浅谈海洋大气环境中钢铁的防腐蚀范文

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《海洋世界》2016年第12期

摘要：针对海洋大气环境中钢铁表面腐蚀的形成机理以及当前最有效的防腐方式进行分析，旨在探讨适合各类海洋环境中钢铁表面的防腐蚀方案。

关键词：海洋大气环境；钢铁表面；防腐蚀

引言

钢铁易受腐蚀的特性是人类无法逃避的现实，不同的腐蚀环境中受到的腐蚀类型与腐蚀程度均不相同[1]。其中，海洋大气环境对于钢铁的腐蚀最为严重。地球表面71%被海洋覆盖，而沿海往往是工业、码头、航运的集中区域，钢铁在这些恶劣的环境内服役，如何经济有效地进行保护，本文将进行分析和阐述。

1海洋大气环境中的各种腐蚀

1.1大气腐蚀

钢铁处于潮湿的空气环境中，表面会慢慢地形成一层裸眼可见或不可见的水薄膜。这层水膜会在钢铁表面形成原电池环境并导致电化学腐蚀。钢铁最初腐蚀的产物是二价铁氧化物的溶液，这种溶液会加速铁的氧化。所以钢铁处于潮湿的空气中，其腐蚀状况会持续不断地的加重。一般情况下，钢铁表面形成水膜与环境空气相对湿度之间有密切的关系。经研究表明，当钢铁处于空气相对湿度在80%的环境中或钢铁的表面温度低于露点温度3℃以下时，表面会开始形成结露。当钢铁表面存在容易盐分或者污染物时，结露临界值会大幅降低。据研究表明：在暴露于洁净的空气中，临界湿度接近100%；在暴露于超过w（SO2）=0.01%的SO2空气中，临界湿度为70%；在处于超过质量分数为30%的可溶性盐覆盖中，临界湿度为55%。也就是说，污染物或盐分越严重的地方，腐蚀形成的条件就越低，钢铁越容易被腐蚀。

1.2浸泡腐蚀

对于永久浸泡在海水中钢铁，由漂砾运动、沙石研磨运动、波浪运动等产生的机械应力腐蚀以及水中微量氧、大量可溶性盐带来的电化学腐蚀，一般是局部的且腐蚀种类很难定义。但由于浸泡环境温度相对恒定，无紫外线影响、氧含量低、电解质溶液相对饱和等因素，对于永久浸渍在海水介质中的钢铁而言，在涂层完整的情况下，其损耗甚至要低于其他环境。这就是在日常生活中我们经常会见到的，长期浸泡在水中钢材比露在水面的部分腐蚀要轻的多。

1.3飞溅腐蚀

飞溅区属于浸泡腐蚀中的一种。主要是指在海洋环境中受到波浪以及潮汐的作用而处于干湿交替的区域。钢结构物表面在此区域中，由于会受到风浪冲击以及海水的周期润湿，便会使钢铁经常处于一个干湿交替的状态。腐蚀介质的间歇性接触以及蒸发增加了供氧速度，从而促进了腐蚀的反应速度。除此之外，钢铁在腐蚀环境中形成的产物二价铁在海水薄膜下的空气中会进行一个较为强烈的氧化过程变成三价铁，从而导致钢结构在飞溅区腐蚀会受到更严重的腐蚀。也就是我们常说的不怕干、不怕湿，就怕半干不湿。

2防腐蚀涂料

2.1成膜腐蚀

1）环氧树脂。一种性能优良的树脂，目前在防腐施工中得到了最为广泛地应用。环氧树脂的分子中含有极性的羟基以及醚键官能团，而树脂中所含有的双酚A键段具有一定的疏水性，而环的刚性正好屏蔽了羟基和醚键，因而能保持整体漆膜的耐水性，并且使得这种物质即便在潮湿的环境中也具有较强的附着力。并且环氧树脂具有优良的耐碱性能，而普通树脂类或者醇酸类在实际应用中容易被皂化破坏，因此环氧树脂是一种非常优良的耐海洋腐蚀涂料的基料。

2）聚氨酯树脂。此涂料的性质与环氧涂料具有一定的相似性，但与环氧树脂比，聚氨酯涂料具有较低的固化温度与附着力。环氧树脂涂层性质为刚性，而聚氨酯在实际应用中可以对配方进行调节，不仅能够制作成刚性涂料，也能够制成弹性涂料。除此之外，在实际应用的过程中不仅能够作底漆也能够作面漆，并且还具有较好的装饰性能。

2.2底涂

富锌底漆。“富”即指锌含量高，一般w（Zn）>65％。大量的活性金属覆盖在钢铁表面与金属面相互接触形成原电池回路，能够起到牺牲阳极的保护作用。同时锌与氧气反应生成各种难溶碱式碳酸锌盐并沉积在其表面形成保护层。一旦碳酸盐接触腐蚀介质被反应，产生电位差后，新的锌层会持续生成保护层并释放电子，从而形成持久保护。因此，被富锌底漆保护的金属即便发生锈蚀也不会扩散。富锌类底漆可分为无机富锌底漆和有机富锌底漆两大类，其中无机富锌漆在实际应用的过程中以良好的防腐蚀性能及非常出色的耐盐雾性著称。缺点在于无机富锌涂层柔韧性差，容易分层或断裂，对施工及环境要求较高，而且施工周期相对较长。无机富锌深层在施工的过程中极其容易出现起泡和脱落等不良现象。有机富锌涂料主要代表为环氧聚酰胺类，相比无机富锌，这类底漆的耐蚀性稍逊一筹，但漆膜柔韧性较好，同时也具有较好的机械性能，表面处理要求低于无机富锌，施工方便快捷。因此环氧富锌在海洋大气环境中钢铁表面的防腐蚀中应用更为广泛。

2.3面涂

聚氨酯面涂，是由含羟基树脂、颜料、多种助剂、固化剂配制而成，是一种具有优异耐候性、耐水性、装饰性和保光保色性的涂料。其漆膜耐磨性好，耐化学溶剂和化工大气，在钢结构及车辆、船舶等表面作防腐装饰面漆有大量的运用。其良好的配套性和封闭性能，使其成为环氧类底涂绝佳的配套面涂之一。随着社会发展需求的不断变化，衍生出一些列的面涂：丙烯酸类、芳香族类和脂肪族类等。各类改性的聚氨酯系列具有各自的优点，可根据不同部位选用不同的产品。如抗化学溶剂和机械性能方面芳香族类优于其他；在保光保色方面脂肪族更胜一筹。近年来市面上也推出了一些纳米技术改性面涂，在一定程度上综合了常规面涂的优点，但其不菲的价格以及较高的施工要求也制约了它的广泛应用。常规的面涂纵然有一些缺点，但其易于维护、造价低的优势，在没有质的飞跃前提下还是目前的主流设计。

3结语

不同的腐蚀环境下，腐蚀形成的原因不同，需要采取的防腐蚀措施也不能一概而论。拥有阴极保护的富锌底漆可为严苛环境下的钢铁提供最持久的保护。在处于长期暴露大气的环境中应考虑耐磨耐候性能强的面涂；处于潮湿环境中应优先考虑抗渗性。涂料选用应扬长避短，以此来保证防腐效果，避免腐蚀的形成。

参考文献

[1]李钊,祁庆琚,马朝晖，等.湿热海洋大气环境下的钢铁腐蚀影响因素[J].宝钢技术,2015(1):77-80.

[2]杨海洋,高志贤,黄桂桥，等.海洋大气环境下磷钒系耐候钢腐蚀数据分析[J].环境技术,2014(4):35-37.

[3]陈袁,李卫平,刘慧丛，等.憎水剂对钢铁表面不同涂层破损处的修复行为研究[J].材料工程,2012(6):63-66.

[4]张波,王晓乾,董彩常，等.青岛海洋大气中桥梁结构钢的腐蚀模型对比研究[J].公路交通科技,2013,30(1):69-73.

作者：杜甫 单位：山东电力建设第三工程公司