海水管道化学介绍

据估计，周围30%的废金属来自腐蚀的金属材料或设备．和海洋环境，毫无疑问，对这个数字作出了重大贡献。

海水的性质使其成为加速金属部件腐蚀的理想介质。因此，暴露于海水的管道被认为是腐蚀损伤的主要候选者。未能防止管道中的海水腐蚀往往可能具有灾难性环境后果．因此，了解管道材料与海水之间的关系至关重要。

海水腐蚀机制

海水腐蚀是两种反应的组合：氧化和减少(也称为a氧化还原反应）。

在反应的氧化一半中，金属原子（M）失去其带负电的电子以采用总体阳性电荷（M +）。这种反应发生在阳极，由下面的反应表示:

M - NE.^-= M^{n +}

在还原反应中，氧气（o₂)和水(H₂O)与金属原子失去的电子结合形成带负电的氢氧根离子(OH)^-）。这种反应发生在阴极．

O.₂+ 2 h₂o + 4e.^-= 4oh.^-

金属离子和氢氧化物离子进一步反应形成不溶性金属氢氧化物腐蚀产物．腐蚀的类型取决于几个因素，包括海水的化学性质，金属的类型和管道暴露在水环境中的方式。(了解更多关于腐蚀电化学：腐蚀中涉及的6个电化学反应．）

以下列出一些暴露在海水中的管道最常见的腐蚀类型。

均匀腐蚀

均匀腐蚀如下所示，均均匀地分布在整个金属表面上。整个表面存在阳极和阴极区域，可以从一个位置移动到另一个位置。

点腐蚀

点状腐蚀是一种类型的局部腐蚀以在材料表面特定区域形成小孔为特征的。它通常是由虚弱的存在引起的屏障保护在底物．烧蚀通常开始小，然后最终成长为几种常见图案中的一种，包括狭窄，深，浅，宽，椭圆形，削弱和水平谷物发作（图1）。

管道中的屏障保护降低与崩溃相关联被动在金属表面由于存在氯化物在海水中。

图1所示。某些类型的点蚀的描述。

缝隙腐蚀

缝隙腐蚀类似于蚀腐蚀，除了在缝隙腐蚀中，电解质主要是停滞不前。换句话说，缝隙腐蚀通常发生在电解质流动的空间中。这些限制空间可能在垫圈，螺栓螺纹和管道的密封。氯化物含量降低坑内pH值对缝隙腐蚀的发生和扩展也起着重要作用。(本文中讨论了这种类型的腐蚀缝隙腐蚀的内部勺是什么？）

电流腐蚀

海洋环境中的管道可以由不同的金属构成。法兰，螺栓，垫圈，焊接等，都可以包括不同的材料。虽然这不是令人关注的原因，在海洋环境中，不同金属之间的接触可以是腐蚀的催化剂。

电流腐蚀通常是由于电化学反应在电解质溶液（海水）存在下两种不同金属之间。差异电极电位在两个金属之间导致电子从更阳极金属行进到更阳极金属。这基本上是由高导电海水驱动的电化学反应。（读避免电偶腐蚀的5种方法．）

影响海水管道腐蚀的因素

海水拥有几种，使其对金属管道有害。下面，我们列出了影响的一些最突出的因素腐蚀速度海水管道。

盐度和电导率

这盐度（即，海水的盐浓度）大于淡水的盐浓度。盐的存在增加使海水成为优异的电力导体，因此是用于电化学驱动腐蚀的理想电解质。电导率增加意味着海水中的腐蚀速率远高于其他环境中的腐蚀速率。

此外，海水中的氯化物也可与被动电影在金属表面，导致薄膜破裂。

溶解氧气

腐蚀速率也直接与溶解氧气内容。溶解氧破坏了金属表面的保护性氢膜，使其易于腐蚀。溶解氧浓度越高，腐蚀速率越快。海水中的溶解氧含量受季节变化、生物活性、盐度和温度等多种因素的影响。

酸碱度

pH值表示溶液中氢离子的浓度。pH值越低，效果越好酸性海水，氢离子的浓度越高。因此，低pH（酸性）水通过为电化学反应提供丰富的氢离子供应来加速管道腐蚀。

图2。与蒸馏水相比，刻度显示pH与氢离子浓度之间的关系。(来源:Wikimedia Commons slow / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/))。

海水的pH值受多种环境因素的影响，包括生物活性、海洋生物的呼吸行为、海洋深度、海水的分解有机物质， 等等。

如何保护管道环境中的管道

虽然海水可能对金属管道有害，但可以实现几种解决方案以控制腐蚀速率。这些措施包括但不限于：

材料选择

应该采取的第一种措施来最小化海洋环境对金属管的影响是合适的材料选择．工程师和承包商应充分评估海洋环境，以确定哪些材料适合，以确保设备的长期和安全运行。理想的材料应该在右侧平衡耐腐蚀性能，机械强度和成本。(这是6测试以测量材料的实力．）

另外，还应仔细评估异种金属的配对，以确保未创建电抗腐蚀的条件。

表面处理

表面处理，顾名思义，就是在管道表面涂上一种介质以防止腐蚀或减缓腐蚀速率。表面处理方法，如涂层或金属电镀，形成保护屏障这防止了导致腐蚀的试剂与金属基材接触。

阴极保护

阴极保护(CP)涉及将管道与另一种金属耦合以迫使管子成为电化学电池中的阴极。连接到管道的金属成为阳极，优先牺牲自身以保存管道损害腐蚀过程。牺牲的金属也被称为a牺牲阳极．

最后的想法

负责海水环境中管道腐蚀的化学反应主要是电化学本质上。所得腐蚀的类型和速率取决于若干因素，包括盐度，导电性，pH和溶解氧水平。

虽然海水可能对金属管道特别咄咄逼人，但可以提出具体措施，以确保管道基础设施在给定的海洋环境中安全有效地运作。