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首页 > 舰船和海洋工程用铜合金金属腐蚀专题 > 腐蚀行为
总体概况
黄铜在许多行业中有着较为广泛的应用，常用于制作冷凝管、热交换管以及制糖、制盐的蒸馏管等。在服役状态下，会受到各种因素（应力的作用、含有侵蚀性离子的溶液、含氧量、流速、溶液pH值等）的影响发生多种形式的腐蚀。在常见的腐蚀类型中，黄铜经常会发生脱成分腐蚀、应力腐蚀、点蚀和冲刷腐蚀，其中最常见的是脱成分腐蚀（主要是脱锌腐蚀）和应力腐蚀（包括应力腐蚀破坏和腐蚀疲劳）。
由于黄铜在舰船、海水淡化厂以及滨海发电站的输水管路中有着较为广泛的应用，而管路中输送的介质往往并非一种，有时甚至含有气相、液相和固相的多种腐蚀介质，因此不可避免的会发生冲刷腐蚀（erosion-corrosion）。所谓的冲刷腐蚀是指高速流动的腐蚀介质（气相或液相）与金属产生的相对运动造成金属材料的腐蚀或者破坏，也称为磨损腐蚀。冲刷腐蚀是机械磨损与介质腐蚀的联合作用造成的腐蚀破坏形态。冲刷导致金属或者合金表面的保护膜减薄甚至破坏，促进了腐蚀介质进入基体，加速了腐蚀进程；同时腐蚀的加剧导致表面膜与基体的结合力下降，使得冲刷效果越加明显，二者相互促进，最终造成材料的严重破坏。
冲刷腐蚀按照介质的不同可分为：单相流冲刷腐蚀，双相流冲刷腐蚀以及多相流冲刷腐蚀。单相流冲刷腐蚀是由单相气体或液体的流动冲刷产生的；双相流冲刷腐蚀是生产过程中最常见的冲刷腐蚀，包括液固两相、气固两相和气液两相的冲刷腐蚀；多相流冲刷腐蚀是由3种（如气、液、固三相同时存在）或3种以上的相流引起的冲刷腐蚀破坏。上述三类冲刷腐蚀在工业中出现的实例如表2所示。
表2 冲刷腐蚀在工业上的实例
根据E.Heitz的理论，我们可将冲刷腐蚀分为受传递与反应过程控制、受力和化学过程控制两大类。在低流速阶段，冲刷腐蚀主要受传质过程控制；在高流速阶段，介质流动会对金属等材料表面产生明显的力的作用，使得金属或者合金等材料表面保护膜减薄甚至破坏，加速了腐蚀介质进入基体材料，加速了腐蚀过程的进行。
关于冲刷腐蚀造成材料的损失，我们可以用如下公式来表示：
Wt = Wc + We （1）
Wt表示冲刷腐蚀造成的总失重率；
Wc代表以离子形式脱离材料表面的腐蚀分量；
We表示以固体颗粒形式脱离材料表面的冲刷分量
由于冲刷腐蚀是冲刷和腐蚀共同作用的结果，为了探究腐蚀对磨损的作用以及磨损对腐蚀的作用，我们引入如下公式：
Wt = Wco + Weo + Wce （2）
Wt表示冲刷腐蚀造成的总失重率；Wco表示纯腐蚀失重率；Weo表示纯冲刷失重率；Wce表示交互作用失重率。用公式（2）-（1）得到：
Wc + We - Wco - Weo - Wce = 0 （3）
变形得： Wce =（Wc - Wco）+（We - Weo） （4）
通过用△Wc= Wc - Wco代表冲刷引起的腐蚀增量，△We= We -Weo代表腐蚀引起的冲刷增量[31]得到如下结果：
Wce = △Wc + △We （5）
影响黄铜冲刷腐蚀的因素有很多，其中最为常见的是流速、溶氧量、介质（泥沙）、过流部件的形状等。
（1）流速
流速对冲刷侵蚀的影响是多方面的。若流动的液体有利于金属的钝化，流速的增加会使腐蚀速度下降，同时流动的海水还能消除孔蚀等局部腐蚀的发生。若海水的流速较大，对材料表面产生的剪切力大于保护膜与基体金属的结合力，材料将会产生严重的冲刷腐蚀破坏。因此，金属及其合金会存在一个临界流速，若超过临界速度将会使材料破坏。
（2）溶氧量
在温度较为稳定的海水中，氧到金属表面的扩散含量会随溶解氧浓度的增加而增加，这会使得阴极的吸氧反应速率增加，腐蚀速率增加。
（3）介质
流动的海水中必然含有泥沙等介质，这些介质的存在会对材料的表面产生塑性变形，导致材料表面的粗糙度增加，而粗糙度的增加会使得海水对材料的表面膜的剪切力增加，从而加速冲刷腐蚀的发生。研究发现，随着介质粒子的增大，冲刷腐蚀速度加快。
（4）过流部件的形状[32]
当设备或者构件形状不规则使流动截面突然变化（如换热器进口）、流动方向突然变化（如弯头、三通），造成湍流或者冲击，则磨损腐蚀破坏大大增加。