海洋环境下不锈钢管道腐蚀机理分析及防腐研究

于林科,郑解良,罗小勇,路世康（许昌许继晶锐科技有限公司,河南 许昌 461000）

海洋环境下不锈钢管道腐蚀机理分析及防腐研究

于林科,郑解良,罗小勇,路世康
（许昌许继晶锐科技有限公司,河南 许昌 461000）

本文就复杂海洋环境下不锈钢管道腐蚀原因进行综合分析，重点分析高湿度海风及盐雾中氯离子对不锈钢管道表面腐蚀破坏的机理，并提出几种防腐措施，为以后同类工程的实施提供有效的解决办法。

海洋环境;氯离子;表面腐蚀;防腐措施

1 前言

某海岛输电工程项目中，采用0Cr18Ni9Ti不锈钢无缝管道进行水系统输送。室外管路表面处理方式为喷砂处理。该系统管道在投用10个月后，发现室外管道表面锈蚀比较严重，出现较多的锈迹。现场通过对管道表面锈迹处理发现，此锈迹为浮锈，只需用拉丝布擦拭即可清除掉锈迹。为彻底弄清室外不锈钢管道短时间产生锈蚀的原因，解决不锈钢管道运行寿命的问题。本文就高温、高湿度、高盐分海风、盐雾、海水飞溅等复杂海洋环境下不锈钢管道腐蚀原因进行综合分析，重点分析高湿度海风及盐雾中氯离子对不锈钢管道表面腐蚀破坏的机理，并提出一些列防腐措施，为以后同类工程的实施提供有效的解决办法。

2 腐蚀原因综合分析

2.1 管道化学成分分析

用材质分析仪对不锈钢管道化学成分进行分析，结果表明：管道化学成分符合0Cr18Ni9Ti牌号的要求。

2.2 海洋环境下不锈钢管道腐蚀分析

海洋大气环境与内陆大气环境有很多区别，对不锈钢管道腐蚀分析时，需要考虑高温、高湿度、高盐分海风、盐雾、海水飞溅等多种因素[1]。

2.2.1 高盐分海风、盐雾、海水飞溅

在海洋环境下的海风、海浪比较频繁，海风引起的海浪使得海水中的大量盐液与大气混合，使得大气中还有大量盐分，而这些盐分中还有大量的氯离子，这些盐分中的氯离子具有较高的电导率，容易形成电解质溶液，在金属表面形成微电池，增强了腐蚀的活性，破坏金属表面的钝化膜。

海洋环境下在温度较高的情况下，大量的海水产生雾化现象，形成大量盐雾，而盐雾的主要成分与海水及其相似，对不锈钢管道的表面也会产生腐蚀。产生腐蚀的主要原因还是盐雾中的大量氯离子。盐雾对不锈钢管道表面的腐蚀的主要形式还是电化学腐蚀。盐雾对不锈钢管道产生的电化学腐蚀过程如下：盐雾中含有大量钠离子和氯离子，盐雾对不锈钢管道表面的腐蚀是大量的氯离子所造成的；氯离子具有强大的穿透能力，很容易穿透金属表面的氧化层和保护层，与金属内部发生电化学反应形成电化学腐蚀。当盐雾沉降到不锈钢管道表面时，由于盐雾中还有大量水气，首先形成盐水膜将不锈钢管道表面罩住，这时不锈钢管道表面相当于浸在含有氧的氯化钠溶液中，不锈钢管道表面会构成原电池的两个极，产生腐蚀。因此，盐雾腐蚀与盐水腐蚀在机理方面不同，盐雾腐蚀性更高[2]。

2.2.2高温、高湿环境

海洋环境下的温度和湿度相比内陆环境而言，都要大得多。高温、高湿的环境使得海水蒸发速度加快，蒸发的大量水蒸气对不锈钢管道的腐蚀影响很大。水蒸汽作为良好的传媒，加剧了各种离子的传输速度，充当了良好的腐蚀介质，随着携带者大量氯离子的水分向管道内部渗透，产生了电化学腐蚀或化学腐蚀

2.2.3其他因素

海浪的冲击作用，对不锈钢管道表面电解质溶液起了搅拌和更新作用，与此同时海浪的冲刷使已锈蚀的锈层脱落，加速了腐蚀的进度 。不锈钢管道表面海生生物的生长能严重破坏原物体的保护层 （如抛光管道表面的钝化膜）使管道受到腐蚀破坏，同时海生生物的代谢产物（含有硫化物）使不锈钢管道的腐蚀环境进一步恶化,导致了腐蚀作用的加剧 。倘若管道所处的区域是酸雨区，管道腐蚀的速度也与酸雨的PH值成正比。

3 不锈钢管道防腐措施

3.1 从管道材质入手，严把原材料质量关。

对不锈钢管材及管件进行严格入场检验。以确保材料符合要求。在选材上从经济性和功能两方面综合考虑，在特殊的运行条件下，可考虑选用抗腐蚀能力更强的含镍高的奥氏体不锈钢、双相不锈钢、钛及钛合金、玻璃钢等。

选材时，适当增加管材及管件的腐蚀裕量，以满足管道系统的使用寿命要求。

3.2 表面涂覆层保护

目前针对于环境下不锈钢管道腐蚀的情况，除了选用抗腐蚀能力强的材质外，还可以通过不锈钢管道表面进行涂料涂装的方法提高抗腐蚀能力。针对于不锈钢管道基材表面比较光滑，常规的防腐涂料在其表面附着力比较差的问题，目前研制出了一种用于海洋环境的不锈钢防腐的有效涂料——环氧粉末涂料[3]。该涂料是一种完全不含溶剂，以粉末形式喷涂成膜的新型涂料[4]。

3.3 电化学保护

电化学保护方法主要有设置保护器保护、阴极保护和阳极保护方法。（1）保护器保护方法是指将电极电势较低的金属与被保护金属连接在一起，形成原电池。电极电势较低的金属作为阳极被溶解，被保护的金属作为阴极避免了腐蚀。（2）阴极保护方法是指外加直流电源，将被保护金属接到负极上作为阴极，使得被保护金属的电位向负调节，进入E-pH图的不腐蚀区；将废旧金属接到正极上，作为阳极使得废旧金属腐蚀而保护阴极的方法。（3）阳极保护方法是指采用外加直流电源，将被保护金属接到正极上最为阳极，电极电势向正方向移动（即阳极极化），进入E-pH图的钝化区，使被保护金属“钝化”而得到保护[5]。

4 结论

在材质符合要求的前提下，高温、高湿度、高盐分海风、盐雾、海水飞溅等复杂海洋环境下不锈钢管道腐蚀原因主要是氯离子引起的化学腐蚀和电化学腐蚀。可以通过改变管道表面处理方式、选取抗腐蚀能力更强的材料、不锈钢管道表面涂层或电化学保护等方法抑制或消除不锈钢管道的腐蚀。希望以上方法对以后同类工程的遇到此类问题有很大帮助。

[1]张智,何仁洋.海洋大气环境管道的腐蚀研究[M].化学工程与装备,2010（02）．

[2]江玉蓉,符杨,魏书荣,葛红花.海上风电场变压器防腐研究[M].变压器,2010（03）47:3.

[3]刘希燕,蒋健明.不锈钢用防腐涂层材料的研究[M].首届全国涂料科学与技术会议论文集.

[4]程鸣.浅谈管道防腐用液体环氧涂料配方的优化[M].

[5]安维峥,王维民,石永强,高磊.海洋平台海水换热器腐蚀防护现状与趋势[M].腐蚀科学与防护技术.