Морская вода

Протекание коррозионных процессов в морской воде зависит от свойств материала, подвергающегося разрушению, и природы химической среды — морской воды. Последняя в значительной степени определяется биохимическими процессами, протекающими в толще воды и иа поверхности корродирующих объектов, которые обычно становятся местом обитания некоторых растительных и животных организмов морей и океанов.

Коррозию металлов в морской воде можно классифицировать по зонам: в надводной зоне (атмосферная), в зоне периодического смачивания, в зоне прилива и отлива, в подводной зоне и морском грунте.

Данные о скорости коррозии малоуглеродистой стали в этих зонах [16] приведены на рис. 3.1. Коррозия в надводной зоне протекает по механизму атмосферной коррозии в присутствии хлоридов и других солей. В зоне периодического смачивания наблюдается максимальная скорость коррозии, она протекает в постоянно возобновляющейся пленке воды, благодаря чему увеличивается подвод кислорода к металлу, и, следовательно, облегчается протекание катодного процесса. Увеличению скорости коррозии в этой зоне способствует и механическое действие волн, которое обусловливает образование рыхлых легко смывающихся продуктов коррозии, не оказывающих защитного действия.

Действие периодического смачивания на металлы зависит от частоты смачивания и вида металла. По экспериментальным данным, при смачивании углеродистой стали 0,5 н. раствором NaCl с частотой 12 раз/ч скорость коррозии возрастает в 40 раз по сравнению со скоростью коррозии, наблюдавшейся при погружении образца стали в этот электролит. Для алюминия и сплава Д16Т действие периодического смачивания много слабее, что связано со способностью этих металлов к пассивации при увеличении подвода кислорода.

В подводной зоне коррозия зависит от глубины, на которой находится конструкция. По данным '[17], даже на больших глубинах в Атлантическом океане кислорода достаточно для протекания коррозионных процессов.

Рис. 3.J. Скорость коррозии малоуглеродистой стали в различных зонах:

I — морская атмосфера; I! — зона периодического смачивания морской водой; /// — зона прилива и отлива; JV— подводная зона; V — ГруНТ

В морском грунте скорость коррозии зависит от содержания в нем солей. Вследствие слабого подвода кислорода              возможно

развитие щелевой коррозии и возникновение пар дифференциальной аэрации.

Агрессивность морской воды определяется общей минерализацией и химическим              составом

морской воды. Общая минерализация морской воды колеблется в сравнительно узких пределах, а химический (ионный) состав морской воды довольно постоянен.

Морская вода — это коррозионная среда, обладающая высокой удельной электропроводностью — 2,5—3 См/м. Содержание растворенного кислорода в водах морей различно и обычно колеблется в пределах 7- IO-4—9- IO-4%.

В морской воде или в пленке влаги, содержащей растворенные соли морской воды, коррозионный процесс стали протекает с кислородной деполяризацией.

Наряду с первичными процессами электрохимической коррозии возможно протекание вторичных процессов, в результате которых на поверхности металла образуются пленки труднорастворимых продуктов коррозии, например гидроксида железами), который, взаимодействуя с растворенным в воде кислородом, образует еще более труднорастворимый осадок — гидроксид железа (III). В результате дальнейших превращений этих соединений образуется ржавчина состава FeO-Fe2O3- •пН20.

Продукты электрохимических процессов взаимодействуют также с ионами Ca2+ и Mg2+ с образованием осадков CaCO3 и Mg(OH)2.

Труднорастворимые продукты коррозии и образующиеся осадки затрудняют диффузию кислорода к стальной поверхности, поэтому коррозия стали и сплавов уменьшается во времени.

Однако в морской воде невозможно, сохранить в пассивном состоянии углеродистые, легированные, конструкционные стали, а также некоторые коррозионностойкие стали из-за присутствия в морской воде значительного количества хлорид- и сульфат-ионов, которые разрушают защитные оксидные пленки и образуют комплексы с ионами железа, активизируя анодный процесс электрохимической коррозии.

С повышением температуры скорость коррозии в морской воде растет, что обусловлено увеличением скорости электрохимической реакции и снижением омического сопротивления электролита, а также интенсификацией конвективных потоков, приводящей к ускорению процессов диффузии растворенного кислорода в воде. Установлено, что повышение температуры электролита с 20 до 40 0C приводит к интенсификации коррозионных процессов примерно в 2 раза. При росте температуры выше 80 °С преобладающее действие начинает оказывать снижение растворимости кислорода в морской воде, в результате чего скорость коррозии начинает уменьшаться.

Повышение температуры приводит к нарушению известково-карбонатного равновесия и образованию накипи, которая вместе с продуктами коррозии затрудняет диффузию кислорода к катодным, участкам. Однако в присутствии большого количества хлорид-ионов осадок на отдельных участках может терять свои защитные свойства, что приводит к развитию язвенной коррозии.

На протекание процесса коррозии оказывает также влияние скорость потока морской воды. Так, с увеличением скорости потока морской воды от 0,35 до I м/с при 60 0C скорость коррозии стали Ст. 3 возрастает с 0,65 до 1,90 г/(м2-ч). Наиболее резкое увеличение скорости коррозии наблюдается при изменении потока с ламинарного на турбулентный, когда происходит и кавитационно-эрозионное разрушение.

Скорость коррозии в морской воде может возрасти в десятки раз, если на металле остается окалина, которая является катодом, имеющим более положительный потенциал, чем потенциал основного металла. В случае большой катодной поверхности, покрытой окалиной, и сравнительно малой поверхности анодных участков, свободных от окалины, в местах с удаленной или поврежденной окалиной происходит усиленное растворение металлов.

Высокая электропроводность морской воды создает благоприятные условия для работы макропар в случае контакта двух металлов или сплавов. Обрастание металла водорослями и другими микроорганизмами влияет на протекание коррозии. Так, вследствие затрудненности подвода кислорода к поверхности стали из-за обрастания общая коррозия может уменьшиться, а из-за увеличения мощности пар дифференциальной аэрации под слоем обрастания развивается язвенная коррозия.