海水腐蚀性的双因素环境评价法

海水腐蚀

研究报告海水腐蚀性的双因素环境评价法*

朱相荣

黄桂桥

青岛

266071)

(钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所

提要根据我国各海域主要环境因素数据、部分碳钢、低合金钢的局部腐蚀深度数据以及用灰关联分析法的研究结果,提出了评价我国海域腐蚀性(包括分类)的探索性方案———双因素环境评价法。该方案根据海水温度和海生物附着面积的等级将海水腐蚀性分为C1～C55个类别。而C1～C5的标准是以碳钢在海水中1年的腐蚀深度值划分的5个等级。所以,我国各海域的海水腐蚀性分类是:秦皇岛、青岛、舟山属于C2;厦门,北海、湛江为C3;榆林、西沙属于C4。关键词

海水腐蚀性,碳钢,环境因素,评价

TG172.5

中图分类号文献标识码A文章编号1000-3096()01-0065-041。

自然环境腐蚀性问题是腐蚀领域最早关注的问题之一。其中对大气腐蚀性的评价与分类研究得比较早,,在我国也有相应的国家标准T,用、调整的阶段,DIN50929和美国的ANSIA21.5。我国石油部有几个标准在使用①。可是,有关海水腐蚀性的问题尚处在试验、积累和探索阶段。

PullBopinder等1975年曾在世界14个海水试验点用3种典型材料做试验,阐述了不同试验点海洋环境因素对腐蚀的影响,但未对海洋环境因素作统计分析和解析,也未见用环境因素评价海水腐蚀性的研究报道。近年,国内研究者报道过海水环境钢铁成分与钢铁腐蚀的影响[1,2],用人工神经网络技术分析海水环境因素、钢铁成分与钢铁腐蚀三者的关系[3]。作者曾以典型碳钢、低合金钢,典型铝合金为实验用材,用灰关联分析方法探讨了海洋环境因素与海水中局部腐蚀的相关性[4～7]。研究结果表明,在海水中对碳钢局部腐蚀影响较大的环境因素是海水温度和海生物附着程度。因此,本文在测定了我国各海区主要海洋环境因素数据以及部分碳钢、低合金钢在我国几个海区全浸腐蚀试验的局部腐蚀数据的基础上,提出了以碳钢为试验的基准材料,对我国海域海水腐蚀性评价(和分类)的一个探讨性方案。

钢铁材料在土壤、大气腐蚀的情况下,局部腐蚀与均匀腐蚀结果的趋势基本相同。因此可以进行土壤腐蚀或大气腐蚀性的评价和分类。而在海水腐蚀的情况下,由于海生物附着,它对局部腐蚀与均匀腐蚀的影响的效果截然相反。加上海洋环境因素的多元性、复杂性、可变性,因此,对海水腐蚀性的评价和分类就有一定的难度。

根据对水面船舶及水下船艇腐蚀状况的多次调查表明,船舶在南海比在东海、黄海的腐蚀严重,用户反映常有因腐蚀而影响船舶在南海的出航率。在各海域多年挂片数据的统计结果表明,从北到南的局部腐蚀逐渐加重,而均匀腐蚀却逐渐减轻。同一海区各种钢均匀腐蚀的结果基本相当,因为都受氧的扩散控制。而不同海区钢的均匀腐蚀结果相差也不大,但不同海区钢的局部腐蚀结果相差却较大。因此,作者在前报评价海水腐蚀性时[5],采用了以碳钢在海水中的局部腐蚀深度为基准点,用灰关联分析法解析海水环境因素与钢铁在海水中局部腐蚀的关系[7]并引入了

*

国家自然科学基金资助项目59899142号

①吴昀.土壤腐蚀性的影响因素及其分级标准.石油系统腐蚀论文集,第一集,1981,36-41

第一作者:朱相荣,出生于1938年,教授级高级工程师,在研项目:海水腐蚀数据积累及规律性研究(国家自然科学基金重大项目)。E-mail:qmci@http://www.77cn.com.cn

收稿日期:2001-08-24;修回日期:2001-12-20

1试验结果

1.1我国各海区的主要环境因素(年平均)

MarineSciences/Vol.27,No.1/2003

海水腐蚀

研究报告表1我国部分海区的主要环境因素(年平均)

Tab.1

EnvironmentalfactorsofseazoneinChina(annualmean)

)海水温度(℃

12.513.617.420.923.822.326.726.8

海区秦皇岛

青岛舟山厦门北海湛江榆林

)

西沙1

溶解氧(ml/L)

5.65.65.625.35.195.064.

54.45

盐度

30.53224.52727.932.63433.75

pH8.108.168.148.178.058.158.30-

流速(m/s)

0.010.10.20.4050.01-0.014-

海生物附着面积(%)

905065100100100100100

1)莺歌海的数据

海水腐蚀性评价因子:

3

Q=∑(Yi×fi)

i=1

式中Yi是3个影响程度较大的环境因素(温度、海生物附着、pH),fi是3个影响程度较大的环境因素对腐蚀深度的关联度,此处,是以Yi与fi基数的。

2文献[5],而没能为海水腐蚀性的强弱进行分类(或分级),但是,前报的结果[5]却为我们提出用海水温度和海生物附着面积这两个主要的环境因素给海区的腐蚀性进行评价和分类,提供了科学的依据和支持。因此,将海区的腐蚀性分为5个类别的标准见表2。

表2双环境因素评价海水腐蚀性的分类标准

Tab.2Thecalssifiedstandardofevaluationseawatercorrosivity

bydoubleenvironmentalfactorsofseazoneinChina

类别

12345

)温度T(℃

<55～1515～2525～30>30

附着面积A(%)

<1010～3030～5050～8080～100

定级

C1=T1+A1～2C2=T2+A2～3C3=T3+A3～4C4=T4+A5C5=T5+A5

低合金钢在我国海区的全浸区暴露1年的局部腐蚀

深度数据。根据表3的数据,我们确定以碳钢在海水中1,拟把海区腐蚀5:

0.C—50mm小腐蚀性0.50～0.70mm中等腐蚀性C4———0.70～1.00mm强腐蚀性C5———≥1.00mm高腐蚀性

例如,Q235钢在各海区全浸区暴露1年的局部腐蚀深度值,分别为:

秦皇岛———0.42mm;青岛———0.41mm;舟山———0.59mm;厦门———0.65mm;北海———0.68mm;湛江———0.63mm;榆林———0.70mm;西沙———(1.17mm)由此可见,2种碳钢、8种低合金钢在我国各海区按照局部腐蚀深度值将海水腐蚀性所分出的类别与上列各海区海水腐蚀性的双因素分类的等级相吻合。现在采用1年的局部腐蚀深度为基准点,它与长周期的结果基本一致(如表4所示)。这也表明,此评价标准是可行的。

3讨论

3.1本文提到的海水中局部腐蚀深度值是在实

注:以温度T为主,A的参数增加一级,C的等级增加一级

那么,上列各海区的海水腐蚀性的类别应为:C2———秦皇岛、青岛、舟山;C3———厦门、北海、湛江;C4———榆林、西沙。

C1～C5的5个类别相对于碳钢在海水中局部腐蚀深度的标准,将如何确定?表3是所示为部分碳钢、

海试样上取10个点腐蚀深度的平均值,对海水腐蚀性的评价用的是局部腐蚀深度值为基准数据。

3.2本文提出的海水腐蚀性的双因素环境评价法,对碳钢和含Mn低合金钢比较合适,也就是说,这两类钢铁材料对环境中海水温度和海生物附着这两个因素的敏感性较大。从另一个角度看,海水环境因素对钢腐蚀的影响以海水温度和海生物附着这两个因素对局部腐蚀较敏感,其实,这一点从作者的灰关

海洋科学/2003年/第27卷/第1期

海水腐蚀

研究报告

表3碳钢、低合金钢在我国海区的全浸区暴露1年的局部腐蚀深度数据

Tab.3Localizedcorrosiondepthdataofcarbonsteelandlowalloysteelatfullimmersionzone(1a)inseaareasofChina(mm)

材料

Q2353C(j)16Mn92115MnMoVND36CF09MnNb(j)

秦皇岛

0.42

青岛

0.410.290.340.290.440.320.490.28

舟山

0.590.370.49

海区

厦门

0.650.770.740.430.750.700.500.84

北海

0.68

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