，對許多材料都有作用。主要是氣泡破裂以后的高壓沖擊。
( s' D& Y3 Z. L4 |6 t- z電偶腐蝕，發生在兩種金屬之間，由電位差造成，可以采用鍍層和噴涂加以保護。* |7 e9 h4 V, Q' t
5 特別要注意的是，海水腐蝕下的疲勞破壞比陸地上的疲勞破壞更加迅速。7 \. I: c; j4 I. m9 ~
6 鈦及鈦合金的保護膜非常穩定，基本在海洋環境中不腐蝕，采用鈦合金殼體是一個選擇，但成
; ~& S2 R5 s- P5 t" n* V2 N 本高。 L8 R3 L' T5 I# s0 Y" a% B* G
7 普通不銹鋼和鋁合金由于保護膜不穩定，當表面供氧不足，也就是水流速度不夠的時候。使后
: P; [" A/ \3 ?! f( w 續保護膜形成不足的時候，易發生點蝕等破壞，要特別加以注意。( E, J1 b& h0 [
8 銅及銅合金，有保護膜，一般是穩定的，但海水氧含量增加，腐蝕加快。除去錳黃銅外，一般( S! d4 t9 i, c
黃銅耐海水腐蝕能力均較好。在飛濺暴露區，黃銅耐腐蝕能力較好，可以做軸套一類材料，有+ x6 n+ U' l; `/ W
一定使用壽命。青銅的腐蝕問題有專門敘述，可以參考。
$ b. c# f, \; W6 ^: N9 一般耐海水腐蝕的鋼材，如10CrMoAl 等，初始腐蝕小于一般碳鋼，但4年以后，平均腐蝕速
* X E* u/ p0 a 度大于碳鋼，這種現象稱為‘腐蝕逆轉’。哪種材料有‘腐蝕逆轉’要看具體材料和實驗數據。
. k1 P: x3 }: ? 關于10CrMoAl 等材料，使用的時候有專用文件夾有全部資料。包括材料性能與焊接，設計前
j9 n( p# B/ e. x+ N6 o( x3 \+ O 參考。$ Z; `$ V7 _0 l
10 不銹鋼在海洋環境普遍被采用，從閥門到螺旋槳都有，不銹鋼的腐蝕，主要是點蝕和縫隙腐' G2 S1 ~" R5 X/ A3 N
蝕，不銹鋼的晶間腐蝕和應力腐蝕不常見。是否發生腐蝕與材料成分與使用環境有非常大的
. V; k# J( z4 x# v0 U; n5 u 關系，總體說，不銹鋼在海洋大氣暴露中表現比較好，一般是輕點蝕，但在海水全浸區，18-8( ?) @1 ]. Q! Q X) O) V
類不銹鋼有嚴重的腐蝕。當流速大于1.2 米/秒時，由于供氧充分，點蝕減弱。當發生高流速. g# D* G/ V- t0 c% M& `% X8 V
的時候，一般為縫隙腐蝕。: N" o' E0 F! C5 h' K) _
60年代開發的耐海水腐蝕的不銹鋼以AL-6X為代表，為20Cr—24Ni—6.5Mo 成分。現在有新: O5 C* d2 N1 ~1 D0 _, m8 x
型號。在飛濺區的腐蝕是一個特殊研究范圍，1Cr18Ni9Ti ，00Cr19Ni10，等耐腐蝕性能都很
' X, C4 c( [ T6 K( x4 I$ R 好。點蝕發生和點蝕孔徑隨時間增加而增加，當暴露16年，點蝕深度可達0.2 毫米。. Y+ j3 N B0 |; e: O
當不銹鋼在海水腐蝕中的穩定腐蝕電位較正，耐腐蝕能力較好，電位較負，耐腐蝕能力較差。
1 f9 w; m" [5 {6 B6 P: n 表現為低碳的耐腐蝕能力較好。
5 P% O7 C5 l6 ]3 h 采用雙向不銹鋼也是對抗腐蝕的有效措施。奧氏體對氯離子的腐蝕能力較差。要特別注意。
/ ~7 B1 l! e* h/ F( F11 海洋環境防腐種類很多，噴鋅鋁證明是非常有效的措施。使用壽命一般可達16年。一般設計
; ~, a# Y8 P1 A$ _ 壽命為10—20年。具體要考慮熱噴涂的設備，孔隙率等多種因素，孔隙還要考慮封閉措施，
/ @$ J6 t5 x) o" s. [9 |7 c! P 封閉種類很多，比如環氧封閉，但要具體考慮其工藝性。. x/ Q& u3 ]) b/ f$ G
另外，還有采用有機或無機方式在不銹鋼表面形成保護膜的措施，保護膜致密而堅固，可以
- T! N1 o: T$ g( `' b 同時起到保護和滑動摩擦的效果，各國都有研究，這對于既要保護表面又要做導向的結構有
' p5 ]) H2 m5 k; Q1 J# z8 b 幫助。具體方式參考不銹鋼熱浸涂層的問題。8 z# U( A! S4 x4 N( x0 k, K
12 普通鋼材可以采用熱滲鋁處理，Q235 鋼材，熱滲鋁處理以后，耐海水腐蝕能力提高6倍，
3 O; y1 o0 g# P7 S4 b- f 腐蝕的形態主要為點蝕，腐蝕的速度隨海水的溫度升高而升高。實驗數據有專門論述。滲鋁
. G; s% Y) R2 I8 z, _6 h+ p& Z 時間為4-6小時，設計前要先問是否有設備。
G7 Z3 L o2 @- \ 性能特點：& }" M Q$ [( c7 I) ~1 e
表面鋁含量≥20%，滲層厚度0.05－0.5mm，抗高溫氧化可至800℃，顯著提高鋼鐵抗硫化氫、 ) k4 r K0 Q; q" c- e. P/ a
二氧化硫、二氧化碳、煤氣、氨水及海水腐蝕能力 1 v7 R- f4 V$ v; a% W2 P
海水、深水設備設計經驗總結6 S& v& a5 j5 b- x# M
1 嚴格分析使用工況及實際使用條件，水深、水質、地域環境、浸入式使用、飛 6 C* g2 v& ]) F# Q: R
濺式使用等客觀條件。
1 f; ?$ Z H- v$ s) D2 使用壽命的確定，腐蝕與壽命有很大關系，過長的設計使用壽命將使得設備笨
9 E. l- _6 t/ Z 重而龐大，成本增加。3 {% K( P1 l# g [, p* m- b
3 材料的確定，必須嚴格按使用工況選擇材料，海用工況時，材料的錯誤選擇將
% j/ i7 p! w, f1 @! E 是致命的。由此而導致設備提前報廢或重大責任事故的發生。3 @! [( J/ `6 F* f, j9 S$ s+ G3 L
4 設計計算時，首先確定材料，確定材料以后，按強度、剛度的計算法則計算，
0 L8 e, l! ?3 M7 Y0 Y3 n 再按使用壽命年限的腐蝕行為增加結構厚度。當結構與材料及腐蝕問題有沖突8 h( q& ?! {7 |" Z3 g# z1 U% t
的時候，應當優先滿足材料與腐蝕的問題，犧牲結構特點換取使用性能。, | R# B7 c8 J8 G
5 使用同種材料設計結構，盡可能避免縫隙，盡可能多用焊接結構，少用鉚接與
3 g" _* t- }$ z: A7 m$ P+ _ 螺栓連接，當必須用鉚接與螺栓連接的場合，要合理封閉縫隙。封閉縫隙的方
" Y N4 ~* }& {9 P 式很多，盡量多參考現有成熟措施。當無法避免縫隙的場合，要使縫隙盡可能- P! l( ^6 }2 o* a3 M
保持敞開狀態，即盡可能加大縫隙。' Q+ |7 q$ |5 K9 T
避免凹槽與盲孔，當無法避免時，用非金屬材料實行嚴格封閉，當必須使用金
& v# d$ {, d: a6 ^3 D3 V 屬材料封閉時，應加非金屬墊片保持絕緣狀態，避免使用異種金屬材料而導致; d- o$ D3 z$ X/ h: }% _
電化學腐蝕。* u8 z, i7 G$ ~9 z2 F, Q0 t0 D- f
對于異種接觸結構，比如滑道、滾輪、軸承等，必須考慮其電化學性能及抗腐 蝕能力，確定整個結構的使用壽命。9 b1 R. e$ U# k8 m/ n c
避免使用滾動軸承，當必須使用時，必須考慮密封，不合理的密封措施，導致 ! B. Z$ s% l) h% T
整體使用壽命降低。
% K+ @, L a2 @! p# E# W0 |+ } 對于異種材料焊接在一起的結構，首先應當避免使用，當不得已必須使用時，2 c+ H- N/ I/ e! y t& q
考慮腐蝕和壽命問題。
" Q* [( C# @7 @- f0 w: [4 P 使用不銹鋼要特別注意種類，奧氏體抗空泡腐蝕能力好，但點蝕、縫隙腐蝕能 6 N8 K, p5 d8 |' ]: E6 r
力差。高鎳不銹鋼抗縫隙腐蝕性能好，雙相不銹鋼的各方面能力都比較好，但
8 F5 w" r' E+ a' W0 F 有些類型其焊接性能較差，要特別注意焊接問題。& V# a, o8 S( ?1 e/ G4 N
不銹鋼的點蝕是個非常嚴重的問題，不能加以輕視，有時表面看來非常小的腐& l& i4 @. a% w* Q- I1 q2 _
蝕點，下面的腐蝕已經非常嚴重了，有時甚至到了足以引起整個結構破壞的程
; b' s$ V/ g6 `* s6 g& H 度，設計時必須非常重視。
5 `* c \; _5 } _" C/ D4 P1 ] 有鑄鐵材料時，盡可能采用高鎳鑄鐵，高鎳鑄鐵的耐腐蝕能力較高。
# g: l; ~( l1 m6 W# l) e 使用銅合金材料時，要有針對性，對應使用條件查材料性能，確定耐腐蝕的性
, y) x8 E$ S: b7 G! u 能。- ^ m2 X: A% B
鎳--銅類的莫耐爾合金，耐腐蝕能力好，但價格貴，看場合使用。8 X* X+ @9 b% l9 n: t3 ]) k
鈦合金的耐腐蝕能力非常好，耐各種腐蝕，對于污染腐蝕、縫隙腐蝕、空泡
$ i- V$ v2 U+ _& z 腐蝕、應力腐蝕等等，效果都非常好，但有些特殊場合要特別注意，注意與 ( C1 T7 y. @) O1 e0 X; w9 W# H
其他金屬材料的問題。7 D* w5 R; u e3 @' Q2 m" Z f
6 防腐與封閉問題，靜止結構，可以通過表面涂裝的方式防腐，金屬結構可以采
3 T6 L6 R8 |* [1 k 用熱噴涂鋅-鋁材料處理，但噴涂材料有一定的氣孔率，這些微小氣孔必須加
% K' n8 E& J; Z. l( q3 w1 A 以封閉，封閉可以采用環氧類樹脂處理。金屬材料熱噴涂的涂層厚度決定使用2 B4 v2 F" v* H* Q' n4 r( M& F( U
壽命，設計時按使用壽命加以考慮，數據可以查表。
1 i+ q% I+ v. h, b 對于運動結構，既要考慮結構的防腐又要考慮運動性能，采用的方式比較多， 4 m) Y- k8 G9 H; M. K1 Z
可以采用金屬表面鈍化后，在滑動部分貼裝非金屬減摩材料，比如減摩帶等材) g1 m+ _# ]2 ^: P
料。但材料在使用前一定要事先咨詢生產廠家，確定可以在海水環境中使用， , h' O9 U) |; M' J2 a: `7 d/ `# b7 @
并且有可靠的貼裝措施，保證牢固可靠，及合理的使用壽命，比如可以保證使
9 B6 K. n2 \: D+ P* A) T: y! A 用5年，這樣可以在使用周期到達之前做妥善處理。! x# k9 A4 q, g8 z8 \
對于有些運動結構，負荷比較小，或使用次數較少的，可以考慮在金屬表面作 & ]5 f2 j6 W* s+ T8 n5 Y& h
自身的加厚鈍化層，這種鈍化層要有實驗數據加以支持，保證使用。. t% }- ~9 U0 s: y: }* M
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樓主: jaychan19891
發表于 2013-12-12 09:15:20
