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材料海洋腐蝕 版權信息
- ISBN：9787030750761
- 條形碼：9787030750761 ; 978-7-03-075076-1
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
材料海洋腐蝕 內容簡介
本書基于973計劃項目“海洋工程裝備材料腐蝕與防護關鍵技術基礎研究”的科研成果。選用典型海洋工程用高強度結構鋼E690和深海管線鋼X70，通過2年以上的實海材料暴露試驗，研究了E690和X70鋼分別在青島和三亞實海浪花飛濺區和我國南海800m和1200m深海區的腐蝕行為和機理（特別是點蝕和應力腐蝕機理與演化規律），以及在模擬海洋薄液環境和模擬深海環境下的腐蝕和應力腐蝕規律。本書反映了我國海洋環境腐蝕規律研究**進展，也為發展我國高品質海洋用高強鋼新品種、提升海洋用鋼的服役壽命提供了重要的理論基礎。
材料海洋腐蝕 目錄
目錄
《材料腐蝕叢書》序
前言
第1章 E690鋼在實海浪花飛濺區的腐蝕機理與演化規律 1
1.1 浪花飛濺區實海暴露試驗和室內試驗方法 2
1.1.1 試驗材料 2
1.1.2 試驗環境和方法 3
1.2 實海暴露試驗和室內試驗結果 4
1.2.1 實海浪花飛濺區環境 4
1.2.2 E690鋼在浪花飛濺區的腐蝕形貌 6
1.2.3 E690鋼實海浪花飛濺區的腐蝕動力學行為 8
1.2.4 電化學測試 10
1.2.5 銹層截面特性 12
1.3 浪花飛濺區腐蝕機理與演化規律 16
1.3.1 青島和三亞浪花飛濺區腐蝕行為差異 16
1.3.2 浪花飛濺區銹層下的離子擴散行為 18
1.4 本章小結 19
參考文獻 19
第2章 E690鋼在實海浪花飛濺區的腐蝕銹層特性分析 20
2.1 實海腐蝕銹層的室內試驗方法 20
2.2 銹層特性的試驗結果 22
2.2.1 剝離的外銹層形貌 22
2.2.2 銹層內側形貌和內外側元素分布 24
2.2.3 點蝕坑內局部酸化行為 27
2.2.4 離子選擇通過性測量結果 29
2.3 銹層特性的分析與討論 32
2.3.1 實海樣品銹層的半離子選擇通過性 32
2.3.2 鋼在浪花飛濺區銹層的離子選擇通過性 34
2.3.3 鋼在青島和三亞環境的腐蝕動力學模型 35
2.4 本章小結 38
參考文獻 38
第3章 E690鋼在實海浪花飛濺區的點蝕機理與演化規律 39
3.1 浪花飛濺區實海暴露后的點蝕試驗方法 39
3.1.1 試驗樣品及環境 39
3.1.2 點蝕測量 40
3.1.3 特定點蝕深度的表面粗糙度表征 42
3.2 實海暴露后的點蝕試驗結果 43
3.2.1 E690鋼在青島、三亞浪花飛濺區的闊點蝕演化行為 43
3.2.2 無應力部分點蝕坑的統計結果 45
3.2.3 環境和應力的協同作用 47
3.2.4 青島環境應力部分點蝕坑的統計結果 48
3.2.5 三亞環境應力部分點蝕坑的統計結果 51
3.2.6 二維化處理的點蝕形貌圖 54
3.3 浪花飛濺區的點蝕機理與演化規律 55
3.3.1 E690鋼在浪花飛濺區的昀大點蝕深度 55
3.3.2 E690鋼在浪花飛濺區點蝕形貌特征 55
3.4 本章小結 59
參考文獻 59
第4章 浪花飛濺區離子濃聚對E690鋼應力腐蝕機理的影響 60
4.1 浪花飛濺區離子濃聚模擬試驗方法 61
4.2 浪花飛濺區離子濃聚模擬應力腐蝕試驗結果 61
4.2.1 不同Cl.濃度下E690鋼的應力腐蝕行為 61
4.2.2 Cl.和SO2的協同作用下E690鋼的應力腐蝕行為 68
4.3 離子濃聚對E690鋼應力腐蝕的影響機理 73
4.4 本章小結 73
第5章 E690鋼在模擬浪花飛濺區的應力腐蝕機理與演化規律 74
5.1 模擬浪花飛濺區的應力腐蝕試驗方法 74
5.2 模擬浪花飛濺區的應力腐蝕試驗結果 75
5.2.1 干濕交替環境下E690鋼電化學行為 75
5.2.2 干濕交替環境下E690鋼的應力腐蝕行為 77
5.2.3 干濕交替環境下E690鋼腐蝕產物 80
5.3 模擬浪花飛濺區的應力腐蝕機理與演化規律 82
5.3.1 海洋干濕交替環境下應力腐蝕行為 82
5.3.2 海洋干濕交替環境下腐蝕產物對應力腐蝕的影響 84
5.4 本章小結 86
第6章 E690鋼在模擬浪花飛濺區應力腐蝕的環境因素作用規律 88
6.1 模擬實海浪花飛濺區的試驗方法 88
6.2 主要環境影響因素的試驗結果 89
6.2.1 pH對E690鋼在干濕交替環境中應力腐蝕行為的影響 89
6.2.2 Cl.濃度對E690鋼在干濕交替環境中應力腐蝕行為的影響 96
6.3 模擬浪花飛濺區應力腐蝕的環境因素作用規律 104
6.3.1 不同pH下模擬海洋干濕交替環境中SCC裂紋擴展機理 104
6.3.2 不同Cl.濃度下模擬海洋干濕交替環境中SCC裂紋擴展機理 108
6.4 本章小結 111
第7章 E690鋼在模擬浪花飛濺區與海洋全浸區應力腐蝕行為比較研究 113
7.1 模擬浪花飛濺區與海洋全浸區試驗方法 113
7.2 模擬浪花飛濺區與海洋全浸區試驗結果 114
7.2.1 E690鋼在海洋全浸區與薄液環境中的腐蝕電化學行為比較 114
7.2.2 E690鋼在海洋全浸區與薄液環境中的應力腐蝕敏感性比較 117
7.2.3 E690鋼在海洋全浸區與薄液環境中的腐蝕產物比較 121
7.3 模擬浪花飛濺區與海洋全浸區應力腐蝕行為比較 122
7.3.1 海洋全浸區和海洋薄液環境中應力腐蝕行為 122
7.3.2 海洋全浸區和海洋薄液環境中腐蝕產物對應力腐蝕的影響 124
7.3.3 海洋薄液環境對裂尖行為的影響 126
7.4 本章小結 127
第8章 氧對E690鋼在模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理的影響規律 128
8.1 氧對模擬浪花飛濺區腐蝕影響的試驗方法 129
8.2 氧對模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理影響的試驗結果 130
8.2.1 氧對受力狀態下E690鋼在海洋薄液環境中電化學行為的影響 130
8.2.2 氧對E690鋼在海洋薄液環境中應力腐蝕行為的影響 132
8.2.3 氧對E690鋼在海洋薄液環境中腐蝕產物的影響 138
8.3 氧對模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理的影響規律 139
8.4 本章小結 142
參考文獻 143
第9章 氫對E690鋼在模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理的影響規律 144
9.1 氫對模擬浪花飛濺區腐蝕影響的試驗方法 145
9.2 氫對模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理影響的試驗結果 145
9.2.1 氫對受力狀態下E690鋼在海洋薄液環境中電化學行為的影響 145
9.2.2 氫對E690鋼在海洋薄液環境中應力腐蝕行為的影響 147
9.2.3 氫對E690鋼在海洋薄液環境中腐蝕產物的影響 152
9.3 氫對模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理的影響規律 153
9.3.1 不同電流密度充氫E690鋼在海洋薄液環境中的應力腐蝕行為 153
9.3.2 氫對E690鋼在海洋薄液環境中應力腐蝕行為及機理的影響 155
9.4 本章小結 156
參考文獻 156
第10章 應變對E690鋼在模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理的影響規律 158
10.1 應變對模擬浪花飛濺區腐蝕影響的試驗方法 158
10.2 應變對模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理影響的試驗結果 159
10.2.1 應變對E690鋼在海洋薄液環境中電化學行為的影響 159
10.2.2 應變對E690鋼在海洋薄液環境中腐蝕行為的影響 162
10.2.3 應變對E690鋼在海洋薄液環境中應力腐蝕行為的影響 164
10.2.4 應變對E690鋼的海洋薄液環境中腐蝕產物的影響 166
10.3 應變對模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理的影響規律 168
10.3.1 應變對海洋薄液環境中腐蝕行為的影響 168
10.3.2 恒位移試樣表面應變分布有限元數值分析 168
10.3.3 應變對海洋薄液環境中應力腐蝕行為的影響 171
10.4 本章小結 172
參考文獻 173
第11章 外加電位對E690鋼在模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理的影響規律 174
11.1 外加電位對模擬浪花飛濺區腐蝕影響的試驗方法 174
11.2 外加電位對模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理影響的試驗結果 175
11.2.1 不同外加陰極電位下E690鋼在薄液環境中應力腐蝕行為研究 175
11.2.2 犧牲陽極條件下E690鋼在薄液環境中應力腐蝕行為的研究 182
11.3 外加電位對模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理的影響規律 184
11.4 本章小結 185
第12章 典型金屬材料在南海深海實海環境下的腐蝕機理與演化規律 186
12.1 深海實海暴露試驗方法 186
12.2 深海實海暴露腐蝕試驗結果 187
12.2.1 腐蝕速率分析 187
12.2.2 腐蝕宏觀形貌分析 191
12.2.3 腐蝕微觀形貌分析 196
12.2.4 腐蝕產物成分分析 200
12.3 典型金屬材料在深海實海環境下的腐蝕機理與演化規律 207
12.3.1 銅合金深海腐蝕機理分析 207
12.3.2 鋁合金深海腐蝕機理分析 208
12.3.3 鎳合金局部腐蝕機理分析 210
12.4 本章小結 211
參考文獻 212
第13章 深海環境因素對材料腐蝕性能的影響規律研究 213
13.1 模擬深海環境試驗方法 213
13.2 模擬深海環境腐蝕試驗結果 214
13.2.1 模擬海水深度的變化對QSn6.5-0.1錫青銅腐蝕行為的影響規律 214
13.2.2 模擬深海環境因素對QSn6.5-0.1錫青銅腐蝕行為的影響規律 218
13.3 深海環境因素對材料腐蝕性能的影響規律 221
13.4 本章小結 221
參考文獻 222
第14章 深海環境因素對X70鋼應力腐蝕敏感性的影響規律 223
14.1 模擬深海環境應力腐蝕試驗方法 223
14.2 模擬深海環境應力腐蝕試驗結果 224
14.2.1 X70鋼的金相組織觀察 224
14.2.2 深海環境因素對 X70鋼腐蝕電化學行為的影響規律 224
14.2.3 X70鋼的應力腐蝕敏感性隨海水深度的變化規律 227
14.3 模擬深海環境中應力腐蝕機理與規律 231
14.4 本章小結 235
參考文獻 236
第15章 氫對X70鋼在深海環境中應力腐蝕敏感性的影響 237
15.1 模擬深海環境試驗方法 237
15.2 氫對模擬深海環境應力腐蝕敏感性影響的試驗結果 238
15.2.1 靜水壓力對X70鋼中氫滲透行為的影響 238
15.2.2 充氫電流密度對X70鋼高壓下氫滲透行為的影響 240
15.2.3 充氫對X70鋼在深海環境中應力腐蝕敏感性的影響 242
15.3 氫對模擬深海環境應力腐蝕敏感性的影響 246
15.4 本章小結 247
參考文獻 248
第16章 應變對X70鋼在深海環境中應力腐蝕的影響規律 249
16.1 模擬深海環境試驗方法 249
16.2 應變對模擬深海環境應力腐蝕敏感性影響的試驗結果 250
16.2.1 應變對X70鋼在深海環境中腐蝕電化學行為的影響 250
16.2.2 U形彎樣品表面的應變分布數值分析 256
16.2.3 彈性預應變對X70鋼在深海環境中應力腐蝕敏感性的影響 258
16.2
《材料腐蝕叢書》序
前言
第1章 E690鋼在實海浪花飛濺區的腐蝕機理與演化規律 1
1.1 浪花飛濺區實海暴露試驗和室內試驗方法 2
1.1.1 試驗材料 2
1.1.2 試驗環境和方法 3
1.2 實海暴露試驗和室內試驗結果 4
1.2.1 實海浪花飛濺區環境 4
1.2.2 E690鋼在浪花飛濺區的腐蝕形貌 6
1.2.3 E690鋼實海浪花飛濺區的腐蝕動力學行為 8
1.2.4 電化學測試 10
1.2.5 銹層截面特性 12
1.3 浪花飛濺區腐蝕機理與演化規律 16
1.3.1 青島和三亞浪花飛濺區腐蝕行為差異 16
1.3.2 浪花飛濺區銹層下的離子擴散行為 18
1.4 本章小結 19
參考文獻 19
第2章 E690鋼在實海浪花飛濺區的腐蝕銹層特性分析 20
2.1 實海腐蝕銹層的室內試驗方法 20
2.2 銹層特性的試驗結果 22
2.2.1 剝離的外銹層形貌 22
2.2.2 銹層內側形貌和內外側元素分布 24
2.2.3 點蝕坑內局部酸化行為 27
2.2.4 離子選擇通過性測量結果 29
2.3 銹層特性的分析與討論 32
2.3.1 實海樣品銹層的半離子選擇通過性 32
2.3.2 鋼在浪花飛濺區銹層的離子選擇通過性 34
2.3.3 鋼在青島和三亞環境的腐蝕動力學模型 35
2.4 本章小結 38
參考文獻 38
第3章 E690鋼在實海浪花飛濺區的點蝕機理與演化規律 39
3.1 浪花飛濺區實海暴露后的點蝕試驗方法 39
3.1.1 試驗樣品及環境 39
3.1.2 點蝕測量 40
3.1.3 特定點蝕深度的表面粗糙度表征 42
3.2 實海暴露后的點蝕試驗結果 43
3.2.1 E690鋼在青島、三亞浪花飛濺區的闊點蝕演化行為 43
3.2.2 無應力部分點蝕坑的統計結果 45
3.2.3 環境和應力的協同作用 47
3.2.4 青島環境應力部分點蝕坑的統計結果 48
3.2.5 三亞環境應力部分點蝕坑的統計結果 51
3.2.6 二維化處理的點蝕形貌圖 54
3.3 浪花飛濺區的點蝕機理與演化規律 55
3.3.1 E690鋼在浪花飛濺區的昀大點蝕深度 55
3.3.2 E690鋼在浪花飛濺區點蝕形貌特征 55
3.4 本章小結 59
參考文獻 59
第4章 浪花飛濺區離子濃聚對E690鋼應力腐蝕機理的影響 60
4.1 浪花飛濺區離子濃聚模擬試驗方法 61
4.2 浪花飛濺區離子濃聚模擬應力腐蝕試驗結果 61
4.2.1 不同Cl.濃度下E690鋼的應力腐蝕行為 61
4.2.2 Cl.和SO2的協同作用下E690鋼的應力腐蝕行為 68
4.3 離子濃聚對E690鋼應力腐蝕的影響機理 73
4.4 本章小結 73
第5章 E690鋼在模擬浪花飛濺區的應力腐蝕機理與演化規律 74
5.1 模擬浪花飛濺區的應力腐蝕試驗方法 74
5.2 模擬浪花飛濺區的應力腐蝕試驗結果 75
5.2.1 干濕交替環境下E690鋼電化學行為 75
5.2.2 干濕交替環境下E690鋼的應力腐蝕行為 77
5.2.3 干濕交替環境下E690鋼腐蝕產物 80
5.3 模擬浪花飛濺區的應力腐蝕機理與演化規律 82
5.3.1 海洋干濕交替環境下應力腐蝕行為 82
5.3.2 海洋干濕交替環境下腐蝕產物對應力腐蝕的影響 84
5.4 本章小結 86
第6章 E690鋼在模擬浪花飛濺區應力腐蝕的環境因素作用規律 88
6.1 模擬實海浪花飛濺區的試驗方法 88
6.2 主要環境影響因素的試驗結果 89
6.2.1 pH對E690鋼在干濕交替環境中應力腐蝕行為的影響 89
6.2.2 Cl.濃度對E690鋼在干濕交替環境中應力腐蝕行為的影響 96
6.3 模擬浪花飛濺區應力腐蝕的環境因素作用規律 104
6.3.1 不同pH下模擬海洋干濕交替環境中SCC裂紋擴展機理 104
6.3.2 不同Cl.濃度下模擬海洋干濕交替環境中SCC裂紋擴展機理 108
6.4 本章小結 111
第7章 E690鋼在模擬浪花飛濺區與海洋全浸區應力腐蝕行為比較研究 113
7.1 模擬浪花飛濺區與海洋全浸區試驗方法 113
7.2 模擬浪花飛濺區與海洋全浸區試驗結果 114
7.2.1 E690鋼在海洋全浸區與薄液環境中的腐蝕電化學行為比較 114
7.2.2 E690鋼在海洋全浸區與薄液環境中的應力腐蝕敏感性比較 117
7.2.3 E690鋼在海洋全浸區與薄液環境中的腐蝕產物比較 121
7.3 模擬浪花飛濺區與海洋全浸區應力腐蝕行為比較 122
7.3.1 海洋全浸區和海洋薄液環境中應力腐蝕行為 122
7.3.2 海洋全浸區和海洋薄液環境中腐蝕產物對應力腐蝕的影響 124
7.3.3 海洋薄液環境對裂尖行為的影響 126
7.4 本章小結 127
第8章 氧對E690鋼在模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理的影響規律 128
8.1 氧對模擬浪花飛濺區腐蝕影響的試驗方法 129
8.2 氧對模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理影響的試驗結果 130
8.2.1 氧對受力狀態下E690鋼在海洋薄液環境中電化學行為的影響 130
8.2.2 氧對E690鋼在海洋薄液環境中應力腐蝕行為的影響 132
8.2.3 氧對E690鋼在海洋薄液環境中腐蝕產物的影響 138
8.3 氧對模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理的影響規律 139
8.4 本章小結 142
參考文獻 143
第9章 氫對E690鋼在模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理的影響規律 144
9.1 氫對模擬浪花飛濺區腐蝕影響的試驗方法 145
9.2 氫對模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理影響的試驗結果 145
9.2.1 氫對受力狀態下E690鋼在海洋薄液環境中電化學行為的影響 145
9.2.2 氫對E690鋼在海洋薄液環境中應力腐蝕行為的影響 147
9.2.3 氫對E690鋼在海洋薄液環境中腐蝕產物的影響 152
9.3 氫對模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理的影響規律 153
9.3.1 不同電流密度充氫E690鋼在海洋薄液環境中的應力腐蝕行為 153
9.3.2 氫對E690鋼在海洋薄液環境中應力腐蝕行為及機理的影響 155
9.4 本章小結 156
參考文獻 156
第10章 應變對E690鋼在模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理的影響規律 158
10.1 應變對模擬浪花飛濺區腐蝕影響的試驗方法 158
10.2 應變對模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理影響的試驗結果 159
10.2.1 應變對E690鋼在海洋薄液環境中電化學行為的影響 159
10.2.2 應變對E690鋼在海洋薄液環境中腐蝕行為的影響 162
10.2.3 應變對E690鋼在海洋薄液環境中應力腐蝕行為的影響 164
10.2.4 應變對E690鋼的海洋薄液環境中腐蝕產物的影響 166
10.3 應變對模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理的影響規律 168
10.3.1 應變對海洋薄液環境中腐蝕行為的影響 168
10.3.2 恒位移試樣表面應變分布有限元數值分析 168
10.3.3 應變對海洋薄液環境中應力腐蝕行為的影響 171
10.4 本章小結 172
參考文獻 173
第11章 外加電位對E690鋼在模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理的影響規律 174
11.1 外加電位對模擬浪花飛濺區腐蝕影響的試驗方法 174
11.2 外加電位對模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理影響的試驗結果 175
11.2.1 不同外加陰極電位下E690鋼在薄液環境中應力腐蝕行為研究 175
11.2.2 犧牲陽極條件下E690鋼在薄液環境中應力腐蝕行為的研究 182
11.3 外加電位對模擬浪花飛濺區應力腐蝕機理的影響規律 184
11.4 本章小結 185
第12章 典型金屬材料在南海深海實海環境下的腐蝕機理與演化規律 186
12.1 深海實海暴露試驗方法 186
12.2 深海實海暴露腐蝕試驗結果 187
12.2.1 腐蝕速率分析 187
12.2.2 腐蝕宏觀形貌分析 191
12.2.3 腐蝕微觀形貌分析 196
12.2.4 腐蝕產物成分分析 200
12.3 典型金屬材料在深海實海環境下的腐蝕機理與演化規律 207
12.3.1 銅合金深海腐蝕機理分析 207
12.3.2 鋁合金深海腐蝕機理分析 208
12.3.3 鎳合金局部腐蝕機理分析 210
12.4 本章小結 211
參考文獻 212
第13章 深海環境因素對材料腐蝕性能的影響規律研究 213
13.1 模擬深海環境試驗方法 213
13.2 模擬深海環境腐蝕試驗結果 214
13.2.1 模擬海水深度的變化對QSn6.5-0.1錫青銅腐蝕行為的影響規律 214
13.2.2 模擬深海環境因素對QSn6.5-0.1錫青銅腐蝕行為的影響規律 218
13.3 深海環境因素對材料腐蝕性能的影響規律 221
13.4 本章小結 221
參考文獻 222
第14章 深海環境因素對X70鋼應力腐蝕敏感性的影響規律 223
14.1 模擬深海環境應力腐蝕試驗方法 223
14.2 模擬深海環境應力腐蝕試驗結果 224
14.2.1 X70鋼的金相組織觀察 224
14.2.2 深海環境因素對 X70鋼腐蝕電化學行為的影響規律 224
14.2.3 X70鋼的應力腐蝕敏感性隨海水深度的變化規律 227
14.3 模擬深海環境中應力腐蝕機理與規律 231
14.4 本章小結 235
參考文獻 236
第15章 氫對X70鋼在深海環境中應力腐蝕敏感性的影響 237
15.1 模擬深海環境試驗方法 237
15.2 氫對模擬深海環境應力腐蝕敏感性影響的試驗結果 238
15.2.1 靜水壓力對X70鋼中氫滲透行為的影響 238
15.2.2 充氫電流密度對X70鋼高壓下氫滲透行為的影響 240
15.2.3 充氫對X70鋼在深海環境中應力腐蝕敏感性的影響 242
15.3 氫對模擬深海環境應力腐蝕敏感性的影響 246
15.4 本章小結 247
參考文獻 248
第16章 應變對X70鋼在深海環境中應力腐蝕的影響規律 249
16.1 模擬深海環境試驗方法 249
16.2 應變對模擬深海環境應力腐蝕敏感性影響的試驗結果 250
16.2.1 應變對X70鋼在深海環境中腐蝕電化學行為的影響 250
16.2.2 U形彎樣品表面的應變分布數值分析 256
16.2.3 彈性預應變對X70鋼在深海環境中應力腐蝕敏感性的影響 258
16.2
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材料海洋腐蝕 節選
第1章 E690鋼在實海浪花飛濺區的腐蝕機理與演化規律 材料海洋環境腐蝕試驗分為實海腐蝕試驗和室內模擬加速腐蝕試驗，這兩種試驗方法互為補充，無法取代。實海腐蝕試驗是一切室內模擬加速腐蝕試驗的客觀基礎，但是多種因素交互作用，對探索腐蝕機理與規律是不利的，試驗周期長，代價高；室內模擬加速試驗可以探索腐蝕起源與演化規律以及因素的影響機理，但是必須以實海腐蝕數據作為標定和依據。 海洋工程用鋼在浪花飛濺區會受海水和海洋大氣的共同腐蝕，在高潮位浪花飛濺到金屬表面時，發生海水薄液的腐蝕行為；在低潮位時，發生海洋大氣薄液的腐蝕行為。ISO12944標準明確將海洋大氣腐蝕環境C5-M同工業大氣腐蝕環境C5-I一同劃分為*嚴重的腐蝕等級，而浪花飛濺區腐蝕情況比海洋大氣區更為嚴重。海洋浪花飛濺區環境受海洋大氣的影響非常劇烈，但浪花飛濺區卻缺乏像大氣腐蝕一樣的標準對腐蝕等級進行衡量。美國腐蝕工程師協會(NACE)的RP0176-03標準中，將海上鋼制構筑物腐蝕控制劃分為海洋全浸區、浪花飛濺區和海洋大氣區，該標準將浪花飛濺區定義為由潮汐風和波浪的影響所致，為構筑物干濕交替的部分(不包括僅在大風暴時浸濕的表面)。該標準中，浪花飛濺區在不同海域的影響范圍是不同的，如在墨西哥灣，典型的浪花飛濺區范圍約為2m；在阿拉斯加的庫克灣達到9m；北海冬季的浪花飛濺區會達到10m。挪威船級社對浪花飛濺區的定義還考慮到了船舶在海水中向上的移動量。海洋浪花飛濺區腐蝕*嚴重的區域有很多定義，Humble*早在1949年提出浪花飛濺區是指海水平均高潮位以上到海水浪花能飛濺到的*高位置，是腐蝕性*強的區域，其特點是潮濕表面氧含量充分、海水飛濺干濕交替日照和無海生物污損等。日本專家在日本海域發現腐蝕*嚴重的地方為海水平均高潮位0.5m處。我國腐蝕專家朱相榮和黃桂橋對國內青島、舟山、廈門、湛江四個海域的環境特征進行分析，得出浪花飛濺區范圍為海水平均高潮位0～2.4m，腐蝕*嚴重的地方在海水平均高潮位0.6～1.2m處，且腐蝕峰值位置因地而異。 海洋鋼結構在浪花飛濺區的工作環境極為苛刻，長期接觸近海面高鹽霧、高濕的大氣腐蝕薄液和浪花飛濺區的海水薄液，除此之外還會受到風浪海流應力等循環載荷的沖擊。在低合金鋼的腐蝕過程中，銹層和基材起到了非常重要的作用。銹層是阻擋薄液中離子擴散的重要屏障。氧的擴散會促進金屬表面的陰極反應，加快金屬的腐蝕。Cl不僅會直接破壞銹層，導致銹層的開裂，還會使銹層有較高的吸濕特性。同時，在工業污染的海洋浪花飛濺環境中，二氧化硫等工業污染物的沉積會使得內銹層酸化并產生酸的再生機理，加速內銹層的腐蝕。綜合前人的研究成果可以總結出，浪花飛濺區的區域為海水平均高潮位以上到該海域海水浪花能夠達到的*高位置。腐蝕*嚴重的地方因不同區域的水文和環境因素有所區別，但基本都在高潮位以上0.5～1.2m處。腐蝕受大氣環境影響嚴重，因此，在研究不同嚴酷大氣環境下海洋工程材料在浪花飛濺區的腐蝕有十分重要的意義。 我國海域遼闊，海洋大氣呈現北方以青島為代表的工業污染海洋大氣，南方以三亞(或南海)為代表的高溫、高濕、高鹽霧海洋大氣的特點。工業污染海洋大氣和浪花飛濺區環境通常含有較高的SO2。青島位于中國東海岸，工業生產總值占城市國民生產總值的近一半，工業發達，環境中有較多的污染物SO2，屬于典型的嚴重受工業影響的腐蝕環境。三亞是旅游城市，工業環境污染作用非常小，受高溫和Cl作用強烈，三亞的非工業污染的環境有著高溫、高濕、高鹽霧的特征，是典型的非工業污染，但同時對低合金鋼具有劇烈腐蝕性的作用。低合金鋼在海洋浪花飛濺區應用十分廣泛，我國不同海域都有迅速發展的海洋工程，因此研究這兩種代表性海洋環境下低合金鋼浪花飛濺區的腐蝕行為，具有重要的意義。 本章通過現場實海腐蝕試驗，對試樣進行腐蝕速率分析、形貌觀察、銹層分析以及電化學分析等，對浪花飛濺區的腐蝕行為進行了研究，重點探討了材料在不同高腐蝕環境下浪花飛濺區的腐蝕機理和演化規律。 1.1 浪花飛濺區實海暴露試驗和室內試驗方法 1.1.1 試驗材料 試驗所用E690鋼為熱軋鋼板，采用控軋控冷工藝軋制而成，化學成分與X70相近(質量分數，wt%)(表1-1和表1-2)，力學性能如表 1-3所示，組織形貌如圖1-1所示。鋼組織主要由針狀的板條貝氏體和少量粒狀貝氏體組成，晶粒均勻細小，性能符合國標要求。 表1-1 X70鋼的化學成分(wt%) 表1-2 試驗用E690鋼化學成分(wt%) 表1-3 試驗用E690鋼力學性能 圖1-1 E690鋼顯微組織結構 (a)體視顯微鏡觀察；(b)SEM觀察 1.1.2 試驗環境和方法 試驗地點位于國家自然環境腐蝕平臺青島海水站和三亞海水站，試驗環境為浪花飛濺區環境。青島海水站位于北緯36°03′，東經120°25′，北方海域。三亞海水站位于北緯18°13′，東經109°32′，南方海域。兩個站點的海水均為不規則的一日一潮。投樣時間為2016年6月～2017年6月，投樣周期為30天、90天、180天、270天、360天。樣品尺寸為 200mm×100mm×4mm。樣品固定在浪花飛濺區環境的架子上，高度為試驗站點測量的低合金鋼浪花飛濺區腐蝕*為嚴重的區域，大約在海水高潮位以上1～1.2m處。對不同時間實海暴露的樣品進行腐蝕失重分析、形貌觀察、電化學測試、銹層截面分析和掃描開爾文電位(SKP)測量。 E690鋼在浪花飛濺區的電位測試探頭如圖1-2所示，E690鋼和鈦合金[電極電勢約為0.23V(vs. Ag/AgCl)的固體電極，三亞海水環境]被制成0.5mm寬的金屬條，兩種材料依次交替排列，間隔距離為0.5mm。將兩種金屬分別連接導線，用樹脂封裝后導線暴露出來。將探頭放置于三亞浪花飛濺區3天后開始測量。測量開始時處于高潮位，浪花作用于金屬表面初期，每次電位測試時間為300s，每個電位測試周期間隔約2000s。直至測量5h以后達到低潮位，浪花無法飛濺到探頭表面。電位測試采用雙電極體系，工作電極接 E690鋼，參比電極和對電極接鈦合金。 電化學測試在Autolab電化學工作站上進行，采用三電極體系，輔助電極為Pt片，參比電極為飽和甘汞電極(SCE)，溶液體系為模擬海水溶液，測試在25℃下進行。電化學阻抗譜采用的激勵電位幅值為10mV，頻率范圍為100kHz～10mHz，動電位掃描極化曲線測試的掃描速率為0.5mV/s，掃描范圍為1.2～0V。采用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察腐蝕形貌和截面形貌，并進行截面成分能譜分析。采用X射線衍射儀(XRD)分析腐蝕產物。 1.2 實海暴露試驗和室內試驗結果 1.2.1 實海浪花飛濺區環境 青島和三亞試驗點2016年6月～2017年6月主要環境的平均數據如表1-4所示，從環境因素來分析，根據GB/T19292.1—2008進行分類，青島和三亞海水站浪花飛濺區所處的大氣環境潤濕時間相近，主要區別在于青島環境有較高的工業污染物SO2沉積量，三亞環境有較高的大氣Cl.沉積量。 表1-4 青島和三亞2016年6月～2017年6月主要環境的平均數據 圖1-3為E690鋼在三亞浪花飛濺區受浪濺作用的開路電位測試曲線。測試起始于高潮位時，浪花打到金屬樣品表面，第4個周期后潮位開始下降，到第8個周期時只有較少浪花打到樣品表面。測試開始前樣品已在浪花飛濺區放置3天，表面有一層穩定的銹層，F場實時觀測時，每次浪花打到金屬表面時，電位出現上移，隨后開始負移？梢钥闯觯敽Ｋ嘶ㄗ饔迷诮饘俦砻鏁r，金屬表面被海水薄液覆蓋，海水薄液較厚，氧擴散受限，金屬的開路電位正移，但隨后海水薄液開始蒸發，離子通過海水凝聚的作用聚集到銹層中。在海水薄液周期性干濕作用時，電位產生明顯負移趨勢。隨著潮位開始回落，電位到達較負且穩定的狀態。 圖1-3 E690鋼浪花飛濺區電位測試 (a)整個測試區間；(b)分段測試區間 實海浪花飛濺區環境分為兩種情況：低潮位或浪涌較小時的大氣薄液環境，高潮位或浪涌較大時的海水薄液環境。大氣薄液是由大氣環境決定的充分飽和狀態；海水薄液環境的主要成分是海水，海水薄液作用時肉眼能明顯看到金屬表面的水膜。青島和三亞海域面向外海，浪花飛濺作用起源于表層浪濺和遠海浪涌引起的浪濺，具有不規律性。但潮位變化一致，高潮位時受浪濺作用的情況也基本一致。經過實海觀察發現在高潮位時，在1～1.2m的位置腐蝕速率*高。根據現場觀察，海水薄液蒸發的過程是由外向內，因此薄液膜減薄的過程中，會將離子帶入銹層，在銹層下會隨著海水薄液的蒸發周期性地產生離子濃聚作用。 1.2.2 E690鋼在浪花飛濺區的腐蝕形貌 青島和三亞環境的差異，使得E690鋼的腐蝕形貌有所區別，如圖1-4*所示。青島的銹層顏色較深，三亞的相對較淺，這意味著腐蝕機理的差異。青島和三亞 圖1-4 青島和三亞浪花飛濺區宏觀腐蝕形貌 (a1)青島30天；(a2)青島90天；(a3)青島180天；(a4)青島270天；(a5)青島360天；(b1)三亞30天； (b2)三亞90天；(b3)三亞180天；(b4)三亞270天；(b5)三亞360天 * 掃描封底二維碼，可見全書彩圖。
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