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第一篇 海洋环境及其腐蚀原理1

1 海洋环境与金属材料腐蚀1

1．1 概述1

1．2 海洋腐蚀环境3

1．2．1 海洋大气区3

1．2．2 海洋飞溅区9

1．2．3 海水潮差区10

1．2．4 海水全浸区11

1．2．5 海底泥土区13

1．3 中国沿海环境特征14

1．3．1 海水温度14

1．3．2 海水盐度18

1．3．3 降水21

1．3．4 雾23

1．3．5 寒潮24

1．3．6 台风26

1．4 中国海区的自然特征27

1．4．1 渤海27

1．4．2 黄海33

1．4．3 东海36

1．4．4 南海42

1．5 海洋环境腐蚀类型45

1．5．1 均匀腐蚀46

1．5．2 点蚀46

1．5．3 缝隙腐蚀47

1．5．4 湍流腐蚀47

1．5．5 空泡腐蚀48

1．5．6 电偶腐蚀48

1．5．7 腐蚀疲劳49

1．6．1 金属材料本身引起的失效51

1．6 海洋环境中金属腐蚀失效分析51

1．6．2 环境因素引起的失效52

1．6．3 设计方面引起的失效52

1．7 海水腐蚀试验评定方法52

1．7．1 实海暴露试验53

1．7．2 试验地点的选择54

1．7．3 试验分类及试验装置55

1．7．4 试样制备与试样固定56

1．7．5 试验周期及试验前后试样的处理59

1．7．6 试验结果的评定59

1．7．7 流速试验62

2 金属腐蚀的电化学原理69

2．1 概述69

2．2 金属的电化学腐蚀基础69

2．2．1 腐蚀原电池69

2．2．2 宏观与微观电池71

2．2．3 电极与电极电位72

2．2．4 极化74

2．2．5 去极化76

2．2．6 析氢腐蚀77

2．2．7 氧去极化腐蚀78

2．2．8 腐蚀极化图79

2．2．9 金属的钝化80

2．3 海洋腐蚀的热力学基础85

2．4 海水的物理化学性质90

2．5 海水腐蚀电化学特征91

2．6 影响海水腐蚀的环境因子93

2．6．1 含盐量(盐度)的影响93

2．6．2 电导率的影响95

2．6．3 溶解物质——氧、二氧化碳、碳酸盐的影响96

2．6．4 pH值的影响101

2．6．5 温度的影响102

2．6．6 流速和波浪的影响102

2．6．7 海生物的影响105

2．7 海水与淡水腐蚀的比较106

第二篇 金属材料的海洋腐蚀111

3 铸铁材料的海水腐蚀111

3．1 概述111

3．2 铸铁的组织及结晶特点112

3．2．1 铸铁的高碳相及基体113

3．2．2 铸铁的结晶特点113

3．3 铸铁的腐蚀电位及其腐蚀形貌118

3．4 石墨形态对铸铁腐蚀的影响121

3．4．1 石墨形态对铸铁均匀腐蚀的影响122

3．4．2 石墨形态对铸铁局部腐蚀的影响124

3．5 低合金化对铸铁腐蚀的影响126

3．6 铸铁点蚀的化学电化学溶解机理128

3．6．1 模型的建立129

3．6．2 模型131

3．6．3 铸铁点蚀的化学和电化学溶解机理132

3．7 流动海水对铸铁腐蚀的影响134

3．7．1 试验装置134

3．7．2 试样受力及试验结果分析135

4 碳钢及低合金钢在海洋环境中的腐蚀139

4．1 概述139

4．2 全浸区(浅海区)140

4．2．1 碳钢的腐蚀140

4．3 低合金钢的腐蚀152

4．3．1 无铬低合金钢152

4．3．2 含铬低合金钢154

4．3．3 铬对钢耐海水腐蚀性的影响158

4．4．1 腐蚀行为159

4．4 潮差区159

4．4．2 合金元素影响161

4．4．3 锈层结构分析162

4．5 飞溅区166

4．5．1 腐蚀行为166

4．5．2 合金元素对钢腐蚀的影响168

4．6 长钢样的腐蚀171

4．6．1 长钢样和短钢样在对应位置的腐蚀速度差别171

4．6．2 长钢样与对应短钢样腐蚀总量的差别174

4．7 低合金钢在流动海水条件下的腐蚀性能175

4．7．1 试验结果及影响因素分析176

4．8 钢之间的电偶腐蚀177

4．8．1 腐蚀行为178

4．8．2 海水中钢偶对阳极的腐蚀速度公式181

5．1 概述188

5 不锈钢在海洋环境中的腐蚀188

5．2 全浸区190

5．2．1 常用不锈钢长期暴露的腐蚀行为190

5．2．2 高铬、钼不锈钢长期腐蚀结果193

5．2．3 不锈钢的短期腐蚀结果195

5．2．4 合金元素对不锈钢耐蚀性的影响196

5．3 潮差区196

5．3．1 点蚀和缝隙腐蚀198

5．3．2 腐蚀率199

5．3．3 海生物污损及对耐蚀性的影响199

5．4 飞溅区199

5．4．1 腐蚀外观199

5．4．2 点蚀和缝隙腐蚀200

5．5．1 不锈钢在海水中的腐蚀电位特性203

5．5 不锈钢在海水中的腐蚀电位203

5．4．4 合金元素对耐蚀性的影响203

5．4．3 腐蚀率203

5．5．2 不锈钢在海水中的耐蚀性与腐蚀电位的关系206

6 铜及铜合金在海洋环境中的腐蚀207

6．1 概述207

6．2 全浸区208

6．2．1 青岛海域的腐蚀行为208

6．2．2 其它海域的腐蚀行为212

6．2．3 海生物污损及其对腐蚀的影响213

6．3 潮差区216

6．4 飞溅区217

6．5 黄铜的脱锌腐蚀218

7 铝及铝合金在海洋环境中的腐蚀222

7．1 概述222

7．2．1 工业纯铝和锻铝224

7．2 铝及铝合金在全浸区的腐蚀224

7．2．2 防锈铝226

7．2．3 硬铝和超硬铝229

7．2．4 腐蚀电位与耐蚀性的关系231

7．2．5 海生物污损的影响232

7．2．6 不同表面状态对防锈铝的海水腐蚀性的影响233

7．3 铝及铝合金在潮差区的腐蚀236

7．3．1 工业纯铝和锻铝236

7．3．2 防锈铝237

7．3．3 硬铝和超硬铝238

7．3．4 海生物的影响240

7．4 铝及铝合金在飞溅区的腐蚀240

7．4．1 工业纯铝和锻铝240

7．4．2 防锈铝241

7．4．3 硬铝及超硬铝242

7．4．4 缝隙腐蚀243

7．5 海水腐蚀对铝及铝合金机械性能的影响246

8 金属材料的大气腐蚀248

8．1 概况248

8．2 钢的大气腐蚀249

8．2．1 腐蚀失重规律249

8．2．2 环境因素对钢大气腐蚀的影响251

8．2．3 合金元素对钢大气腐蚀的影响255

8．2．4 大气腐蚀机理260

8．3 不锈钢的大气腐蚀263

8．3．1 腐蚀失重规律263

8．3．2 环境因素对不锈钢大气腐蚀的影响263

8．3．3 合金元素对不锈钢耐大气腐蚀能力的影响265

8．4 有色金属的大气腐蚀266

8．4．1 铝及铝合金的大气腐蚀266

8．4．3 锌的大气腐蚀267

8．4．2 铜及铜合金的大气腐蚀267

8．4．4 钛及钛合金的大气腐蚀268

第三篇 金属材料海洋腐蚀的防护269

9 阴极保护技术及应用269

9．1 概述269

9．2 阴极保护270

9．2．1 牺牲阳极保护270

9．2．2 外加电流保护271

9．3 热海水环境中高性能铝阳极275

9．3．1 铝阳极选择276

9．3．2 铝阳极电化学性能277

9．3．3 影响铝阳极性能的因素278

9．3．4 铝阳极极化曲线及其影响因素281

9．4 阴极保护技术在滨海电厂的应用284

9．4．1 循环冷却水系统的腐蚀及防护对策284

9．4．2 电厂接地网与基础钢桩的阴极保护288

9．4．3 滨海电厂阴极保护技术部分应用实例290

9．4．4 阴极保护技术在滨海电厂中的发展及应用前景293

10 保护层材料防护原理及其海水腐蚀294

10．1 概述294

10．2 防护层材料海水腐蚀研究方法296

10．2．1 实海暴露腐蚀试验296

10．2．2 实验室加速腐蚀试验296

10．2．3 电化学测量及其它研究方法297

10．3 金属喷涂层的海水腐蚀298

10．4 金属喷涂层实验室条件下的腐蚀300

10．4．1 盐雾试验300

10．4．2 盐雾+光老化复合试验300

10．4．3 涂层渗水率的测试300

10．4．5 喷涂层阴极保护效果测定301

10．4．4 电化学测试301

10．4．6 试验结果及讨论302

10．5 喷涂层加有机涂层封闭的海水腐蚀行为310

10．6 有机涂层的海水腐蚀行为316

10．6．1 试验结果及影响因素316

10．7 防护涂层在流动海水中的腐蚀性能320

10．7．1 动海试验结果及影响因素分析320

10．8 涂层的渗水率及阻抗测量322

10．8．1 涂层渗水率的测量及其与厚度的关系322

10．8．2 用交流阻抗技术测量涂膜下腐蚀与厚度的关系325

11 海洋环境钢结构件防腐蚀涂装的选用327

11．1 概述327

11．2 海洋环境结构物防腐涂装328

11．2．1 涂装设计的重要因素328

11．3．1 海生物附着污损对涂层耐蚀性的影响329

11．3 海洋环境对防蚀涂层破坏的主要因素329

11．3．2 氯离子对涂层和金属腐蚀的影响330

11．3．3 海水中其它腐蚀因素的影响330

11．4 海洋环境对防蚀涂层的性能要求及其选用330

11．4．1 海洋结构物防蚀对涂料的要求330

11．4．2 新型海洋防蚀涂料332

11．4．3 水下涂料332

11．5 涂层体系的选择333

11．5．1 底涂层333

11．5．2 面涂层334

11．5．3 复合防护层体系335

11．6 涂装施工工艺的选择338

11．7 海洋环境防腐涂装应用实例342

11．7．1 海洋采油设施及结构物的涂装342

11．7．3 桥梁钢结构的防腐涂装346

11．7．2 海岸码头结构物的涂装346

12 金属材料腐蚀与防护的未来发展趋势350

12．1 概述350

12．2 新涂料新工艺的发展351

12．2．1 重防腐涂料351

12．2．2 纳米聚合乳液352

12．2．3 海水介质中缓蚀剂353

12．2．4 纳米材料及纳米技术355

12．2．5 复合表面工程技术355

12．3 人工神经网络在腐蚀与防护领域的运用356

12．3．1 确定主要的腐蚀因子357

12．3．2 区分腐蚀类型357

12．3．3 解析图谱数据357

12．3．4 腐蚀监测358

12．4 计算机技术和网络运用358

参考文献361