海洋环境中,我们的管道正在接受哪些因素的考验?
2017-07-25 10:38:57
作者:本网整理 来源:腐蚀与防护
在腐蚀工程中,海水是需要被讨论环境中最重要的因素,而其中最容易引起问题的就是用于输送石油、气体的管道。那么现在,就让我们一同了解一下一些能够引起海水中金属发生腐蚀的重要因素吧。
海水腐蚀中的三大重要因素
1. 氯离子浓度
盐水中所含有的氯离子在海水中也是腐蚀性最强的物质之一。水中的氯离子浓度一般被称为盐度。海水中的盐度值会受水的太阳蒸发率,水中的沉淀物和由淡水和空气循环造成的稀释影响程度而不同,一般会在3.1%至3.8%这个质量百分率浓度范围内浮动变化。
海水中氯离子具有的腐蚀性可通过以下三方面进行解释:
氯离子可与溶液中的亚铁离子发生反应生成氯化亚铁,具体化学反应如下:
Fe = Fe2+ + 2e-
Fe2+ + 2 Clˉ = FeCl2
生成的氯化亚铁可以同溶解氧发生反应生成氧化铁和氯化铁,氯化铁可作为氧化剂提高一般腐蚀和点状腐蚀的发生速率。铁离子能改变腐蚀电位值,使其高于点蚀电位或击穿电位,从而引起更加严重的腐蚀。
在点状腐蚀中,氯离子被称为“具有强攻击性的阴离子”,其能够引起并促使点蚀的发生。氯离子能够穿过钝化膜增加点蚀的发生几率。此外,氯化物也能够通过自身催化过程加剧点状腐蚀的影响。
值得注意的是,静水的存在是点状腐蚀是否会发生的必要条件,也就是说,在表面具有流动水存在的区域发生点蚀的几率会相对较小。
溶解氧也是影响海水腐蚀性的另一个重要因素;氯化物的浓度能够影响氧气的溶解度。氯化钠溶液中氧气能达到的最大溶解度为0.035,如下图所示:
通过观察上述图表,我们能了解氯离子浓度和溶氧浓度分别在达到何种数值时才会造成最大的腐蚀速率。
2. 氧气
由于海水的pH值一般在7.5至8.5范围间,因此主要的阴极反应为氧化还原反应。实际上,溶解氧会对海水中的金属腐蚀速率具有巨大影响。
由海浪对海水产生的搅动会增加海水中的氧浓度,而温度作为另一个影响因素会产生两种相反效应。
首先,温度能影响溶解氧的溶解度及其扩散率。海水中氧气的扩散率会随海水温度的上升而提高。腐蚀速率也会由于阴极氧化还原反应中极限电流密度的提高而增加。
但在高温情况下,海水中的氧溶解度会下降并相应降低腐蚀速率。总的来说,在盐水中氧的扩散率相比其溶解度更易受温度的影响。
此外,盐浓度也会影响溶解氧的浓度。一般来说,在溶解盐含量为3.5%的氯化钠溶液中氧浓度最高。
3. 温度
温度能够对活化极化和浓差极化造成影响,这两种极化均能提高大部分类型腐蚀的腐蚀性。例如,海水中的钢铁腐蚀,温度每升高1度,其腐蚀就很增加2%到4%。因此,热带地区发生的海水腐蚀要比北极区的更为严重。
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