高湿热海洋环境低合金结构钢腐蚀研究进展

周乃鹏¹，佘昌莲²，柴锋¹，罗小兵¹，李健¹

(1. 钢铁研究总院有限公司工程用钢研究所， 北京 100081；2. 中科信工程咨询(北京)有限责任公司， 北京 100039)

摘要：21世纪是海洋的世纪，发展海洋工程材料、建设海洋工程强国是推进和实施国家海洋战略的重要内容。南海是中国海上战略要地，也是建设“海上丝绸之路”十分突出的战略支点，具有重要的战略意义。南海海洋环境是一个复杂多变的环境，不同的海域、不同的腐蚀区域、不同的材料所对应的腐蚀行为与机理都不尽相同。而南海高温、高湿的极端环境相较其他海域更为恶劣，对材料的腐蚀行为具有较大的影响，对低合金结构用钢的寿命和可靠性提出了更高要求，对于高湿热海洋环境下低合金船体结构用钢研究的重要性日益凸显。主要介绍了南海高湿热环境下船体结构用钢的耐蚀性评价方法与耐蚀性改进方法。耐蚀性评价方法包括以周浸试验为主的模拟腐蚀加速试验与相关性分析，提出了目前针对南海高湿热环境的模拟腐蚀加速试验在腐蚀介质、温度、湿度、试样尺寸等试验参数设置不统一的问题，阐述了灰关联度分析法、秩相关系数法及神经网络模型等相关性分析方法。耐蚀性改进方法包括合金成分优化、夹杂物改性与组织调控等，总结了Ni、Cr、Cu、Sb、Sn等耐蚀合金元素在高湿热环境下对材料腐蚀行为的影响及作用效果，提出了夹杂物改性方法与微观组织调控在南海环境应用的可能性。为高湿热海洋环境船体结构用钢的后续研究和实际应用提供参考。

关键词：船体结构用钢； 高湿热； 海洋环境； 耐蚀性； 低合金钢

1 引言

21世纪是海洋的世纪，发展海洋工程材料，建设海洋工程强国是推进和实施国家海洋战略的重要内容。21世纪以来，中国海洋工程材料制造业取得了长足进步，特别是低合金船体结构材料具备了较好的发展基础，但是随之而来，材料腐蚀的问题日趋严重。随着中国“一带一路”合作倡议与海洋战略的发展，南海的意义日益凸显。南海终年高温、雨量充沛、季风明显，是典型的高湿热海洋环境，这种“高温、高湿、高盐、高辐照”的腐蚀条件会加剧船体结构用钢的腐蚀，根据ISO 9223标准，西沙地区的大气腐蚀性超过了最高级C5级。

海洋环境腐蚀是世界各国面临的共性问题，国内外均开展了相关研究工作。美国对具有耐海洋飞溅性能的钢板桩进行开发，在耐蚀性、经济性等方面开展了详细研究并成功研发了Ni-Cu-P系“Mariner”钢。日本为了控制生产成本将镍替换为铬，为了进一步提高耐蚀性考虑了Ni-Cu-P和铬以外的合金元素如Al、Mo、Nb等对耐蚀性的影响，开发了Cu-Cr-Al系“Mariloy”钢。中国也结合国内资源优势，形成了P-V系、Cu-P系、Cr-Mo-Al系等不同合金体系的耐海水钢。但由于起步较晚，中国的耐蚀钢研究数据还相对匮乏，针对南海高湿热环境船体结构用钢的相关腐蚀数据与腐蚀研究更是不足。因此，亟需开展适用于南海极端环境的高耐蚀船体结构用钢材料开发，而南海高湿热海洋环境下船体结构用钢的耐蚀性评价方法研究与耐蚀性改进方法研究对其具有重要意义。

2 精选图表

3 结论

本文从耐蚀性评价方法与耐蚀性改进方法2个方面对高湿热环境低合金结构钢的腐蚀研究进展进行了总结。评价方法主要包括模拟腐蚀加速试验方法与相关性研究，改进方法主要包括合金元素设计、夹杂物改性与组织调控。目前，针对南海高湿热环境的模拟腐蚀加速试验还存在着试验参数不一致的问题，这就导致难以进行材料耐蚀性的快速表征与相关研究间的比较分析。而针对南海高湿热环境下的耐蚀性改进方法研究涉及的钢种较少，针对的腐蚀位置较为单一，同时有关各种改进方法的研究相对孤立，缺乏共性研究。随着中国南海海域的重要性日益凸显，适用于南海高湿热环境的高耐蚀船体结构用钢将迎来快速发展。在可预见的未来，评价体系标准化、合金设计系统化、耐蚀性改进手段共性化将成为南海高湿热环境船体结构用钢的研究发展趋势。