中国铸造装备与技术 2 ／ 2010
开发研究
DEVELOPING RESEARCH
根据微观切削理论，当氧化膜表面的切应力 τ 大于
氧化膜临界附着力时，氧化膜就开始变形、局部剥
落。同时随着流速的逐步增加，试样表面上的氧浓差
极化也逐步减弱。根据以前的研究
[5]
，铸铁在海水中
的腐蚀为氧去极化腐蚀，在动海腐蚀过程中，溶解氧
不断地在金属表面被还原，为此大气中的氧就不断
溶于腐蚀介质并通过对流和扩散向金属表面迁移。
在氧向金属表面迁移过程中，氧以扩散的方式通过
金属表面溶液的滞流层到达金属表面这一过程是氧
扩散过程的控制过程。在氧浓度一定的情况下，氧的
极限扩散电流密度与扩散层厚度成正比，且扩散层
厚度随海水流速增加而变薄；反过来，扩散层的变薄
降低了氧的极限扩散电流密度，增加了试样平均腐
蚀率。另一方面，流动的海水有助于 Cl
-
扩散和对流，
从而加剧下列反应
[6]
，
Fe
n
（OH）
n
+pC1
-
+mH
+
+e
-
→Fe
（n-1）+
（OH）
n-m
Cl
p
+mH
2
O
Fe
2n+
O
m
+pCl
-
+mH
+
+e
-
→Fe
（2n-1）+
O
x
（OH）
y
Cl
p
+qH
2
O
同时，随着流速的增加，加剧了腐蚀剂（Cl
-
）的供
应和腐蚀产物（Fe
（n-1）+
（OH）
n -m
Cl
p
或 Fe
（2n-1）+
O
x
（OH）
y
Cl
p
）的迁移，进一步加剧铸铁试样的腐蚀。根据雷偌
数判据，Re=υd/γ （其中 υ 为管道中的溶液流速，d 为
管道直径，γ 为溶液黏度），计算出 30～34℃海水在高
流速（11m/s）、中流速（7m/s）和低流速（3m/s）时的平
均雷偌数 Re 分别为 6.7×10
5
，5.6×10
5
和 3.37×10
5
，均
远大于 2320，显然试样完全处于湍流区，从而使低合
金铸铁试样在大于 3m/s 流速海水中的腐蚀形式主
要以湍流腐蚀为主。
由图 2 还可以看出，低合金铸铁平均腐蚀率的
增加幅度并不是与流速同步增加，而是当流速进一
步增加时，铸铁平均腐蚀率的变化率变小，其曲线趋
于平稳。由表 2 知，除普通铸铁外，其余 3 铸铁材料
均含有一定量合金元素 Cu、Cr、A1。随着海水流速的
进一步增加，腐蚀产物的迁移速率也急剧增加，并随
腐蚀产物的局部剥落，新的腐蚀面也将不断地析出，
使富聚在内锈层中的合金元素在供氧充分的环境
中，与 Fe
2+
、
Fe
3+
生成难熔盐并沉积于内锈层
[7]
，从而
阻碍了氧的进一步扩散和合金元素的进一步析出，
明显降低铸铁的平均腐蚀率。所以铸铁材料中适量
的合金元素能明显改善铸铁的动海抗腐蚀性能。
3
结论
（1）低合金铸铁在动海水中的平均腐蚀率明显
大于静海全浸区低合金铸铁的平均腐蚀率，且随流
速的增加而增大。
（2）当海水流速超过 3m/s 时，低合金铸铁的腐
蚀形式主要以湍流腐蚀为主。
（3）铸铁材料中适量的合金元素能明显改善铸
铁的动海抗腐蚀性能。
参 考 文 献
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6．
Corrosion Behaviour of Low Alloyed Cast Iron Exposed to Running Seawater
XIA LanTing
1
，HUANG GuiQiao
2
（1.School of Materials and Engineering Taiyuan Science & Technology University，
Taiyuan 030024，
Shanxi China；
2.Qingdao Marine Corrosion Institute，
Qingdao 266000, Shandong China）
Abstract：
Corrosion behavior of low -alloyed cast irons exposed to running seawater with running
speeds of 3，
7，
11m/s respectively，has been investigated with discussion about the obtained results
which have shown that the average corrosion rates in the running seawater were clearly higher than those
in static seawater and its average corrosion rates increased obviously with increase of flow speed．The
main type of corrosion of low - alloyed cast irons exposed to the running seawater is turbulent -flow
corrosion when the running speed of the seawater is higher than 3m/s．
Keywords：
Low-alloyed cast iron；Running seawater；Average corrosion rate
20