通过海水上况实际运行,获得了海水喷泉潜水泵常用不锈钢材料的关键在厦门和三亚海域全浸区固定安装的腐蚀结果,分析了其腐蚀行为。2205 和904L比316L耐腐蚀性能更强,2507具有更好的耐蚀性。三亚海域比厦门海域海水对不锈钢具有更强的腐蚀性。
Abstract:From the seawater actual operation conditions, we obtain the corrosion result of conventional stainless steel,especially the key component,which is used in the seawater fountain submersible pump,and analyzed its corrosion behavior. in two different full immersion area: Xiamin and Sanya sea.Our result shows that 2205 and 904L has better corrosion resistance than 316L. While,2507 shows the best among them. Conclusion indicates that,in Sanyawaters ,Stainless steel is more easy to corrode than in Xiamen sea area.
关键词:海水;喷泉潜水泵;腐蚀;不锈钢
Key words:seawater; fountain submersible pump; corrosion; stainless steel
引言:伴随喷泉水景喷泉设备配件行业,经过近几十年的高速发展,涌现出一大批喷泉潜、水泵生产企业,各种形式的喷泉潜水泵应用于水池喷泉、旱喷泉,再到江河湖泊的大型水景喷泉中,从技术方面谈喷泉水景潜水泵已经比较成熟和完善。但是,对于海水喷泉来讲,国内企业生产的高质量海水喷泉潜水泵较少。占地球表面积约71%的是海洋,我国幅员辽阔,大陆海岸线长达1.8万公里,开发沿海经济对我国国民经济具有重大战略意义。随着我国海洋开发以及海上丝绸之路建设的加快,海洋喷泉将迎来重大发展机遇。海水中有大约3. 5%的含盐量,对喷泉潜水泵具有很强的腐蚀性。因此,研究海水腐蚀的原理,并根据这些原理找到相适应
喷泉设备耐腐蚀的材料并验证试验,就显得极其重要。厦门海源泵业有限公司早在2003年开始研发海水潜水泵,通过多年对多种不锈钢材质海水潜水泵在沿海各典型海域进行实际工况耐腐蚀试验,积累了丰富的耐海水腐蚀喷泉潜水泵方面的经验,确保了2万多台海水潜水泵正可靠运行在黄海、东海、南海海滨。
1.海洋环境对喷泉设备配件腐蚀的影响
1.1盐度
海水含盐量较高,水中的含盐量直接影响水的电导率和含氧量,随着水中含盐量的增加,水的电导率增加但含氧量却降低。海水中的盐度并不和NaCl的行为相一致,这是因为其中所含的钙离子和镁离子,能够在金属表面析出碳酸钙和氢氧化镁的沉淀,对金属有一定的保护作用。 海水中的氯离子能破坏金属表面的氧化膜,并能与金属离子形成络合物,后者在水解时产生氢离子,使海水的酸度增
大,使金属的局部腐蚀加强。
1.2电导率
海水中不仅含盐量高,而且其中的盐类几乎全部处于电离状态,这使得海水成为一种导电性 良好的电解质。这就决定了海水腐蚀过程中,不仅微观电池腐蚀的活性大,同时宏观电池的活性也大。研究表明:随着电导率的增大,微观电池腐蚀和宏观电池腐蚀都将加速。
1.3溶解氧
海水溶解氧的含量越多,金属在海水中的电极电位越高,金属的腐蚀速度越快。但对于铝和不锈钢一类金属喷泉设备配件, 当其被氧化时,表面形成一薄层氧化膜, 保护金属不再被腐蚀,即保持了钝态。
1.4酸碱度
一般来说, 海水的PH升高,有利于抑制海水对钢铁的腐蚀。但是海水PH远没有含氧量对付腐蚀的影响大,尽管表层海水PH比深层海水高,但由于喷泉设备配件表层海水中的植物光合作用,含氧量远比深处海水高,所以表层海水的腐蚀性远比深层海水要强,这与实际的实验结论是一致的。
1.5物理因素
除此之外还有其他物理因素,如流速、潮汐、温度等。海水对金属的相对流速增大时,溶解氧向阴极扩散得更快,使金属的腐蚀速度增加:靠近海面的大气中有多量的水分和盐分,又有充足的氧,对金属的腐蚀性比较强均高潮线上面海水浪花飞溅到的地方(飞藏区), 金属表面经常外:
因此,在平情况下,腐蚀最为严重:水温升高,会使腐蚀加速。但是温度升点
潮湿多氧的的溶解度降低,使腐蚀减轻。氧在海水中
2.腐蚀类型
喷泉设备在海洋环境中的金属构件,腐蚀类型主要有均匀腐蚀、点蚀、缝陳腐蚀、冲击腐蚀、空泡腐蚀、电偶腐蚀、腐蚀疲劳等,这些腐蚀类型往往与结构设计或其他因素有关。
2.1均匀腐蚀
均匀腐蚀是指在金属表面几乎以相同的速度所进行的腐蚀,这与在喷泉设备配件金属表面上所产生的任意形成的全面腐蚀不同。均匀腐蚀般发生 在阳极区和阴极区难以区分的地方。
2.2点蚀
喷泉设备金属和喷泉设备表面局部区域内出现的腐蚀称为点蚀,表面的其余部分则往往无任何明显的腐蚀。暴露在海洋大气中的金属上的点蚀,可能是由分散的盐粒或大气污染物引起的,表面状态或冶金因素,如夹杂物、保护膜的破裂、偏析和表面缺陷,也
能引起点蚀。
2.3缝隙腐蚀
缝隙腐蚀通常在海水全浸区或者在浪花飞溅区最严重. - 般靠氧来维持钝态的材料,在海水中都有对缝隙腐蚀敏感的倾向。喷泉设备配件不锈钢和某些铝合金对缝隙腐蚀较敏感。
2.4冲击腐蚀
许多金属如铜和钢对海水的流速很敏感,当速度超过某一临界点时, 便会发生快速的侵蚀。在油流情况下,常有空气泡卷入海水中,夹带气泡的高速流动海水冲击金属表面时,保护股被破坏金属受到局部腐蚀。
2.5空泡腐蚀
低于海水温度下的海水蒸汽压,海水就会沸腾,形成蒸汽泡,当海水向下流到某处时汽泡又会重新破裂。这些蒸汽泡的破裂而造成的反复砰,促成金属表面的局部压缩破坏。金属碎片脱落后,新的活化金属便暴露在腐蚀性的介质中,因此,
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海水中的空泡腐蚀造成的喷泉设备金属损坏通常使金属既受机械损伤,又受腐蚀损坏。该类腐蚀多呈蜂窝状形式。
2.6电偶腐蚀
海水是一种强电解质,两种不同金属相连接并暴露在海洋环境中时,通常会对喷泉设备产生严重的电偶腐蚀。
2.7腐蚀疲劳
同时经受环境腐蚀和疲劳的综合效应称为腐蚀疲劳。金属结构受到环境腐蚀和循环载荷的同时作用所引起的损伤,往比它们分 别单独作用所引起的损伤相加要严重得多。
2.8应力腐蚀
材料在静应力和腐蚀介质共同作用下发生的脆性开裂破坏现象称为应力腐蚀开裂,简称应力腐蚀。应力腐蚀是电化学和应力机械破坏互相促进裂纹的生成和扩展的过程。
3.试验方案
3.1试验材料
试验零件为海水潜水泵电机上端盖,过往的腐蚀数据统计,喷泉水泵电机上端盖和电机筒的连接端面最易发生缝隙腐蚀。材料为4种不锈钢,均经过固溶处理,他们的牌号、化学成分、组织结构和耐蚀当量PRE见表1。连接端面表面磨光,粗糙的Ra为0.8μm。
3.2试验方法
实际工况运行试验,基本参照《GB 5776-86金属材料在表面海水中常规暴露腐蚀试验方法》、《GB/T16545- 1996金属和合金的腐蚀腐蚀试样上腐蚀产物的清除》去除腐蚀产物,称重并计算腐蚀速率,局部腐蚀参照《GB/T18590-2001金属和合金的腐蚀点蚀评定方法》进行测量试验结果以腐蚀率、点蚀深度和缝隙腐蚀深度表征。
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