海水喷泉潜水泵常用不锈钢材料的海水腐蚀初探

吴永忠 李明德 林坤茂（厦门海源泵业有限公司，福建 厦门 361100）

海水喷泉潜水泵常用不锈钢材料的海水腐蚀初探

吴永忠 李明德 林坤茂（厦门海源泵业有限公司，福建 厦门 361100）

通过海水工况实际运行，获得了海水喷泉潜水泵常用不锈钢材料的关键件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。

海水；喷泉潜水泵；腐蚀；不锈钢

伴随喷泉行业高速发展，涌现出一大批喷泉潜水泵生产企业，淡水喷泉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。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的耐腐蚀的材料并验证试验，就显得极其重要。

1 海洋环境对腐蚀的影响

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，这是因为所含钙、镁离子可以在金属表面析出碳酸钙和氢氧化镁的沉淀，从而给金属提供一定的保护。水解时络合物产生氢离子，提升了海水的酸度及加深了金属的局部腐蚀。

1.2 电导率

海水不仅有大量盐分，且所含盐类几乎都是电离状态，因此海水能作为一种导电良好的电解质。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，被海水腐蚀的能力也越大。然而对于铝和不锈钢金属来说，当接触氧气时，金属表面会和氧气发生化学反应，变成一个具有防护功能的氧气膜，保护不被氧气所腐蚀。

1.4 酸碱度

通常情况下，当海水含有的酸碱度越高时，对金属物质腐蚀速度可以进行放缓。然而海水中含有的酸碱度含量低于氧气含量对金属物质的腐蚀程度，虽然海洋表层海水酸碱度比深层海水高，但由于表层海水的含氧量要远比深海要多，因此海洋表层海水的腐蚀能力远比深层海水要强，这与实际的实验结论是一致的。

1.5 物理因素

同时，有一些物理现象也会增加金属物质的腐蚀速度，例如流动速度、海潮、光照以及热度等。当海水流动的速度较快时，对金属的冲击性和覆盖面也较多，会加快金属物质的腐蚀能力。海洋表层的海水中会接触到很多的氧气和盐分，对于金属物质的腐蚀能力也是非常巨大的。所以，在海洋水花被浪潮击落的地方对金属物质的腐蚀力度是非常大的，在陆地上，当空气中热度增加时，金属物质的腐蚀力度会增加；然而当处于海洋内部时，随着温度的增加，氧气的分散性会降低，导致金属腐蚀能力会下降。

2 腐蚀类型

处于海洋环境中，随着金属物质结构和性质的差异性，会出现不同类型的腐蚀情况，即均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、冲击腐蚀、空泡腐蚀、电偶腐蚀、腐蚀疲劳等。

2.1 均匀腐蚀

该腐蚀形式是指在金属物质的表面区域腐蚀的速度是相同的，此种腐蚀方法相异于全面腐蚀。该腐蚀形式主要是针对既不属于阳极也不属于阴极区域部分。

2.2 点蚀

该腐蚀形式是指在金属表面的局部区域被腐蚀，而其余区域没有出现腐蚀状况的情形。这种腐蚀可能是由于空气中含有的盐分或者大气污染杂质导致的，也有可能是由于金属结构和性质的原因导致的，例如金属物质的有异成分、表面凹陷以及保护膜毁损等情况。

2.3 缝隙腐蚀

该腐蚀方式一般出现在海洋深处或者被海潮击落的地方。一些会和氧气混合形成保护膜的金属物质，极易出现缝隙腐蚀现象。所以，不锈钢和铝制金属就极易出现缝隙腐蚀状况。

2.4 冲击腐蚀

对于一些特殊的金属物质例如铜和钢，极易受到海水流动速度的影响，当海水流动速度较快时，就会增加金属物质腐蚀的速度和能力。在海水流动速度较快的区域，当夹杂着空气气泡时，会更加快速的腐蚀金属表面，导致金属保护膜脱落，继而出现金属区域的腐蚀。

2.5 空泡腐蚀

在海洋深处，海水的温度值低于正常水温的海水容易出现蒸汽气泡，当海水冲击这些蒸汽气泡时会导致气泡毁损。同时气泡毁损的同时会产生动力直接破坏金属表面的区域。当金属表面被破坏后，就会让新的金属表层暴露出来，继而被海水进一步腐蚀。所以，海水中的蒸汽气泡腐蚀不仅会造成金属物质物理结构毁损，也会进一步出现腐蚀情形。

2.6 电偶腐蚀

海水极易具有导电性，当两种不同性质的金属同时处于海洋内部时，就会导致二者之间产生相互之间的腐蚀。

2.7 腐蚀疲劳

当某一金属物质一同受到外界环境腐蚀和疲劳腐蚀时就会出现腐蚀疲劳现象。当金属物质受到环境腐蚀和疲劳腐蚀时腐蚀的速度和效果，会远远高于单独金属物质的腐蚀情况。

2.8 应力腐蚀

当金属物质受到应力作用和腐蚀材料的同时腐蚀时极易出现金属表面破裂情形的发生，这种现象称为应力腐蚀。该腐蚀情形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，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[耐蚀当量PRE=%Cr+3.3%Mo+k%N，K值=16(双相不锈钢)、K值= 30(奥氏体不锈钢 ）]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》消灭腐蚀材质，计算重量并核算腐蚀效率，部分腐蚀情况依据GB/T18590-2001金属和合金的腐蚀 点蚀评定方法》，并进行具体数据核算。盖茨试验效果通过腐蚀速度、点腐蚀深度以及缝隙腐蚀深度等数据进行显示。

表1 试验不锈钢的化学成分、耐蚀当量

表2 试验环境

表3 试验材料在全浸区的腐蚀结果

3.3 试验环境

海水潜水泵运行腐蚀试验在海水全浸区进行，正常工况运行，地点分别在厦门和三亚两地，厦门试验点位于厦门市大嶝岛阳塘村，属典型的亚热带海洋气候， 具有海生物旺盛和部分材料出现特殊腐蚀现象等特点。三亚市海水运行腐蚀试验在崖城镇，具有盐度较高，海生物多样旺盛等特点，见表2。

4 试验结果

两个试验点试验周期均为2年，试验结果见表3。从腐蚀后的外观看，四种不锈钢金属物质在海水中受到腐蚀的情形主要是点腐蚀和缝隙腐蚀两种，而且缝隙腐蚀能力远高于点腐蚀能力。

海洋生物会依附于金属物质上，试验完成之后，厦门海洋内的海水潜水泵外表面不锈钢上生长了网纹藤壶、翡翠贻贝、石莼、石花菜等；三亚全浸区海水潜水泵表层区域会附有很多淤泥，在其中含有大量的海洋生物，例如贝壳、小虫、海藻等，不仅包括这些附着的海洋生物还包括形成的腐蚀产物，将这些附着物去除，能够发现这些附着物下方有被腐蚀形成的小坑，很多的牡蛎、藤壶紧密附着在泵的外表，难以去除，他们的小面没有发生腐蚀。从表3的腐蚀数据看2205、904L、2507在厦门和三亚全浸区均表现出优异的耐腐蚀性能，316L的耐腐蚀性能相对较差。

5 试验结果分析

从不同海水试验点看，不锈钢金属物质在三亚海洋区域中腐蚀力度远高于在厦门海洋中腐蚀力度，主要原因是不锈钢金属物质的性质以及三亚、厦门各自海洋区域含量的差异性导致的。其一，三亚海洋区域的含盐分要远高于厦门区域，海水中的氯离子能破坏金属表面的氧化膜,使金属的局部腐蚀加强。第二，三亚海域年平均海水温度高于厦门海域，对应在海水在较为稳定的金属物质，当热度不断加强时，金属物质的保护膜就会被破坏，极易出现点腐蚀和缝隙腐蚀的情形。其三，三亚海洋区域海生物附着比厦门严重，对不锈钢容易诱发局部腐蚀。

6 结 语

在海水环境中，这四种不锈钢物质极易受到点腐蚀和缝隙腐蚀影响，同时出现腐蚀的时间和情形与不锈钢的物质特性具有紧密的关联性2205和904L 在这两个海域耐蚀性能相当，2205和904L比316L耐腐蚀性能更强，2507具有更好的耐蚀性，同种不锈钢在三亚海域比厦门海域腐蚀更严重。

[1]侯保荣等．海洋腐蚀环境理论及其应用[M]．北京:科学出版社,1999

[2]夏兰亭，黄桂桥，张三平等．金属材料海洋腐蚀与防护[M]．北京:冶金工业出版社,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