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第1楼2008/11/17
8. 钢试片半浸在水中, 为什么 “水线”部分最容易腐蚀?这在实际中有何重要意义?
这是一个常见的现象, 也是一种重要的腐蚀类型。解释这种现象,还需要由“腐蚀电池”说起。我们知道,出现阴、阳极和电位差是构成腐蚀电池的必要因素。而造成阴、阳极和电位差的条件是多种多样的。水线腐蚀现象,是由于氧的“浓差电池”造成的。在大气中氧是丰富的(浓度高) ,而一旦进入水中,氧只能以溶解的形式存在,而水中溶解氧的含量是很低的。这样,水线上下, 氧的浓度发出陡然变化, 出现明显的 “浓差” 。钢试片接近水线上侧部分,处于富氧状态,是钢表面的电位偏正向(电位高) ,而钢试片接近水线下侧部分,由于氧的浓度突然降低,是钢表面的电位偏负向(电位低) 。这样在水线附近就出现了所谓的“浓差电池” 。富氧区为阴极,而而钢试片接近水线下侧部分,作为阳极而遭受腐蚀。通常叫做水线腐蚀(图 8-1) 。
“浓差电池”不仅仅是氧可以造成,其他“介质:的浓差也可造成,因此具有广泛意义。而水线腐蚀现象,在实际中也是广泛存在的。半浸于水中的钢结构、混凝土中钢筋都可能存在此现象。因此,水线部位是防腐蚀的重点区段。 推而广之,处在土与大气交界面、地下水界面附近的基础设施、建筑构筑物(钢、钢筋等)也会受到氧的“浓差电池” 。这些部位,还常常受到“干湿交替“的作用。工程设计、施工和使用维护人员,应该理解和重视对这些“特殊”部位的重点保护。
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第2楼2008/11/17
9. 为什么海水环境中的钢桩不同部位腐蚀不一样?
在世界上,海洋环境与海水是最具有腐蚀性的自然条件。海水、海风、海雾均含有大量盐份,而盐份是最具有腐蚀性的介质之一。我国具有漫长的海岸线和众多岛屿,广大沿海地区,正是我国经济最发达、基础设施最多、发展最快的地区。沿海各经济开发区的发展,都离不开基础设施的发展和保持良好的运行状态。我国海洋开发和大规模跨海桥的兴建,都将经受海洋环境与海水环境腐蚀的考验。港口码头、跨海大桥等重要基础设施,要求 50—100年的使用寿命,已经和正在大量使用钢结构和钢桩。图 9-1 是钢桩在海水环境中,不同区段腐蚀速率分布的示意图。可以看出,腐蚀速度最快的是浪溅区,其次是潮差区,再次是浪溅区以上(4-10m)的大气区段,而海水中和海底泥土中,腐蚀速度反而是最小的。
图9-1钢桩在海水环境中不同区段腐蚀速率分布示意图
用“水线腐蚀”可以解释浪溅区、潮差区腐蚀严重的道理,而水腐蚀速度小可以如下理
解:我们知道,腐蚀需要几个条件(上面已有讲述) ,其中之一就是需要氧气的参与。
大气中大约含有 21%的氧气,而在水中,溶解氧的量相对来说就低了很多。搅动的海水
(深度 0-20m)含氧可以达到饱和状态,其含量只有 5-10mL/L。更深的水,其氧含量
更低。 由于氧的缺少, 腐蚀反应就快不起来,这就是深水中腐慢的原因。虽然海水中含有大量盐份,但在水下部分的腐蚀速度仍然是较小的。 钢桩处在潮差、特别是飞溅区,这里氧的供给是充足的,由于干湿交替,盐份被浓缩,又有足够的水分参与,腐蚀条件最为充分,因此,腐蚀速度也就最快。 可见,氧气在腐蚀过程中起着重要、乃至关键作用。为了进一步描述氧的作用,下面再就图 9-2进行解释。该图描述了钢在不同浓度盐水中的腐蚀速率。按常规的想法,盐的浓度越高,似乎钢的腐蚀速度越快,其实不然。为什么高浓度的盐水中,钢的腐蚀速度反而低下来了?主要是随着盐浓度的提高,溶解氧的浓度下降,因此腐蚀速度也伴随下降了。由图 9-2 可以看出,在通常大气条件下,3-6%的 Nacl 水溶液的腐蚀性是最强的。 一般做腐蚀试验, 常用 3-5%的Nacl水溶液是有道理的。海水含盐量为 3-3.5%,因此具有强腐蚀性。