微笑用英语怎么说船体钢海水腐蚀研究进展早道日语
张晓东;胡裕龙;卜世超;周子龙
【摘 要】ABSTRACT: This paper reviews corrosion behaviors of hull structural steel in awater, and then summarizes effect factors on corrosion resistance of hull steel and relevant methods to improve its corrosion resistance. The paper also summarizes the test methods to investigate and measure the resistance to awater corrosion of hull steel and further analyzes the suitability of the relevant methods for evaluating the corrosion resistance. Finally, the paper points out the current problems in study on resistance to awater corrosion of hull steel.%介绍了船体钢在海水中的腐蚀行为,总结了影响船体钢耐蚀性的因素及其改善耐蚀性的方法,总结了船体钢耐海水腐蚀性能研究、测试的试验方法,分析了试验方法对评价船体钢耐蚀性的适用性,指出了当前船体钢耐海水腐蚀性能研究的问题.
【期刊名称】《装备环境工程》
【年(卷),期】2018(015)006
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【总页数】8页(P33-40)
【关键词】船体钢;耐海水腐蚀;耐蚀性评价文
【作 者】张晓东;胡裕龙;卜世超;周子龙
【作者单位】rexroth海军工程大学舰船与海洋学院,武汉 430033;海军工程大学基础部,武汉 430033;海军工程大学基础部,武汉 430033;海军工程大学基础部,武汉 430033
【正文语种】中 文
【中图分类】TJ04; TG172
建造船舶结构（如外壳板、龙骨、肋骨、甲板）用的钢材称为船体结构钢，简称为船体钢。船体钢主要有两大类：碳素船体钢与低合金船体钢。按成分特点，低合金船体钢主要有锰系船体钢和铬-镍系船体钢两大类。对于海洋船舶，尤其是舰船，终年航泊大海上，其工作条件要比一般工程结构严酷得多。船体要经受海浪的冲击、涌浪形成的巨大弯曲力矩的作用、寒冬酷暑的温度变化，还要经受海水的腐蚀，而且船舶结构建造工艺复杂，建造
期间长期暴露在室外。因此，船体钢除要求有足够的力学性能和良好的工艺性能外，还应有良好的耐腐蚀性能。腐蚀会降低船舶结构的强度，缩短使用寿命。对于舰船来说，腐蚀还会危及航行安全，降低其作战使用性能。因此，船体结构的防腐蚀一直是船舶设计、建造、使用中所面临的一个重要且必须解决的问题[1-2]。船体结构的防腐蚀性能与材料的耐蚀性及相关的防腐蚀技术有关，其中船体材料的腐蚀行为和耐蚀性是要考虑的一个主要问题。文中从船体钢的腐蚀行为、影响耐蚀性的因素及腐蚀试验方法方面对近年来的船体钢海水腐蚀研究情况进行了综述分析，对提高船体钢的耐蚀性研究方面进行了展望。
1 碳素钢、低合金钢在海水中的腐蚀行为
Fe-H2O系的电位-pH图表明[3]，Fe在弱碱性的水溶液中可直接生成氧化物，表面可能发生钝化。海水的pH值约为8.0～8.2，含有大量的氯离子，因此，碳素结构钢、低合金结构钢可能发生钝化。Poubaix、Shin等分别测绘了Fe在含355 mg/L Cl–的溶液中和碳钢在天然海水中的实验电位-pH图，也说明存在一个可钝化的pH值范围，在pH值为8.2～8.5时，存在小的钝化电位区[4]。碳钢、低合金钢钝化膜的稳定性很低，在海水中易于被击破而发生腐蚀。陈学群等[4-5]认为碳钢表面可形成钝化膜，当浸入3%NaCl溶液或海水中后，钝化膜的薄弱部位快速破裂而诱发腐蚀。
碳钢、低合金钢在海洋环境中腐蚀行为与暴露类型密切相关。碳钢、低合金钢在海洋环境中的腐蚀速度见表1[6-7]。在飞溅区腐蚀速率最高，比全浸区高得多，潮差区的腐蚀速率介于飞溅区和全浸区之间。
表1 碳钢、低合金钢在青岛海洋环境中暴露1年的平均腐蚀速度 mm/a注：*为8年大气暴露试验的平均值；#为1年大气暴露试验的平均值Q235 3C 16Mn 09MnNb 10CrMoAl 10CrCuSiV 921大气区* 0.25 / / / 0.11 0.17 /大气区# 0.0253 0.0244 0.0266 0.0259 0.0132 0.0153 /飞溅区 0.32 0.32 0.34 0.33 0.30 0.31 0.11潮差区 0.22 / 0.24 / / 0.27 0.17全浸区 0.19 0.18 0.18 0.17 0.11 0.17 0.098
与不锈钢、钛等耐蚀金属不同，碳素、低合金船体钢在海水中具有一定的腐蚀速度，发生的是不均匀的全面腐蚀，形成腐蚀坑孔或斑疤。碳素船体钢、低合金船体钢在海洋环境中主要的典型腐蚀形态有均匀腐蚀、点蚀、氧浓差腐蚀等。在海水全浸条件下，少数碳钢、低合金钢会发生均匀腐蚀。碳钢、低合金钢在实验室静态全浸挂片时通常出现这种腐蚀形态。点蚀是碳钢、低合金钢在海洋环境中常见的腐蚀形态，它不同于典型钝态金属的点蚀，是不均匀的全面腐蚀，因此常称为坑蚀。形成原因是钢材表面的电化学不均匀，形成
了局部腐蚀微电池。腐蚀发展后，锈层下的蚀坑形成闭塞腐蚀电池，促进了蚀坑的发展，产生显著的、不均匀的全面腐蚀，严重时可致钢板局部锈穿。氧浓差腐蚀是海洋金属结构中常见的腐蚀形态，也是船体局部结构易产生严重腐蚀的原因之一。
进行适当的合金化，可以改变钢基体的电化学行为，可以改善锈层的性能，影响局部腐蚀行为，提高钢材的耐蚀性，但这也与暴露条件密切相关。海洋用低合金钢中常加入Cr，Ni，Al，Cu等元素[7-8]，在大气中可形成致密、粘附性好的锈层，具有一定保护作用。在飞溅区也有优异的性能，腐蚀速率明显低于碳钢（见表 1）。在全浸区因难以形成保护性锈层，其腐蚀速率与合金元素及其含量有关，与海洋环境因素、暴露时间有关[6]。
碳素、低合金船体钢的耐蚀性主要体现在平均腐蚀速率的高低、蚀坑出现时间的长短、蚀坑或斑疤的深浅及数量等。根据GB 6384和GB 5776，平均腐蚀速率通常采用质量损失率或减薄率来评价，局部腐蚀性能通常采用蚀坑深度（局部腐蚀深度）和点蚀密度来评价，蚀坑深度包括平均局部腐蚀深度和最大局部腐蚀深度。碳素、低合金船体钢的耐蚀性还可采用电化学参数来评估。familiarize
2 影响碳素、低合金船体钢耐蚀性的因素
2.1 合金元素
加入适当的合金元素是有效提高船体钢耐蚀性的主要方法，但低合金船体钢的合金化主要优先考虑的往往是力学性能、工艺性能，而不是耐腐蚀性能。通常认为，Cr-Ni系钢的耐海水腐蚀性能良好，优于Mn系钢。目前海洋用钢，尤其是高强度海洋用钢，通常都是Cr-Ni钢。如美国Ni-Cu-P系Mariner钢、法国的Cr-Al系的APS系列钢[9]。日本在Mariner钢的基础上降P，使用较多的Cr来代替Ni开发了耐海水腐蚀低合金钢[9]。这些钢种在力学性能或工艺性能上有明显不足，不能用作船体结构钢。高强度海洋用钢中添加 Ni的主要目的还是为了良好的强韧性，同时也兼顾了耐蚀性。目前，国内研制的980 MPa级深海用钢为以Ni为主，辅加Cr、Mo等合金元素的低碳钢[10-11]。
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不同低合金钢在海水中的平均腐蚀质量损失相差不大，但不同钢种之间的腐蚀不均匀程度的差异却相当大[12]，而且钢中合金元素的微小变化也会对腐蚀行为产生显著影响[13]。海水中低合金钢构件腐蚀破坏也大多是不均匀腐蚀破坏，因此，低合金船体钢的主要腐蚀问题是局部腐蚀。合金元素对低合金钢耐蚀性能的影响主要表现在两个方面：一是提高钢基体的耐蚀性；二是促进形成保护性锈层。碳素、低合金船体钢在海水中腐蚀的锈层由 FeO，
Fe3O4，γ-FeOOH，α-FeOOH和β-FeOOH组成，其中，γ-FeOOH为桔红色的无磁性产物，α-FeOOH和β-FeOOH为土黄色的无磁性产物。Fe3O4有两种形态，一种是结晶完整的炭黑色粉状物，强磁性，位于外锈层；另一种是位于内锈层的结晶程度差、晶粒较细的铁黑色产物，质地坚硬致密，铁磁性较弱。外锈层组织疏松，含有明显的 Cl，Ca，S等元素；内锈层组织致密，Cr，Ni，Cu等元素可在内锈层中富集，提高锈层的保护性[14]。对于船体钢来说，通常在涂装下使用，提高基体的耐蚀性及涂装下的耐蚀性更为重要。由于涂层种类繁多，影响涂层与基体之间的因素多，还未见涂装下钢铁耐蚀性评价方面的系统研究。
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