海洋环境中,高湿度、高盐度等复杂的腐蚀环境,导致海洋服役材料更容易发生腐蚀,且腐蚀程度往往较其他环境更为严重。置于这种环境下的材料主要受到海水腐蚀、微生物腐蚀、大气腐蚀以及二氧化碳腐蚀[1]。其中,海水腐蚀主要是金属与海水中的离子发生各种电化学反应,从而导致腐蚀的现象;微生物腐蚀[2]主要是由海水中各种细菌以及其他海洋生物附着在材料表面,然后通过微生物的代谢产物所引起腐蚀的现象;大气腐蚀[3]环境复杂,主要是高湿热、高氯离子浓度导致的严重腐蚀现象;二氧化碳腐蚀[4]是由于二氧化碳能溶解在海水中生成碳酸,引起pH的变化,从而使金属发生腐蚀的现象。在海洋环境下主要发生的腐蚀类型可以分为点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、电偶腐蚀以及晶间腐蚀,其中点蚀是最常见的腐蚀类型[5]。铜镍合金在海洋环境中的腐蚀机制往往是多因素协同作用的结果,因此其腐蚀类型通常也可能是多种类型的综合。为了达到有效防腐的目的,需要根据不同的腐蚀机理,采取不同的措施来控制腐蚀的发生和发展。 随着我国对发展海洋战略资源的日益重视,对海洋船舶耐腐蚀性的要求也越来越高。在海洋耐腐蚀方面,铜镍合金起着越来越重要的作用。这是由于铜镍合金具有较好的可塑性、焊接性以及韧性,而且最重要的是在其较好的耐腐蚀性的基础上,还具有耐海生物污损的特性,因此,铜镍合金在海洋船舶、海上油井平台、海上设施上得到广泛的应用[6]。 铜镍合金的种类多、使用范围广,目前在海洋环境下应用最为广泛的铜镍合金为B10(C70600)和B30(C71500)合金[7]。本文主要讨论的是这两种铜镍合金。两种常用铜镍合金的基本化学成分见表1。 表1两种铜镍合金的基本化学成分(质量分数)[8-9] 由于铜材料自身具有耐海洋微生物污损的特性,其优异的耐海洋生物附着和腐蚀的抗菌性已获得研究证实[10-11],使得铜镍合金在海洋工程上得以广泛应用。铜镍合金对不同的菌种抗菌性不同,所以,不同菌落吸附在铜镍合金表面发生的腐蚀情况不同。San等[12]研究了嗜水气单胞菌和DA菌(这两种菌在海洋水管中较普遍存在)对铜镍合金涂层的腐蚀失效,研究结果表明,这两种菌的附着会引起铜镍合金表面不均匀,且铜镍合金表面上的细菌附着层以及EPS中的代谢产物和可能存在的酸性基团会通过降低界面pH来增加铜镍合金的腐蚀,引起缝隙腐蚀。相比于嗜水气单胞菌和DA菌,铜镍合金对SRB菌具有更大的敏感性,且更容易发生腐蚀。铜镍合金在没有SRB菌的海水中表现出优异的耐腐蚀性[13]。 研究表明,铜镍合金之所以具有良好的抗菌性是因为合金表面生成了一层Cu富集的薄膜,薄膜中含有的铜盐和氧化亚铜对抗菌性起着重要的作用[14]。所以,有研究者对于铜镍合金的抗菌性提出总结,对于铜镍合金的抗菌性提出了海洋环境下结垢因子K。在一定情况下,K=A+A/t,其中A是在暴露的第一年期间确定的系统常数,t是以年为单位的时间,在高铜合金的表观防污性能中起着相当大的作用。定义结垢参数K,首次允许定量地处理结垢对表面的腐蚀速率的影响。其中K>1,结垢会加剧腐蚀,而K<1则会抑制腐蚀[15]。 原文链接:https://www.xianjichina.com/news/details_288573.html 来源:贤集网 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。