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总体概况

 金属腐蚀的分类方法很多,通常是根据腐蚀机理、腐蚀破坏的形式和腐蚀环境等进行分类。相应地,铜在海水环境下的腐蚀也有很多分类方法。

 

 

 

按腐蚀机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是指金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的过程。电化学腐蚀是指有电流产生的化学腐蚀。
 
按腐蚀性流体的状态可以分为静止海水中的腐蚀和流动海水中的腐蚀两种。紫铜在静止海水中呈均匀腐蚀形貌,表面形成暗红色膜,并有少量绿色腐蚀产物附着。随着暴露时间的延长,暗红色膜变得越来越致密、牢固。而流动海水腐蚀下的铜管,除受化学(或电化学)腐蚀外,还可能承受流动海水的冲刷力学作用及化学和力学的交互作用。冲刷腐蚀是一个十分复杂的过程,且影响因素众多,主要影响因素有以下三个方面:(1)材料本身的化学成分、机械性能、组织结构、耐蚀性能、表面粗糙度等。(2)腐蚀介质的温度、溶氧量、pH值、各种活性离子的浓度、粘度、密度、固相和气相在液相中的含量、固相颗硬度和粒度。(3)流体力学因素,流体的流态和流速,不同的流态和流速会在材料表面产生不同的力学效果。黄佳典的研究表明[8],23 m/s流速冲刷时,材料出现了明显的冲击腐蚀特征。主要表现为试样表面呈新鲜紫铜色,无明显CuO膜附着,放大25倍可见晶粒显出,迎水边部减膜,屏蔽边部有台阶,螺栓迎水侧有半环形沟。随着流速增加,上述特征越来越明显。
 
王曰义对17种铜及铜合金在青岛流动海水中的腐蚀进行了对比研究,讨论了盐度、温度、含砂量、阳极极化对紫铜腐蚀的影响。实验结果表明:
 
(l)紫铜在静止海水中呈均匀腐蚀形貌,能生成暗红色膜,随时间延长膜变厚,致密、牢固。腐蚀率在10-2 mm/a数量级,60d时为0.045 mm/a.
 
(2)紫铜在流动海水中呈冲击腐蚀形貌初期的冲击腐蚀形貌是新鲜无膜表面,放大可见晶粒显出,典型的冲击腐蚀形貌是马蹄形坑和局部减薄,流速在2.3m/s时,腐蚀率在10-1 mm/a数量级,60d时为0.32 mm/a;流速在7.6 m/s时20d可达2.63 mm/a.
 
(3)影响紫铜冲击腐蚀行为的主要因素是:海水流速、紊流程度及动水运行时间。流速为2.3 ms/时,4d可出现微小马蹄形坑,流速为7.6m/s时,2d可出现显著马蹄形坑。马蹄形坑首先出现在紊流程度较大处。
 
(4)环境因素中,含砂对紫铜的冲击腐蚀行为具有重要影响。含砂多少影响不大。海水盐度、温度影响不大。紫铜在淡水中耐冲击腐蚀性能显著增强。阳极极化强烈增大腐蚀率。
 
按铜表面的腐蚀形态,铜腐蚀可分为均匀腐蚀和局部腐蚀。如静态海水腐蚀下的紫铜,主要呈均匀腐蚀形态。