海洋环境中海－气与海－泥交换界面区腐蚀与防护
出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第683页（2884字）
海水是一种强电解质溶液，金属材料在海洋中遭受着严重的腐蚀。
由于金属的腐蚀可以使海上观测仪器失灵，会大大缩短各种设施的使用寿命，或者由于腐蚀不得不中断作业进行维修保养，这既影响了生产又造成人力和物力的浪费。
由于钢铁材料具有价格便宜、强度大、韧性好等特点，所以钢铁材料在海洋开发中被大量使用着。从腐蚀的角度来看，一般把钢桩式构筑物在海洋环境中的腐蚀分为5个区带。
(1)海洋大气区。
这部分的钢桩不接触海水，始终处于海洋大气腐蚀环境中。与内陆大气相比，由于海洋大气中含有较多的海盐粒子，湿度大，紫外线强，其腐蚀速度为一般内陆大气腐蚀的2～5倍。
(2)浪花飞溅区。这一部分属于海洋大气与海水交换的界面区，海水飞溅，钢桩忽干忽湿，风吹雨淋加之日光照射，温度较高，氧的供给充分，因此腐蚀最为严重，普通碳钢在没有采取防腐措施的情况下其腐蚀速度每年可达0．5～1．0mm之多，该部位的腐蚀速度一般为海水全浸区的5～10倍。
(3)潮差区。实际上钢铁在这部分的腐蚀比全浸于海水的部分还要轻得多。研究结果表明，这是由于钢桩同时处于潮差区和全浸区形成了宏观电池，潮差区部分为宏观电池的阴极，因而腐蚀较轻。(4)海水全浸区。
海水中钢铁的腐蚀速度一般为0．1～0．2mm／a。但在平均低潮位下部由于含氧量较多、海水流动等原因，使腐蚀速度偏高。(5)海底泥土区。由于溶解氧极少，在一般的海洋构筑物中是腐蚀最轻的部位，特别是在海底1m以下的深处，其腐蚀更为轻微。
在海底土壤的腐蚀中，土层越深腐蚀越轻。而事实告诉我们，在海水与海泥交换的界面区有一个严重的腐蚀峰。
在这部分氧的浓差电池，硫酸盐还原菌、电阻率、盐度等都是影响腐蚀的重要因素。
在海－气交换与海－泥交换的界面区，由于环境不同，例如溶解氧、海水温度、盐度、H+浓度、电阻率、Es、Fe+2／Fe+3、氧化还原电位、硫酸盐还原菌等因子的影响，便会产生不同的腐蚀形态。因此进行海上调查，研究各种环境因子与腐蚀的相关性，绘制腐蚀图谱是一项重要研究内容。
海洋大气与海水交换的界面，即浪花飞溅区有一个严重的腐蚀峰，各国腐蚀工作者对此都进行了不少研究工作。另外仅次于海－气交换界面区的另一个严重腐蚀峰值出现在海－泥交换界面区，在该部位的腐蚀速度远大于单纯的海底土壤中的部位，而有关这部分的研究报道则比较少。研究该部位钢桩的腐蚀规律及其防腐蚀措施是很有意义的。
针对海－气交换界面区与海－泥交换界面腐蚀最为严重的现象，首先需要利用现场的条件进行模拟钢桩的电连接腐蚀挂片，并与分别挂片的结果进行对照，同时进行不同钢种材料、不同环境、不同水深、不同浸水时间的各种外海试验，并同时要在室内利用模拟的方法进行电化学试验研究。
移植埋片法是指在不破坏原结构的情况下将外海沉积物取出，并将它放在已经设计好的试验容器中，将各种试片埋设在各种不同的沉积物中，然后将容器一起移植埋设在适当的海域，使整个试验装置在试验期间仍旧参与原来海洋体系的循环，使得到的试验结果更接近实际。
电偶腐蚀是钢铁在海洋腐蚀中的一个重要腐蚀行为，从纵的方向来看，海－气交换与海－泥交换界面区及其他不同环境中存在着电偶腐蚀行为；从横的方向来看，在海底铺设的长距离管线要通过不同水质的海水、沉积层及陆海交界处等各种环境，也会产生电偶腐蚀。
当前，钢铁在海水全浸区的防腐蚀措施中铝基牺牲阳极保护法被广泛采用着，在防腐蚀设计中，一般在海底土壤部位中的防蚀电流值为海水全浸区的1／5以下，所以研究的重点应当放在海－泥交换界面区具有严重腐蚀峰的部位。
研究铝基牺牲阳极的不同腐蚀环境中的各种电化学性能，进而提供特定海区所需要的新型阳极材料是当前需要解决的课题之一。
海底大部分为缺氧环境，而硫酸盐菌则是钢材在缺氧的海底中遭受腐蚀的主要因素之一，硫酸盐还原菌硫酸盐转化为硫化氢，强烈地加速了金属的腐蚀过程。
通过现场采样及室内各种模型模拟试验来研究硫酸盐还原菌对钢铁材料腐蚀的影响规律。
钢铁材料在海洋环境中除均匀腐蚀外，小孔腐蚀是影响钢铁材料强度及使用寿命的一个重要因素。
利用室内电化学方法可研究钢铁材料在海洋环境中小孔腐蚀的发生、发展及防止小孔腐蚀的方法。
对钢铁材料在海－气交换界面区的防腐蚀措施已进行了许多试验研究，如包敷牺牲钢、不锈钢板、蒙乃尔合金及其他有机复合层是经常采用的方法。
根据室内试验结果，在潮差区平均中潮位以上部位，喷铝或锌铝合金复合层可以有效地防止钢铁在浪花飞溅区及潮差区上部的腐蚀，并且可以配合阴极保护使用。在现场复杂的条件下进一步判定喷铝盖层的保护作用，及研制耐浪花飞溅区腐蚀性能较好的涂料及水下防腐防污涂料是一项重要研究内容。
现场挂片试验及有关电化学测试试验工作量大、周期长，有时还会因自然条件的恶劣而丢失。为此，中科院海洋研究所在国内首创了“电连接模拟海洋腐蚀试验装置与方法”，受到了有关单位的欢迎，并利用它已经进行了许多有关腐蚀试验。
为了进一步开展海洋环境中金属腐蚀与防护试验研究，需进一步研制室内用模拟海洋环境腐蚀试验机，以适应室内腐蚀试验研究的需要。
波浪载荷下的腐蚀疲劳破坏是海上钢桩式结构的主要强度破坏形式之一，另外，海水腐蚀与疲劳载荷共同的作用。
疲劳载荷可以加速腐蚀的过程，而海水腐蚀也可以加速钢结构的疲劳破坏，从而使寿命缩短。因此进行平台构件的腐蚀疲劳性能研究是完全有必要的。
在对海中钢铁设施进行阴极保护时，选取最佳保护电位对节省电力能源，防止钢桩涂膜的劣化都有重要意义，而最佳保护电位与海水的水质、温度、流速、H+浓度等有着密切的关系，在现场以及室内进行各种保护电位下所需的最低保护电流以及保护电位与钢铁保护效果的关系的研究，建立一套阴极保护优化设计管理系统，对海上钢铁设施的保护，具有重要的指导作用。
在科学发展的今天，计算机已广泛应用在各个领域，腐蚀数据的积累、腐蚀图谱的绘制、腐蚀数据库的建立，进而提出海洋腐蚀综合评价报告，努力做到海洋环境腐蚀灾害预报数值化、程序化等，使海洋腐蚀研究方法规范化，并逐步形成新学科——海洋工程腐蚀学。