关于海洋腐蚀环境，你了解多少？学术资讯

来源：中国腐蚀与防护网

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海洋环境是一种比较复杂的腐蚀环境。海洋环境中，海水本身就是强腐蚀介质，同时又受到波、浪、潮、流产生的低频往复应力和冲击力，再加上海洋微生物、附着生物及它们的代谢产物等都对腐蚀过程产生直接或间接的加速作用。

随着海洋油气开发产业的快速发展，海洋油气开发平台（船）的腐蚀、海底管道的腐蚀、橡胶密封材料的腐蚀、油井管的腐蚀以及水泥环的腐蚀的问题越来越突出。今天，就让我们来看看海洋腐蚀环境相关内容吧！

海洋力学环境

作用在海水上的力有多种，一般可分为两大类：引起海水运动的力，如重力、压强梯度力、风应力、引潮力；海水运动后派生的力，如地转偏向力、切应力、摩擦力等。

海洋环流与气候

海流是指海水大规模相对稳定的流动，是海水重要的普遍运动形式之一。海流一般是三维的，习惯上常把海流的水平运动分量狭义的称为海流，其铅直分量单独命名为上升流、下降流。海洋环流一般是指海域中的海流形成首尾相接的相对独立的环流系统或流旋。

1海流的产生有两个最基本的原因：

（1）由于受海面上的风力驱动，形成风海流，亦称漂流；

（2）由海水的温度、盐度变化引起密度分布的变化而形成热盐环流，也叫密度流。

2海流有多种划分方法：

第一，根据成因不同，分为风海流、热盐环流；

第二，根据受力情况不同，分为地转流、惯性流；

第三，根据发生的区域不同，可分为洋流、陆地流、赤道流、东西边界流等。

其中，研究海流运动的表示方法有拉格朗日法和欧拉法两种，一般较常使用欧拉法。

太阳辐射、海洋环境和大气环流是影响海洋气候的主要因素。

3中国近海海洋动力

中国近海海流可分为外海流系和近海沿岸流系，外海流系指流经东海的高温高盐黑潮及其分支台湾暖流、对马暖流和黄海暖流。

近海沿岸流系主要是由低盐性质的大陆入海径流与盛行季风引起的风海流形成的沿海岸流动的海流。按其地理位置可分为：渤海沿岸流、黄海沿岸流、东海沿岸流、南海季风漂流等。

海洋动力主要指海水运动过程中产生的潮汐能、波浪能、海流能及海水因温差和盐度差而引起的温差能与盐差能等。海洋动力的主要特点：蕴藏量大，可再生；能流分布不均、密度低；能量多变，不稳定。

海洋环境腐蚀类型

在实际的海洋环境中，材料腐蚀有三个腐蚀峰值，一个峰值发生在平均高潮线以上的浪花飞溅区，是钢铁设施腐蚀最严重的区域，也是最严峻的海洋腐蚀环境，这是因为在这一区域海水飞溅、干湿交替、氧的供应最充分，同时光照和浪花冲击破坏金属的保护膜，造成的腐蚀最为强烈；第二个峰值通常发生在平均低潮线以下0.5～1.0m处，因在这一区域溶解氧充分、流速较大、水温较高、海生物繁殖快；第三个峰值是发生在海水与海泥交界处下方，由于此处容易产生海泥海水腐蚀电池。

海洋环境中的腐蚀主要有化学腐蚀、生物腐蚀、机械作用腐蚀和电化学腐蚀。这些腐蚀一般是协同作用的，其中对材料影响最大的是电化学腐蚀。

其中海水腐蚀的电化学过程的特征主要有：

（1）大多数金属在海水中腐蚀时的阳极过程阻滞很小，因而腐蚀速率相当大；

（2）海水腐蚀是氧的去极化腐蚀，在静止状态或海水流速不大的情况下，阴极过程受氧的扩散速率控制；

（3）海水是良好的导电介质，电阻性阻滞很小；

（4）海水中除发生全面腐蚀外，还易发生局部腐蚀。

海洋污损生物附着机制及腐蚀机理

1海生物污损腐蚀

海生物污损腐蚀指海生物附着在金属表面上影响氧扩散、造成细菌栖息、改变环境条件、破坏表面膜和涂层，从而产生局部腐蚀和污损，这种腐蚀在船底及海水管道中尤为显著。

2在海洋环境中，各种微生物是怎样附着在涉海材料表面呢？

海水（或海泥）中的微生物会以各种形式被运送到固体材料表面上。在大多情况下，自然环境中存在的微生物广泛分布于液态物质中，它们接触到各类表面的机制如下：

①沉积作用。

②洋流动力。

③趋化性。

④布朗运动现象。

海洋微生物的附着大体可分为三种情况：非特定附着、特定附着及暂时附着。

3海洋污损生物的腐蚀

1）海洋潮差区的腐蚀

潮差区的金属表面也是经常同充气的海水接触，潮汐、海流运动造成金属表面干湿交替，从而加剧腐蚀。潮差区有海生物附着，它对一般钢铁结构物来说得到局部保护，但对不锈钢等易钝化金属却由于海生物寄生、缺氧而造成闭塞电池型的局部腐蚀。

2）海水全浸层的腐蚀

表层海水中溶解氧近于饱和，这里生物活性强、水温高，是全浸条件下腐蚀较重的区域。当然，附着生物的污损和碳酸钙的沉积，有时也起到一定的保护作用。在淡水和海水混合的河口区域，腐蚀还与各种污染因素有关。

3）深海及海泥中的无氧腐蚀层

海水中含氧量随水深有所减少，水温随水深而下降，腐蚀性变弱，当深度超过20～30m时，海水流速相当低，阳光不能摄入，一般植物已不能生存，动物性污染也会减少。由于深海温度低、压力大、pH值较低，海水中碳酸钙低于饱和度，溶氧量减少。因此，使某些金属腐蚀显著减轻，而有的金属的局部腐蚀可能增加。对深海结构物进行阴极保护时不易形成保护性沉淀垢，牺牲阳极消耗要比表层大得多。

海泥是海水浸渍过的土壤，根据海水对土壤的作用情况不同，可分为三大类：岸边盐碱土、潮汐带土和海底沉积物。此外，海泥带是指海底土部分，其电阻率低，而且往往含有细菌等微生物。由细菌活动所产生的气体中，NH3和H2S具有腐蚀性。硫酸盐还原菌所产生的硫化物，对各金属的侵蚀早已引起人们的重视。通常，钢在海泥中的腐蚀比在海水中缓慢，而且由于氧气供应不足而易极化。但是硫酸盐还原菌会在无氧条件下引起金属腐蚀。

微生物沉积在不锈钢上所形成的膜，能改变阴极反应过程的动力学，使得不锈钢的腐蚀电位从+50mV提高到约+400mV，从而大大增加了局部腐蚀的速度。

来源：《海洋油气工程腐蚀与防护》