海边盐雾环境----怎样避免金属腐蚀
盐雾中的主要成分为NaCl,而NaCl 的溶液中是以Na+和Cl-的形态存在的,由盐雾技术研究的“集成电路的可靠性试验”得知盐雾的沉积率与Cl-的浓度成正比关系。
所以在含盐浓度高的海边,其沉积率也很大,高浓度的盐雾自然成为NaCl 溶液的载体。
盐雾的腐蚀,通过试验可以知道,盐雾的腐蚀作用受到温度和盐业浓度的影响,当温度在35 摄氏度,盐液浓度在3%时其对物体的腐蚀(化学反应)作用最大。盐雾中高浓度的(NaCl)迅速分解为Na+离子和活跃的Cl-离子与分子式很活跃的金属材料发生化学反应生成强酸性的金属盐,其中的金属离子与氧气接触后又还原生成较稳定的金属氧化物。
由于高浓度的盐含量,海边地区常常面临着严峻的腐蚀问题。不论该地区是离海水很近,经常受到海水喷溅,还是偶尔受到潮汐的汹涌,材料的快速腐蚀都是相当令人担心的问题。紧邻海水的建筑物、栏杆、灯柱、雕塑面临的腐蚀风险包括外观的过早损伤及彻底的结构失效等等。
研究大气腐蚀的专家已经全面研究了沿海地区腐蚀的影响因素,但是设计师们通常不了解这些研究,或者不知道如何把研究成果运用于设计项目中。此外,关于材料腐蚀性能以及海盐能漂移到离海岸线多远的内陆等方面还存在一些错误的观念。这篇文章帮助设计师判断沿海地区的腐蚀状况,并用案例来说明相关材料的性能。
腐蚀发生的条件是,材料的表面肯定要被电解质弄湿,电解质就是一种能导电的水溶液。材料表面经常性地被弄湿与其腐蚀率之间有直接的相关关系,并,盐会增加水导电的能力并加速腐蚀过程,盐还能破坏某些金属表面形成的保护性氧化物。例如,经常性地暴露于含盐环境会破坏金属铝的防护层。
引发腐蚀所必需的湿气,可来自于雨水、雾甚至是空气中的水蒸气(湿)。大雨或者雷暴雨可帮助去除潜在的有害沉积物,而盐含量较高的小雨反而会由于潮湿气的增加和盐含量的增加而加剧腐蚀。在表1 所示的临界湿度和温度组合条件下,材料表面的盐开始吸收水分,并形成腐蚀性氯化物电解质溶液。一个地区的天气情况数据有助于确定盐被温度和湿度条件激活的频率、盐雾是否存在以及沿海的降雨形式。
表1海盐和除冰盐开始吸收水分形成腐蚀性氯化物溶液时的
温度和湿度水平
温度 |
临界湿度 |
||
℃ |
氯化钠 |
氯化钙 |
氯化镁 |
25 |
76% |
30% |
50% |
10 |
76% |
41% |
50% |
0 |
- |
45% |
50% |
盐对水分的吸收延长了腐蚀发生的时间,增加了污染物和颗粒物的腐蚀性。粗糙的表面会造成较高的腐率,因为粗糙的表面聚积更多的腐蚀性表面沉积物并使潮湿气长时间地停留。所以,在沿海腐蚀性环境中,最好采用表面光滑的材料,设计上要便于雨水冲刷,并/或制定人工清洗计划。
当建筑物非常接近盐水时,建筑物稍高一些的部位和直接受海风吹拂的部位一般腐蚀率最高。为了说明高度的影响,将碳钢试样放置于距离弗罗里达州卡那维尔角海岸55 米(180 英尺)处。样品在地面和距地面18 米(60 英尺)高处年腐蚀率分别是0.131 和0.165毫米(5.2和6.48 密耳),而在距地面9 米高处(30 英尺)的年腐蚀率比地面处高3 倍(0.44 毫米/17.37 密耳)1,2。发生腐蚀最严重的部位的高度,随着海岸线形状,风速和地面和水温度的不同而不同。
苛刻的沿海环境
连接固定316 不锈钢梯子和栈桥的镀锌钢螺栓以较高的腐蚀率
发生腐蚀。螺栓的失效会导致原本未受损的梯子在使用中失效。
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