海洋环境下不同区带的腐蚀特征分析

海上风电场处于恶劣的应用环境之中，随着总容量的逐渐扩大，水深也逐渐增加，这对防腐技术提出了更高的要求。海水是一种成分复杂的混合液体，主要由溶解质液体、气体和固体物质三部分组成，其中96%～97%由水组成，3%～4%由溶解于水中的各种元素和其他物质组成。海水中已经发现的化学元素有80多种，但含量差别很大，主要化学元素有氯、钠、镁、钾、硫等，海水成分较稳定，这些元素大多数以离子态存在，氯化物含量高达88.6%，硫酸盐占10.8%。溶解在海水中的气体以CO2和O2为主，O2主要来源于大气和海生植物的光合作用，而CO2主要来自大气和海洋生物的呼吸作用和生物残余的分解作用。一般情况下，水温升高时，O2含量降低，水温降低时O2含量增加。海水中CO2的溶解度是有限的，但海洋植物可以消耗大量的CO2，而且在碱性环境下，CO2还可以与钙离子结合，生成碳酸钙沉淀。海洋腐蚀问题十分复杂，因为各海区环境因素不同，所以其腐蚀规律也不同。从风电场设施腐蚀的角度以及与海水的接触情况，可将海洋环境分为海洋大气区、浪溅区、潮汐区、全浸区和海泥区五个不同的腐蚀区带。以海上风电机组支撑结构为例，将不同区域的环境条件和腐蚀特点进行归纳总结，见表2-1。

表2-1　不同海洋环境区域的腐蚀特点的比较

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图2-1　海洋腐蚀环境腐蚀倾向示意图

从表2-1可以看出，在浪溅区，由于处在干、湿交替区，氧气供应充分，所产生的腐蚀产物没有保护作用，因此腐蚀最严重；在高潮线，由于涨潮时高含氧量海水的飞溅，金属表面的腐蚀也很严重；在潮汐区（平均高潮线与低潮线之间），由于氧浓差电池的保护作用，腐蚀最小；在海水全浸区，即在平静的海水中，腐蚀受氧扩散的控制，其中浅海区腐蚀较重，阴极区往往形成石灰质水垢，并且随深度增加有所减轻；在接近海泥带，由于海洋生物的氧浓差电池和硫化物的影响，腐蚀率增加；在海泥中，由于溶解氧量减少、腐蚀产物不能迁移，因此腐蚀较轻。各区的腐蚀倾向如图2-1所示。