牡蛎附着对低合金钢表面腐蚀形貌的影响

【作者】 王正泉； 黄彦良； 许勇； 蔡凡帆；

【机构】 中国科学院海洋研究所； 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋腐蚀与防护开放工作室； 中国科学院大学； 中国科学院海洋大科学研究中心；

【摘要】 牡蛎,典型的硬污损生物(hard-fouling organisms)[1,2],相比藤壶等其他宏观污损生物,可以引发明显的局部腐蚀却缺乏相关研究。为了探究牡蛎影响腐蚀的过程和机理,采用扫描电子显微镜(SEM)和激光共聚焦显微镜研究了牡蛎附着对低合金钢表面形貌的影响。如图所示,图1(a)为去除牡蛎壳之后低合金钢表面锈层的微观形貌。从图可以看出,牡蛎覆盖区域呈现出三种典型的形貌特征。区域1的腐蚀产物较为致密,存在明显的腐蚀裂纹且有一定的平整度。腐蚀产物被固定在低合金钢表面,有细小的裂纹存在。整个平面对应于牡蛎壳/钢的紧密覆盖层。区域2的腐蚀产物同样较为致密,然而在腐蚀产物的表层出现了絮状结构。这个区域同属于牡蛎壳/钢的紧密覆盖层。区域3出现了腐蚀产物的剥离,结果是在整个接触平面产生了不规则的腐蚀坑,呈现出典型的局部腐蚀特征,这个区域对应于牡蛎壳/钢的覆盖缝隙。图1(b)和图1(c)为去除腐蚀产物之后低合金钢表面的微观形貌图,分别对应于图1(a)中牡蛎壳/钢的覆盖缝隙和紧密覆盖层。可以看出,在牡蛎壳/钢覆盖缝隙和紧密覆盖层的钢表面均产生了不同规格的腐蚀坑,腐蚀坑彼此连接成片。但是覆盖缝隙腐蚀坑的尺寸明显大于紧密覆盖层,认为缝隙的存在加速了低合金钢的腐蚀。为了进一步验证这个现象,利用激光共聚焦显微镜观察了去除腐蚀产物的钢表面(图1(d)),并得到了其最大腐蚀深度差(图1(e))。由图可知,在牡蛎壳/钢的覆盖缝隙产生了明显的腐蚀裂纹,腐蚀裂纹沿着一定方向向钢的内部延伸。而对于牡蛎壳/钢的紧密覆盖层,钢表面状态比较稳定。紧密覆盖层和覆盖缝隙的最大深度可以达到488.515μm。可以看出,牡蛎的附着对低合金钢表面的影响较大,整体加速了钢的腐蚀。然而,如果牡蛎壳/钢能保持紧密贴合,腐蚀速率就会减慢。更多还原