海洋環境鋼結構焊接接頭腐蝕與防護工藝研究進展

李川，劉正濤，陳大軍，付揚帆

（1.海軍裝備部駐廣州地區軍事代表局，重慶 400000；2. 西南技術工程研究所，重慶 400039）

海洋資源豐富，世界各國為爭奪海洋資源、搶占制海權，均大力發展海洋力量，船舶、海上平臺等海洋裝備的數量和規模都在快速增長。這些裝備中，鋼質構件是最主要的應用形式，海洋腐蝕一直是威脅鋼結構使用安全性和使用壽命的重點問題。此外，焊接是鋼結構中最常用的連接方式，可以保證工程構件的結構穩定性，但接頭焊縫不僅是整個構件力學性能最薄弱的地方，同時也是鋼結構在海洋環境下腐蝕最嚴重的部位，焊縫腐蝕失效帶來的危害不可忽視。因此，焊接接頭的腐蝕與防護問題成為海洋裝備健康、可持續發展過程中面臨的重點問題。本文分析了鋼結構焊接接頭在海洋環境中的腐蝕特性，綜述了國內外學者在不同海洋腐蝕環境下焊接接頭腐蝕機制及影響因素的研究成果，并總結了焊接接頭主要的腐蝕防護方法，對提高海洋裝備使用安全性和使用壽命有較為重要的借鑒意義。

1 海洋環境焊接接頭腐蝕特性分析

1.1 海洋腐蝕環境特點

海洋環境是腐蝕極為惡劣的自然環境之一，主要原因在于海水中含有大量穿透力極強的Cl-，很容易穿透金屬表面的鈍化膜等，同時海水中還含有充足的氧氣、顆粒有機物以及種類繁多的微生物，共同構成了復雜的腐蝕性電解質環境[1]。海洋環境沿垂直方向可分為海洋大氣區、浪花飛濺區、潮差區、海水全浸區和海底泥土區等5 個腐蝕區域，各區域之間構成的腐蝕環境因素存在較大差異。如陰陽離子組成及含量、含氧量、溫度、pH 值、海洋生物等[2]。其中，海洋大氣區中的腐蝕介質主要含有水蒸氣、O2、N2、CO2、SO2以及懸浮于其中的氯化鹽和硫酸鹽等，環境條件表現為濕度大、鹽分和溫度高，存在明顯的干濕循環效應。浪花飛濺區是海洋環境中腐蝕最嚴重的區域，鋼結構在該區域不僅受到海水劇烈沖擊，而且在與海水的周期性接觸下，干濕交替頻繁，水膜停留時間長，大量的Cl-、氧氣等構成的電解質加速了金屬腐蝕速率。潮差區與浪花飛濺區相比，海水沖擊較弱，但也隨海水漲落呈現干濕交替，漲潮時金屬被含氧量充足的海水浸沒，從而受到海水和海浪的共同作用；退潮時金屬露出海面，表面附著的水膜以及海洋生物可造成氧濃差電池，因此該區域的腐蝕也很嚴重。海水全浸區中的金屬全部浸泡在海水中，受到海水中高含氧、高含Cl-腐蝕介質的直接作用，以及海水流動、海水溫度變化和微生物附著的共同影響，使海水全浸區成為金屬腐蝕的重點區域之一。海底泥土區主要由海底沉積物和微生物組成，雖然該區域氧含量較低，但由于海底沉積物具有含鹽度高、電阻率低的特點，加上微生物呼吸產生大量的腐蝕性氣體（如NH3、H2S）等構成了良好的電解質環境，均會加速金屬腐蝕[3]。海洋腐蝕環境具有影響因素復雜，腐蝕破壞性強，且不可人為干預等特點，對海洋環境中服役的裝備鋼結構造成極大的腐蝕破壞威脅。

1.2 焊接接頭結構特點及腐蝕特性

焊接接頭通常由焊縫區、熱影響區、母材區組成，其中焊縫區是焊接熱量輸入的中心區域，該區域材料發生了劇烈的晶體結構變化、元素擴散，甚至發生了相變，形成新的金屬間化合物，組織結構相較于母材發生了較大轉變。熱影響區受到低于液相線焊接溫度的熱影響，主要發生回復或再結晶，晶粒尺寸會發生一定程度的增大或減小，但物相一般不發生轉變。母材區則保持初始狀態，成分組織分布較均勻。因焊接接頭不同區域之間的化學成分/微觀組織結構等存在較大差異，導致各區域之間電化學電位不同，在局部區域內形成了腐蝕原電池。當其處在電解質環境中，將構成復雜的多極電化學體系，其中低電位的陽極區優先發生腐蝕，而高電位的陰極區受到保護，即為電偶腐蝕。隨著各區域的電位差增大，電偶腐蝕傾向也隨之增大[4-5]。此外，焊接接頭內的殘余應力、氣孔、裂紋等焊接缺陷和優先腐蝕區（如焊縫點蝕）在腐蝕介質和外力共同作用下，將誘發應力腐蝕開裂和疲勞腐蝕斷裂等破壞[6]。因此，焊接接頭的焊縫區/熱影響區是整個焊接構件防腐蝕的薄弱點，當接頭部位發生了優先腐蝕破壞，將威脅到整個焊接構件的使用壽命和使用安全性。

2 焊接接頭海洋腐蝕行為

海洋裝備中，焊接結構應用廣泛，在多樣性的海洋腐蝕性電解質溶液和海水流動沖刷等共同作用下，會加劇焊接接頭以電偶腐蝕、應力腐蝕和腐蝕疲勞為主的腐蝕行為。當焊接構件無防護措施時，焊縫區域將發生嚴重的優先腐蝕破壞，最終導致構件整體失效。國內外學者針對鋼結構焊接接頭的海洋腐蝕行為做了大量研究，明確了焊接接頭在海洋腐蝕環境下的腐蝕破壞機制，為海洋裝備鋼質焊接結構的腐蝕防護提供了理論依據。

2.1 電偶腐蝕

電偶腐蝕是2 種及以上電化學特性不同的材料在腐蝕介質中因腐蝕電位差構成原電池而發生的一種電化學腐蝕行為。焊接接頭焊縫區、熱影響區在焊接熱作用下發生了化學成分或組織結構轉變，使得各區域之間的電化學性能不一致，形成電位差。若接頭處沒有特殊防護，在海洋等強腐蝕電解質環境中，將構成原電池，發生電偶腐蝕。其中，焊縫區、熱影響區腐蝕電位通常較母材低，作為陽極優先腐蝕，而母材則作為陰極受到保護。Deng 等[7]研究了異種合金鋼焊接接頭分別在模擬海水和模擬生活水中的腐蝕行為，結果表明，海水的腐蝕特性促進了接頭的電偶腐蝕，熱影響區腐蝕電位最低，腐蝕最嚴重，其次是母材和焊縫，并且隨著腐蝕介質溫度的升高，電偶腐蝕增強。Chaves 等[8]在X65 管線鋼焊接接頭的模擬海水腐蝕試驗中同樣發現，熱影響區的腐蝕速率遠大于母材區和焊縫區，并隨著浸泡時間延長，差距逐漸增大，熱影響區的蝕坑深度最大可達到母材區和焊縫區的2 倍。焊縫附近區域的腐蝕電位低是由多方面因素決定的，如組織成分、結構、形態等。Han 等[9]研究發現，316L 不銹鋼焊接接頭焊縫中不均勻分布的第二相粒子和大量α 鐵素體的存在是導致其在3.5%NaCl 溶液中耐蝕性降低的主要原因。此外，電偶腐蝕中陰陽極面積比對各區域的腐蝕速率有較大影響，隨陰陽極面積比增大，陰極和陽極的腐蝕速率都增大，但陽極的增大程度始終高于陰極[10]。焊接結構的焊縫面積遠通常小于母材面積，會形成大陰極小陽極的電偶對，這加劇了焊縫電偶腐蝕的破壞程度。

海洋環境中影響焊接接頭腐蝕速率的因素有Cl-、pH 值和溫度等，其中Cl-半徑較小，容易穿透金屬表面的鈍化膜，繼而引發聚集性點蝕，加速腐蝕速率。Dhanapal 等[11]研究發現，低pH 值和高Cl-濃度的腐蝕環境會加速焊接接頭的電偶腐蝕，并且隨浸泡時間延長，腐蝕速率加快。pH 值持續降低可能還會引起焊接接頭不同區域的電化學陰陽極反轉。Henimingsen 等[12]在研究不同pH 值下碳鋼焊接接頭的電偶腐蝕行為時發現，隨著腐蝕介質中的pH 值減小，電偶對中的陽極由熱影響區改變為母材區，但由于母材面積遠大于焊縫，形成了大陽極小陰極的電偶腐蝕模式，因此母材的腐蝕速率較小。腐蝕環境溫度對電偶腐蝕的影響也較大，通常隨溫度升高，焊接接頭腐蝕電流增大，對電偶腐蝕有促進作用[13-14]。除了以上因素以外，海洋環境中大量的微生物也對焊接接頭的電偶腐蝕起到推動作用。這些微生物通常由各種類型的腐蝕性細菌組成，這些細菌通過與金屬表面接觸、反應后，分泌出胞外聚合物（EPS），在金屬表面形成生物膜，并參與到電化學反應中，最終使得焊接接頭的電偶腐蝕速率加快[15]。

2.2 應力腐蝕

應力腐蝕是在拉應力和腐蝕介質的共同作用下發生的腐蝕行為。焊接接頭中的殘余應力、氣孔、微裂紋等是引發應力腐蝕的潛在隱患，而海水中高含氧、高含Cl-的強腐蝕環境以及海水沖擊等多種因素是導致焊接構件發生應力腐蝕破壞的最主要原因。廖柯熹等[16]采用慢應變速率拉伸試驗方法對比研究了X65 鋼焊接接頭在空氣及模擬淺表海水環境中的抗應力腐蝕性能，結果表明，接頭試樣在模擬淺表海水中的伸長率為 14.6%～15.8%，遠小于在空氣中的22.3%。試樣在空氣中的斷裂為韌性斷裂，而在淺表海水環境中，試樣的斷裂為韌性斷裂與脆性斷裂的混合斷裂。通過計算得出，焊接接頭試樣在模擬淺表海水中的應力腐蝕敏感性指數達到29.1%～34.5%，具有較高的應力腐蝕傾向。主要原因在于，海水中大量的Cl-加劇了焊接接頭的腐蝕速率，導致焊接接頭的斷裂失效風險增加。海水中不同區域的含氧量不同，還會誘發焊接接頭不同的腐蝕機制，應力腐蝕敏感性存在差異。研究表明[17]，在深海環境中，含氧量較低，焊接接頭的陽極氧還原反應受到抑制，但促進了析氫反應，氫滲透到接頭內部，容易產生氫脆或氫致裂紋。接頭腐蝕速率較低，但應力腐蝕敏感性明顯提高，而淺海環境中含氧量高，焊接接頭以陽極還原反應為主，雖腐蝕速率較深海區大，但應力腐蝕開裂的傾向相對較小。因此，無論是深海還是淺海環境中，接頭焊縫處均優先腐蝕，并成為應力腐蝕裂紋萌生和發展的主要區域。Wan 等[18]研究了氫在模擬深海環境下對X65 鋼焊接接頭應力腐蝕行為的影響，結果表明，加氫使接頭變脆，易形成微裂紋，同時還降低了焊縫的腐蝕電位和電荷轉移電阻，在拉應力作用下，極易誘發接頭應力腐蝕開裂。陰極保護是海洋鋼結構常用的腐蝕防護方法，但陰極保護電位對焊接接頭的氫脆敏感性有較大影響。陳祥曦等[19]研究表明，隨陰極保護電位負移，E460 鋼在海水中的氫脆敏感性增大，當陰極保護電位達到-950 mV 時，接頭氫脆系數增加至32.04%，斷口形貌表現出明顯的脆性斷裂特征，增大了其應力腐蝕開裂傾向。但也有研究表明[20]，極負陰極保護電位（-1 200 mV 和-1 400 mV）下的SUS301L不銹鋼焊接接頭在3.5% NaCl 溶液中具有較高的氫原子溶解度和較低的氫脆敏感性，接頭焊縫的應力腐蝕敏感性僅為母材的1/2。因此，在實際工況下，需針對不同材料選擇合適的陰極保護電位范圍，才能最大限度降低焊接接頭的應力腐蝕。此外，環境溫度也會影響焊接接頭的應力腐蝕開裂行為。Fu等[21]研究發現，AISI301L 不銹鋼焊接接頭在3.5% NaCl 溶液中的應力和應變隨溫度的升高而減小。當腐蝕介質溫度低于40 ℃時，焊接接頭的腐蝕機制為陽極溶解；當腐蝕介質溫度高于40 ℃后，氫誘導的應力腐蝕敏感性大大提高，焊接接頭腐蝕機制為陽極溶解和氫致開裂，具有較高的應力腐蝕傾向。以上研究表明，海洋環境會加劇鋼質焊接接頭的氫致應力腐蝕開裂行為，應從減少接頭焊接缺陷、降低氫脆敏感性和選擇合適的陰極保護電位等方面緩解焊接結構的應力腐蝕傾向。

2.3 腐蝕疲勞

腐蝕疲勞是在腐蝕介質和交變載荷的共同作用下發生的腐蝕行為。焊接接頭在海水腐蝕和波浪的循環沖擊作用下，極易誘發腐蝕疲勞破壞。Han 等[22]對比了EH36 鋼焊接接頭分別在空氣、海水和陰極保護等不同環境下的疲勞性能，結果表明，接頭在海水中產生的腐蝕凹坑引起了應力集中，促進了疲勞裂紋的萌生，循環2×106次的疲勞強度較空氣和陰極保護下降了41.3%。陰極保護可以提高接頭的疲勞壽命，但在不同應力范圍內，氫脆對陰極保護下接頭疲勞裂紋擴展的影響不同。試驗表明，陰極保護下接頭試樣的疲勞壽命與空氣中接頭試樣的疲勞壽命之比從64%（Δσ=450 MPa）提高到了93%（Δσ=390 MPa）。其原因是，當循環應力較低時，接頭焊縫處于彈性狀態，削弱了氫脆的影響；當循環應力較高時，氫脆加劇了局部變形區的裂紋擴展，降低了疲勞壽命。腐蝕介質、焊接殘余應力、循環載荷都是引發腐蝕疲勞的重要因素，但在腐蝕疲勞不同時期，影響疲勞裂紋擴展速率的主要因素不同。Xu 等[23]建立了海洋鋼結構焊接接頭腐蝕疲勞裂紋擴展速率預測模型，并分析了海洋鋼結構焊接接頭的腐蝕疲勞裂紋擴展機理。研究得出，在裂紋擴展初期，焊接接頭腐蝕疲勞裂紋擴展速率主要受腐蝕作用控制，而在裂紋擴展后期，循環載荷的影響更大。海洋環境的強腐蝕性介質是焊接接頭早期疲勞裂紋萌生和擴展的主要推動力，在疲勞裂紋擴展后期，加載頻率和有效應力比分別影響腐蝕疲勞裂紋尖端保護膜的破裂周期和腐蝕裂紋增量的長度，焊接殘余應力可以提高循環加載的有效應力比，因此焊接殘余應力的存在加快了焊接接頭的腐蝕疲勞裂紋擴展速率。對于海洋裝備焊接構件而言，通過熱處理降低接頭殘余應力或選擇合適的陰極保護，均可有效提高腐蝕疲勞壽命。此外，由于疲勞裂紋通常起源于構件表面，通過焦油環氧樹脂涂層、低塑性拋光和熱障涂層等表面處理，也可以大大提高焊接接頭的腐蝕疲勞壽命[24]。

3 焊接接頭腐蝕防護方法

在海洋環境服役的裝備中，焊接結構應用非常廣泛，但焊接接頭不僅是力學性能的薄弱點，同時也是耐腐蝕性最差的區域，很容易因腐蝕破壞導致構件失效，焊接結構的耐蝕性決定了整個構件在海洋環境中的服役壽命。因此，有必要對焊接區域進行特殊的腐蝕防護處理，尤其是針對在復雜海洋環境中的電化學腐蝕防護，以保證焊接結構的安全性[25]。當前，針對焊接結構接頭腐蝕防護的措施主要有添加合金元素、焊接工藝優化、熱處理、表面強化、涂料及金屬涂層等。這些方法主要從以下方面對焊接接頭進行腐蝕防護：提高接頭焊縫的組織結構均勻性、減少焊接缺陷，縮小焊接接頭各區域的電化學性能差異，抑制局部腐蝕和應力集中；通過在表面生成鈍化膜或涂覆防腐涂層，將腐蝕介質與金屬基體物理隔絕開，達到防腐目的；采用陰極保護，即犧牲陽極或外加電流方法，使接頭焊縫處于高電位，避免優先腐蝕。

3.1 添加合金元素

合金元素的作用：優化接頭焊縫組織，提高焊縫區的自腐蝕電位，減小腐蝕傾向；在接頭表面生成致密腐蝕膜，物理隔絕腐蝕介質進一步接觸金屬基體，從而起到保護焊縫的作用。有研究表明[26]，在鋼結構焊縫中加入Ni、Cr、Cu 和Mo 等合金元素后，可在表面生成致密的腐蝕產物膜，對腐蝕介質具有較好的屏蔽作用，可以有效保護焊縫。陳慧等[27]研究得出，增加焊縫中的Cu 含量，有利于得到均勻細小的組織，并減少晶界析出相，從而提高焊縫金屬的自腐蝕電位，減小腐蝕傾向。此外，在焊縫表面生成了更致密的腐蝕產物，可增強抗點腐蝕能力。但合金元素含量過高不但起不到保護作用，可能還會加劇焊縫的腐蝕破壞。Zhang 等[28]研究了Ni 含量對低合金鋼焊接接頭在熱帶海洋大氣環境下的耐蝕性能的影響，結果表明，隨著接頭內Ni 含量的增加，熔合線區的電化學活性增強，局部電偶腐蝕效應增強，過量的Ni 含量不利于提高焊接接頭耐蝕性，Ni 的優選含量應與母材中的含量一致。因此，在焊縫合金成分優化時，應注意把控各元素含量，充分發揮合金元素對金屬基體的腐蝕防護作用。

3.2 焊接工藝及熱處理

當焊接材料和焊接方法確定后，焊接參數優化和焊后熱處理是優化焊縫組織、減少焊接缺陷的主要手段。焊縫內形成大量細小均勻的多邊形鐵素體有利于提高腐蝕電位，抑制接頭電偶腐蝕，同時還可以顯著改善腐蝕產物膜的致密性，提高對基體的保護作用。通過焊后熱處理還能極大地消除焊接殘余應力，對于減小應力腐蝕敏感性、降低疲勞裂紋擴展速率具有突出效果[29]。Zhao 等[30]研究了不同熱輸入對X80 管線鋼焊接接頭耐蝕性的影響，結果表明，增大焊接熱輸入有利于提高接頭的耐蝕性。其中，細晶熱影響區的耐蝕性最高，其次是焊縫區和粗晶熱影響區。Lu 等[31]研究表明，增大焊接熱輸入有利于減少焊縫根部的針狀鐵素體數量，促使形成更多均勻細小的不規則多邊形鐵素體。此外，增大熱輸入使焊縫金屬表面晶粒取向為{101}‖RD-TD，從而降低表面能，以上結果均有利于增強焊縫耐蝕性能。Alizadeh 等[32]、Bordbar等[33]通過焊后熱處理來改善鋼結構焊接接頭的顯微組織，獲得了均勻分布的多邊形鐵素體，并減少了貝氏體的體積分數，改善了腐蝕膜的致密性，從而提高了腐蝕膜對基體的保護性，使焊接接頭的耐蝕性顯著提高。Ravi 等[34]對HLSA-80 高強鋼焊接接頭進行焊后熱處理發現，焊接接頭的殘余拉應力顯著降低，改善了焊接接頭的疲勞性能，降低了氫脆敏感性，同時還減小了焊接接頭的電化學腐蝕傾向。Moon 等[35]研究發現，經過550 ℃熱處理后，RE36 鋼焊接接頭各區域之間的電位差減小，降低了焊接接頭發生電偶腐蝕的傾向。優化焊接工藝和焊后熱處理是焊接構件最常用的強化方法，對于提高其力學性能、耐蝕性能等效果突出。

3.3 表面強化

表面強化主要是通過機械沖擊、超聲沖擊等方法對焊接接頭表面進行強化處理，使表面晶粒細化、缺陷密度降低，減小殘余應力，避免應力集中和裂紋萌生、擴展等，從而提高整個焊接接頭的抗應力腐蝕性能和抗腐蝕疲勞性能。李東東[36]利用超聲沖擊對Q345qD 鋼焊縫進行強化處理后，使焊縫兩側殘余應力消除200%以上，改善了焊趾處的應力集中。此外，還使接頭表面晶粒得到細化，并減少了氣孔、疏松、裂紋等缺陷，在以上因素的共同作用下，焊接接頭的腐蝕速率顯著降低。Lu 等[37]對304 不銹鋼接頭進行表面噴丸處理后，表面晶粒明顯細化，表面硬度顯著提高，同樣有利于改善應力腐蝕和腐蝕疲勞。Knysh等[38]對15KhSND 鋼焊接接頭進行了高頻機械沖擊硬化處理，并開展了1 200 h 的中性鹽霧加速試驗和循環2×106次的疲勞性能測試。結果表明，機械沖擊在接頭試樣表面形成了一層塑性變形金屬層，使其疲勞強度提高了25 %，疲勞壽命提高了近10 倍，但該強化層并不能有效提高金屬表面的耐蝕性。表面機械強化方法對焊接構件的結構、尺寸等有一定限制，還無法大面積應用在大型海上裝備上。

3.4 防腐涂層

為提高鋼結構焊接接頭在海洋環境中的耐蝕性能，當前最普遍、最直接有效的方法就是在金屬構件表面涂覆/制備特殊防腐涂料或金屬涂層。其防腐蝕機制主要涵蓋以下幾個方面：物理屏蔽作用，涂層阻止腐蝕介質與金屬基體接觸，從根源上解決金屬腐蝕問題；電阻效應，具有較高阻抗模值的涂層可減緩電化學反應所形成的離子擴散速率，使電化學過程受阻；緩蝕作用，從涂層中解離出的緩蝕分子或離子在金屬表面形成鈍化膜，使陽極電位正移，達到延緩腐蝕的作用；陰極保護作用，在涂層中加入活潑金屬，使其作為陽極優先發生腐蝕，而基體金屬作為陰極受到保護[39-40]。

當前，常用于海洋重防腐涂料的基體樹脂主要包括聚氨酯、氟碳樹脂和環氧樹脂等。楊耀輝等[41]以雙酚A(E-20)和雙酚F(E-58)共混樹脂為環氧涂料的基礎樹脂，酚醛胺為環氧涂料的固化劑，制備了一種適用于海洋腐蝕環境的環氧涂料。經測試表明，該涂料具有優異的耐海水浸泡和耐陰極剝離性能。Elhalawany 等[42]將聚苯胺和納米二氧化硅1∶1 混合，制成了一種耐酸耐堿能力較強的涂料，可以對基體金屬起到較好的腐蝕防護。隨著涂層防護技術的不斷提高和完善，尤其針對海洋復雜腐蝕環境中服役的鋼結構，涂層逐漸由單一防腐性能向自愈合、耐沖刷、耐高溫等特殊功能方向發展。葉育偉等[43]在環氧涂層中加入了含緩蝕劑BTA 的多孔結構石墨烯，發現涂層可實現自修復能力，相較于純環氧涂層，在3.5%NaCl 溶液中的長期防護性能大大提高。

金屬涂層與涂料的涂覆方式不同，其主要采用電鍍、滲鍍、噴涂、氣相沉積等方法在金屬表面制備金屬保護涂層，該涂層結合了物理屏蔽作用和陰極保護作用的雙重保護手段，改善基體金屬材料的耐蝕性能，防腐蝕性能提升明顯。王珂等[44]采用電弧噴涂方法制備了一種Al-Zn-Si 合金封孔涂層，并在鹽水全浸實驗和中性鹽霧實驗中模擬涂層海洋環境耐蝕性能，結果表明，該涂層在電化學腐蝕過程中具有較正的自腐蝕電位和較小的腐蝕電流密度，且封孔處理后的涂層具有自修復作用，可通過犧牲陽極作用和腐蝕膜的屏蔽作用為基體提供長效的腐蝕防護。Zhang 等[45]通過火焰噴涂制備出一種非晶/納米晶的鐵基涂層，該涂層在3.5% NaCl 溶液中的測試結果表明，其腐蝕電位和耐點蝕保護電位均高于基體，在模擬海洋環境中具有良好的耐點蝕性能。

綜上所述，無論是有機涂料還是金屬涂層，均能提高鋼結構的海洋防腐性能，但需針對不同構件和不同的防腐蝕要求選擇合適的防腐涂層技術。涂料適合防護面積較大、精密度要求不高且腐蝕環境相對簡單的金屬構件，而金屬涂層制備工藝較復雜，成本較高，適合于服役環境較復雜、耐蝕性要求高的精密零件。

4 結語

鋼結構焊接接頭因各區域的化學成分和組織不均勻性以及焊接缺陷的存在，促使其在高含氧、高含Cl-以及干濕交替、海水沖擊等復雜海洋環境的綜合作用下，極易發生以電化學腐蝕為主的腐蝕破壞行為，降低了鋼質焊接結構的整體使用壽命。焊接接頭的海洋腐蝕問題受到國內外學者的高度重視，通過大量試驗研究了接頭各區域的腐蝕機制及其影響因素，并提出了焊縫合金化、焊接工藝優化、熱處理、表面強化和防腐涂層等一系列防護措施，對提高海洋裝備鋼質焊接結構耐蝕性有極大推動作用。當前針對鋼結構焊接接頭海洋腐蝕的研究還存在以下問題。

1）實際的海洋使役工況錯綜復雜、變化無常，現場試驗難度較大，大多數研究仍集中在模擬海洋腐蝕環境，實驗室的研究成果在真實海洋環境下的適用性待進一步驗證。

2）目前還沒有針對焊接接頭海洋腐蝕的特殊防護方法，合金化、焊接工藝優化等均是從優化焊縫組織、減少焊接缺陷出發提高自身耐蝕性，但只能減緩焊縫腐蝕速度，難以達到與母材同等耐腐蝕效果，而施加涂層或陰極保護則是依靠外物進行保護，受外部環境因素的影響更大，難以達到長效防護要求。

針對以上問題，研究人員還需在實際海洋工況下對焊接接頭腐蝕問題開展深入探討，并加強防護手段的研究與開發，促進海洋裝備防腐技術積極正向發展。