海洋环境中铝合金腐蚀行为的研究现状与进展

刘伟 李洪林 吴海旭 石玲 辽宁忠旺集团有限公司

一、前言

铝合金材料因其具有良好的力学性能、加工性能、导热性、导电性以及耐蚀性，广泛应用于各种海洋工程结构部件，目前已成为第二大海洋工程用金属材料[1]。但是，由于海洋环境是具有极强腐蚀性的自然环境之一，海洋工程用铝合金在海洋环境中受海水流速、温度、含盐量、大气湿度、含氧量和海洋生物等多因素综合作用，容易发生电化学腐蚀和生物腐蚀等现象[2]，使其各种性能出现不同程度的下降，服役寿命降低。铝合金在海洋环境中常见的腐蚀类型有：点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、剥落腐蚀和应力腐蚀开裂等[3]。

目前，国内外学者针对海洋环境中铝合金的腐蚀行为开展了广泛而深入的研究，取得了众多的研究成果。文中归纳总结了铝合金在海洋大气环境、浅海环境、深海环境、实验室模拟海洋环境等各种典型海洋环境中腐蚀行为的研究现状与进展，并探讨了其未来的发展趋势，以期对本领域的研究人员有所裨益。

二、铝合金在各种海洋环境中的腐蚀行为

（一）海洋大气环境中的腐蚀行为

海洋大气环境通常具有高温高湿、日照时间长、辐射强烈、风力较大等气候 特征，因此金属材料容易发生腐蚀破坏现象。罗来正等人[4]对比了7050高强铝合金在四种典型大气环境下的腐蚀行为，结果表明海洋大气环境对7050高强铝合金的腐蚀行为影响最大，暴露1年出现晶间腐蚀，最大腐蚀深度为0.205mm。王晴晴与上官晓峰[5]研究了7050铝合金在海洋大气环境中的腐蚀特征，结果表明表面阳极化处理的7050铝合金的腐蚀以点蚀为主，特别是在与TC18钛合金连接处腐蚀比较集中。张腾等人[6]研究了2A12-T4铝合金在海洋大气环境中长期腐蚀损伤规律，结果表明大气腐蚀7a时处于点蚀→晶间腐蚀→剥蚀的过渡期，腐蚀12a发生全面剥蚀，腐蚀20a剥蚀已相当严重且在剥蚀过程中伴随着点蚀。

（二）浅海环境中的腐蚀行为

在海水环境中，除了含有高浓度氯盐，还富集海洋微生物和宏观生物，因此铝合金的腐蚀行为常由于微生物的附着而显著加速。彭文山等人[7]研究了1060和5083铝合金在不同港口海域的腐蚀规律，结果表明在不同海域中两种铝合金试样表面附着的海生物种类与面积不同，同时其腐蚀速率也不相同。Guan F.等人[8]研究了SRB对5052铝合金腐蚀行为的影响，结果表明SRB菌在5052铝合金表面附着成膜，其酸性代谢产物破坏了5052铝合金表面的氧化膜，显著加速了5052铝合金的腐蚀速率。陈海燕等人[9]研究了6063铝合金在海洋微生物SRB作用下的腐蚀行为，结果表明与无菌介质条件相比，在有菌环境中铝合金的腐蚀进程显著加速。

（三）深海环境中的腐蚀行为

海水环境中的溶解氧浓度、温度、pH值、压力、盐度及微生物等是影响铝合金腐蚀行为的重要因素，而这些影响因素会随着海水深度的增加而发生改变。因此，铝合金在深海环境中的腐蚀行为往往与浅海环境中的不同。Venkatesan[10]研究了1060铝合金在印度洋海域不同深度下的腐蚀情况，结果表明随着深度的增加，铝合金的腐蚀速率逐渐增大。Boyd等人[11]研究发现随着深度逐渐增加，5000系列铝镁合金的点蚀速率逐渐加快，在700m深处最大，为浅海环境中的3倍，而后开始降低，在1700m 深处降为浅海环境中的2倍。

（四）模拟海洋环境

虽然传统的室外实验得到的数据可靠、直观，能真实反映材料在真实环境中的腐蚀情况，但实验费用高、周期长，因此部分研究者们采用模拟实验的方法来进行研究。方晓祖等人[12]模拟海南万宁的海洋大气环境，开展7A52 铝合金的腐蚀行为研究，并进行了标准场环境试验和室内加速试验相关性分析。结果表明两者可建立相关关系式，模型误差小于12%。杨浪等人[13]研究了6061铝合金在模拟工业－海洋大气环境下的腐蚀行为，结果表明6061 铝合金的腐蚀由点蚀引起，随腐蚀时间增长，腐蚀点增多，腐蚀区域无规则地沿纵向和横向扩展；同时试样表面发生沿晶腐蚀，8个周期后最深达到 80 μm。

三、总结与展望

21世纪被誉为海洋世纪，海洋已成为世界政治、经济、军事竞争的制高点，我国更是把发展海洋科技、经营海洋、建设海洋强国放在了国家战略的高度。随着我国海洋事业的不断发展，作为主要的海洋工程用材料之一的铝合金在海洋工程领域中的应用将日益增多，随之而来的材料腐蚀破坏的现象也将日益严重。因此，开展海洋环境中铝合金腐蚀研究是我国海洋事业发展的必然趋势与要求，必将成为海洋工程用材料腐蚀研究的重点和热点。