海水噴泉潛水泵常用不銹鋼材料的海水腐蝕初探

吳永忠 李明德 林坤茂（廈門海源泵業有限公司，福建 廈門 361100）

海水噴泉潛水泵常用不銹鋼材料的海水腐蝕初探

吳永忠 李明德 林坤茂（廈門海源泵業有限公司，福建 廈門 361100）

通過海水工況實際運行，獲得了海水噴泉潛水泵常用不銹鋼材料的關鍵件在廈門和三亞海域全浸區固定安裝的腐蝕結果，分析了其腐蝕行為。2205和904L比316L耐腐蝕性能更強，2507具有更好的耐蝕性。三亞海域比廈門海域海水對不銹鋼具有更強的腐蝕性。

海水；噴泉潛水泵；腐蝕；不銹鋼

伴隨噴泉行業高速發展，涌現出一大批噴泉潛水泵生產企業，淡水噴泉潛水泵已經比較成熟和完善。但是，對于海水噴泉來講，國內企業生產的高質量海水噴泉潛水泵較少。海水中有大約3.5%的含鹽量，對噴泉潛水泵具有很強的腐蝕性。因此，研究海水腐蝕的原理，并根據這些原理找到相適應的耐腐蝕的材料并驗證試驗，就顯得極其重要。

1 海洋環境對腐蝕的影響

1.1 鹽度

海水含鹽量較高，水中的含鹽量直接影響水的電導率和含氧量，隨著水中含鹽量的增加，水的電導率增加但含氧量卻降低。海水中的鹽度并不和NaCl的行為相一致，這是因為所含鈣、鎂離子可以在金屬表面析出碳酸鈣和氫氧化鎂的沉淀，從而給金屬提供一定的保護。水解時絡合物產生氫離子，提升了海水的酸度及加深了金屬的局部腐蝕。

1.2 電導率

海水不僅有大量鹽分，且所含鹽類幾乎都是電離狀態，因此海水能作為一種導電良好的電解質。研究表明：隨著電導率的增大，微觀電池腐蝕和宏觀電池腐蝕都將加速。

1.3 溶解氧

海水溶解氧的含量越多，金屬在海水中的電極電位越高，被海水腐蝕的能力也越大。然而對于鋁和不銹鋼金屬來說，當接觸氧氣時，金屬表面會和氧氣發生化學反應，變成一個具有防護功能的氧氣膜，保護不被氧氣所腐蝕。

1.4 酸堿度

通常情況下，當海水含有的酸堿度越高時，對金屬物質腐蝕速度可以進行放緩。然而海水中含有的酸堿度含量低于氧氣含量對金屬物質的腐蝕程度，雖然海洋表層海水酸堿度比深層海水高，但由于表層海水的含氧量要遠比深海要多，因此海洋表層海水的腐蝕能力遠比深層海水要強，這與實際的實驗結論是一致的。

1.5 物理因素

同時，有一些物理現象也會增加金屬物質的腐蝕速度，例如流動速度、海潮、光照以及熱度等。當海水流動的速度較快時，對金屬的沖擊性和覆蓋面也較多，會加快金屬物質的腐蝕能力。海洋表層的海水中會接觸到很多的氧氣和鹽分，對于金屬物質的腐蝕能力也是非常巨大的。所以，在海洋水花被浪潮擊落的地方對金屬物質的腐蝕力度是非常大的，在陸地上，當空氣中熱度增加時，金屬物質的腐蝕力度會增加；然而當處于海洋內部時，隨著溫度的增加，氧氣的分散性會降低，導致金屬腐蝕能力會下降。

2 腐蝕類型

處于海洋環境中，隨著金屬物質結構和性質的差異性，會出現不同類型的腐蝕情況，即均勻腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕、沖擊腐蝕、空泡腐蝕、電偶腐蝕、腐蝕疲勞等。

2.1 均勻腐蝕

該腐蝕形式是指在金屬物質的表面區域腐蝕的速度是相同的，此種腐蝕方法相異于全面腐蝕。該腐蝕形式主要是針對既不屬于陽極也不屬于陰極區域部分。

2.2 點蝕

該腐蝕形式是指在金屬表面的局部區域被腐蝕，而其余區域沒有出現腐蝕狀況的情形。這種腐蝕可能是由于空氣中含有的鹽分或者大氣污染雜質導致的，也有可能是由于金屬結構和性質的原因導致的，例如金屬物質的有異成分、表面凹陷以及保護膜毀損等情況。

2.3 縫隙腐蝕

該腐蝕方式一般出現在海洋深處或者被海潮擊落的地方。一些會和氧氣混合形成保護膜的金屬物質，極易出現縫隙腐蝕現象。所以，不銹鋼和鋁制金屬就極易出現縫隙腐蝕狀況。

2.4 沖擊腐蝕

對于一些特殊的金屬物質例如銅和鋼，極易受到海水流動速度的影響，當海水流動速度較快時，就會增加金屬物質腐蝕的速度和能力。在海水流動速度較快的區域，當夾雜著空氣氣泡時，會更加快速的腐蝕金屬表面，導致金屬保護膜脫落，繼而出現金屬區域的腐蝕。

2.5 空泡腐蝕

在海洋深處，海水的溫度值低于正常水溫的海水容易出現蒸汽氣泡，當海水沖擊這些蒸汽氣泡時會導致氣泡毀損。同時氣泡毀損的同時會產生動力直接破壞金屬表面的區域。當金屬表面被破壞后，就會讓新的金屬表層暴露出來，繼而被海水進一步腐蝕。所以，海水中的蒸汽氣泡腐蝕不僅會造成金屬物質物理結構毀損，也會進一步出現腐蝕情形。

2.6 電偶腐蝕

海水極易具有導電性，當兩種不同性質的金屬同時處于海洋內部時，就會導致二者之間產生相互之間的腐蝕。

2.7 腐蝕疲勞

當某一金屬物質一同受到外界環境腐蝕和疲勞腐蝕時就會出現腐蝕疲勞現象。當金屬物質受到環境腐蝕和疲勞腐蝕時腐蝕的速度和效果，會遠遠高于單獨金屬物質的腐蝕情況。

2.8 應力腐蝕

當金屬物質受到應力作用和腐蝕材料的同時腐蝕時極易出現金屬表面破裂情形的發生，這種現象稱為應力腐蝕。該腐蝕情形是電化學和應力機械破壞互相促進裂紋的生成和擴展的過程。

3 試驗方案

3.1 試驗材料

試驗零件為海水潛水泵電機上端蓋，過往的腐蝕數據統計，電機上端蓋和電機筒的連接端面最易發生縫隙腐蝕。材料為4種不銹鋼，均經過固溶處理，他們的牌號、化學成分、組織結構和耐蝕當量PRE[耐蝕當量PRE=%Cr+3.3%Mo+k%N，K值=16(雙相不銹鋼)、K值= 30(奧氏體不銹鋼 ）]見表1。連接端面表面磨光，粗糙的Ra為0.8μm。

3.2 試驗方法

實際工況運行試驗，基本參照《GB 5776-86 金屬材料在表面海水中常規暴露腐蝕試驗方法》、《GB/T16545-1996金屬和合金的腐蝕 腐蝕試樣上腐蝕產物的清除》消滅腐蝕材質，計算重量并核算腐蝕效率，部分腐蝕情況依據GB/T18590-2001金屬和合金的腐蝕 點蝕評定方法》，并進行具體數據核算。蓋茨試驗效果通過腐蝕速度、點腐蝕深度以及縫隙腐蝕深度等數據進行顯示。

表1 試驗不銹鋼的化學成分、耐蝕當量

表2 試驗環境

表3 試驗材料在全浸區的腐蝕結果

3.3 試驗環境

海水潛水泵運行腐蝕試驗在海水全浸區進行，正常工況運行，地點分別在廈門和三亞兩地，廈門試驗點位于廈門市大嶝島陽塘村，屬典型的亞熱帶海洋氣候， 具有海生物旺盛和部分材料出現特殊腐蝕現象等特點。三亞市海水運行腐蝕試驗在崖城鎮，具有鹽度較高，海生物多樣旺盛等特點，見表2。

4 試驗結果

兩個試驗點試驗周期均為2年，試驗結果見表3。從腐蝕后的外觀看，四種不銹鋼金屬物質在海水中受到腐蝕的情形主要是點腐蝕和縫隙腐蝕兩種，而且縫隙腐蝕能力遠高于點腐蝕能力。

海洋生物會依附于金屬物質上，試驗完成之后，廈門海洋內的海水潛水泵外表面不銹鋼上生長了網紋藤壺、翡翠貽貝、石莼、石花菜等；三亞全浸區海水潛水泵表層區域會附有很多淤泥，在其中含有大量的海洋生物，例如貝殼、小蟲、海藻等，不僅包括這些附著的海洋生物還包括形成的腐蝕產物，將這些附著物去除，能夠發現這些附著物下方有被腐蝕形成的小坑，很多的牡蠣、藤壺緊密附著在泵的外表，難以去除，他們的小面沒有發生腐蝕。從表3的腐蝕數據看2205、904L、2507在廈門和三亞全浸區均表現出優異的耐腐蝕性能，316L的耐腐蝕性能相對較差。

5 試驗結果分析

從不同海水試驗點看，不銹鋼金屬物質在三亞海洋區域中腐蝕力度遠高于在廈門海洋中腐蝕力度，主要原因是不銹鋼金屬物質的性質以及三亞、廈門各自海洋區域含量的差異性導致的。其一，三亞海洋區域的含鹽分要遠高于廈門區域，海水中的氯離子能破壞金屬表面的氧化膜,使金屬的局部腐蝕加強。第二，三亞海域年平均海水溫度高于廈門海域，對應在海水在較為穩定的金屬物質，當熱度不斷加強時，金屬物質的保護膜就會被破壞，極易出現點腐蝕和縫隙腐蝕的情形。其三，三亞海洋區域海生物附著比廈門嚴重，對不銹鋼容易誘發局部腐蝕。

6 結 語

在海水環境中，這四種不銹鋼物質極易受到點腐蝕和縫隙腐蝕影響，同時出現腐蝕的時間和情形與不銹鋼的物質特性具有緊密的關聯性2205和904L 在這兩個海域耐蝕性能相當，2205和904L比316L耐腐蝕性能更強，2507具有更好的耐蝕性，同種不銹鋼在三亞海域比廈門海域腐蝕更嚴重。

[1]侯保榮等．海洋腐蝕環境理論及其應用[M]．北京:科學出版社,1999

[2]夏蘭亭，黃桂橋，張三平等．金屬材料海洋腐蝕與防護[M]．北京:冶金工業出版社,2003

The seawater corrosion behavior of conventional stainless steel material used in seawater fountain submersible pump was studied

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 Sanya waters,Stainless steel is more easy to corrode than in Xiamen sea area．

seawater；fountain submersible pump；corrosion；stainless steel

TG172．5

B

1003-8965（2017）03-0057-02