图1  海洋腐蚀环境划分示意图

 

      飞溅区腐蚀：铜合金在海水飞溅区的腐蚀行为和在海洋大气区的十分接近。对苛刻的海洋大气具有良好抗蚀性的任何一种铜合金，在飞溅区也会有良好的耐蚀性。飞溅区提供了充分的氧气对钢的腐蚀起到加速作用，但可使铜及铜合金更容易保持钝态。暴露于飞溅区铜合金的腐蚀速度通常不超过5 μm/a.

 

      全浸区腐蚀：暴露于全浸区铜合金的腐蚀速度最快。其耐蚀性受海水温度、流速、海洋生物附着、泥沙冲刷沉积和海水污染情况的影响较大。材料的加工状态也是十分敏感的影响因素。铜镍合金、铝黄铜、铝青铜、锡青铜、海军黄铜等是在全浸区耐蚀性优良的铜合金材料。多数铜合金在全浸区都具有优良的抗海洋生物附着性能。而铝黄铜等其他抗污性能差的铜合金，在附着的海洋生物下容易产生局部腐蚀。

 

      潮差区腐蚀：铜和铜合金在潮差区受到的腐蚀，比全浸区轻，比飞溅区重，以均匀腐蚀为主，也有局部腐蚀发生。有些现象，如在潮差区，紫铜出现坑蚀，高锌黄铜出现严重脱锌等，都和全浸区的腐蚀结果类似；锡青铜在潮差区的耐蚀性却不如其他铜合金，这情况与铜飞溅区及海洋大气的腐蚀结果类似，而不同于全浸区的耐蚀性排序。铜镍合金，铝黄铜等钝化能力较强的铜合金，在潮差区的腐蚀速度比全浸区的明显下降。

 

      铜及铜合金海水管系材料腐蚀破损的主要腐蚀环境有：系统运行期间的流动海水冲刷腐蚀，管内排空及关闭期间的滞留海水腐蚀、沉积腐蚀，异金属间电偶腐蚀，材料的质量，法兰间的缝隙腐蚀，黄铜构件的脱锌腐蚀，焊缝腐蚀以及海水污染等均会造成破坏。另外铜及铜合金海水管系是采用海水为工作介质的系统，海水电阻小，又受海水流速、温度、溶解氧、盐度、pH值、硫化物等因素影响，工作环境非常苛刻；腐蚀的发生主要有几个方面：一是材料在海水中的自然氧化腐蚀；二是材料本身原因引起的腐蚀，如脱成分腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、缝隙腐蚀、冲刷腐蚀等；三是两种电位相差较大的金属连接形成的电偶腐蚀、焊接腐蚀等。在流动海水体系中，与其它腐蚀类型相比，冲刷腐蚀是最重要的，导致管路腐蚀破损频率最高，造成的腐蚀危害最大。材料的腐蚀程度一般随流速的增大而增大，海水流速超过管路材料临界流速值时冲击腐蚀破坏将十分严重，若海水中含有固体粒子，造成的磨损腐蚀将更是加剧了腐蚀破坏。因此各国对于铜及铜合金海水管路材料，都规定有允许的设计流速值。

 

      铜及铜镍合金是一类耐冲刷腐蚀性能较为优良的海洋用工程材料，但一般认为其在海水中使用存在一个临界流速值，超过临界流速值，材料冲刷腐蚀率明显增大而失效。铜及铜镍合金相对临界流速值受诸多因素影响，难以精确测定。目前为止，对冲刷腐蚀机制的认识并不统一，提出的可能机制有如下几种：（1）流动的海水在合金表面产生剪切应力，随流速的增加，剪切应力增加，剪-切力超过一定值使得合金表面腐蚀产物膜机械分离。因此，腐蚀产物的机械性能决定了临界流速值，即临界流动速度对应的剪切应力略超过腐蚀产物膜与基体的结合力。Efird计算出了90Cu-10Ni合金的临界剪切应力为43.1 N/m2.临界剪切力随管径不同而变化，管径越大，铜合金允许海水的流速越高。（2）高速流动的海水传质系数大，使得表面的pH值降低以及表面膜通过可溶性的Cu（Ι）化合物扩散使溶解度增加；在侵蚀腔内，局部腐蚀形成活化-钝化电池，这种电池具有自催化效应。（3）在流动海水中，如果其中气泡的尺寸大于界面层的厚度，则气泡对保护层产生机械破坏作用。所产生的力可能破坏水力学上的界面层。再加上局部液体的直接冲击和保护层破坏等因素，使腐蚀不断发展。（4）Syrett和Wing认为Cu-Ni合金在流动的海水中存在一个临界的破裂电位Eb,即在极化曲线上阳极电流突然上升的电位。当Ec>Eb时发生局部腐蚀，腐蚀速度很高；反之，发生均匀腐蚀且腐蚀速度很低。此外，他们二人还测得了不同流速以及不同暴露时间下90Cu-10Ni合金的自腐蚀电位和破裂电位，并且加以比较。结果表明：流速越高、暴露时间越长就越易发生局部腐蚀。