。料深海资源的工业性开采引起了人。们的极大兴趣深海可以向人类提供储量极为丰富的金属矿藏和石油、潜在的能源以及生物资源这是问题的,一个方面另一方面深海资源的开,回汀侣澎澎澎汀欢及。欢改议坟坟欢议及之之。改欢议及议双议及欢坟欢下的定金性力条属料洋海化稳学材件内容提要为适应全面发展海洋技术以实现深海资源工业性开采的需要时海洋构筑物的材料提出了,。更高的要求本文仅就最有代表、发又需要人们既要在有关工艺结构、、性的材料主要工作环境和工程、管理作业等方面有所突破又要解,特汽分别作了评价并列举了各,、决设备的维修保养运输储存和转,种材料杭全面腐性与局部腐蚀性。化所需要的装备和设施当今最先进的深海技术仅达到设计和模型的水平这些设计和模型能,否适应长期工业性开采的需要尚不得、能腐蚀对材料力学性能的影响、杭应力腐蚀性能和杭氮脆能。力等的试验结果和保护措施等。因此英刊《防腐方法和材料》年期上刊登了《深海条件下金属材而知有必要对金属材料在深海,第一料的化学力学稳定性》一文现摘译,。介绍如下环境中长期使用的性能作一番全面的评估这种评估的目的在于提出已知,常规材料的适用范围和新材料研究开。发的方向本文所讨论的问题仅限于最有代表性的材料主要的工作环境,和工程特点。、一一前百研究建筑材料在深海环境中性能的变化并提供具体的技术数据才,,、二材料的已知主要性能根据本文的目的对于仅影响金,能适应全面发展海洋技术以实现深海。资源工业性开采的需要许多研究报告指出了选用合金材料的主要弱点和不确切因素并对深海构筑物的材料,。提出更高的要求研究深海金属材料属材料性能而不改变各种金属性能优。主要可从以下四个方面着手劣程度的环境条件将不作详细讨论改变低合金钢的化学成分对于长期处于水下环境的单金属构,改欢议。主题词使其经过适当的预处理或自然腐蚀件由于情况特殊也不作为本文讨,,,表面具有化学转换性能以达到降低海洋工程。论的内容,这是因为电化学腐蚀、阴极还原反应速度的目的即降低阴目前人们对诸如氧的密度,应力腐蚀极保护所需的电流密度金属表面保护水温和海水的盐度等因素对材料性能开发抗腐蚀性能和抗氢脆性的影响都估计偏高这些环境因素对,写夕匕二匕久二匕李书艺能与材料机械强度成比例的高强度钢,不锈钢和钦合金等惰性材料的影响可以忽略不计而对低合金钢和石钢等活性材料贫,开发抗局部腐蚀性能良好的高铂不锈。,合金的代用材料以降低深海构筑物的造价,生产一种既有优良的耐盐水腐蚀性的影响应综合考虑氧的扩散能力较差比如在温度较低的水域,,氧密度偏高的现象一般都、能又有价格低机械性能好等特点的新颖材发生于这种场合又如海水盐度越高氧的,,,,溶解能力就越低海水温度越高就容易在结式中板材的初始厚—材料在水下的度蚀速度,。构件表面形成含有钙质的保护层因此这些,环境因素对材龄能的影响不及水流速度和生性物污物等的作用。水中的含氧量随着水深的增加而急剧。腐—露时间暴。—由全面腐蚀造成的板状构件抗上式表明,拉强度的衰减量与水下工作时间的长短和腐蚀。下降因此水深的变化对一些金属腐蚀速度的速度成正比与金属板的初始厚度成反比全,,、影响十分明显这些金属包括普通合金钢镍基,面腐蚀对构件抗弯强度的影响更为突出其数,。合金等对铝合金的影响却缺乏规律性尽管如此在比较不同材料的抗腐蚀性能时应该,,取水面附近的腐蚀情况作为依据。因为除了一些铝合金以外金属在水面附近的腐蚀情况最,值用△‘二公式表示,一一和计算公式为。。丛毕乒兰一表明用于海洋构筑物的裸,。露构件必须根据构筑物的设计寿命正确选用,使得材料的机械性能在有效期内不会因全面腐为严重为了便于讨论,镀锌接头在本文中不。考虑因为此类接头会导致一般金属发生的阳蚀而低于许用值,。极腐蚀由于海水具有良好的导电性,再加上根据全面腐蚀的定义,不能用△。和乙反映局部腐蚀对材料的破坏作用但有一点是十分明确的就是由局部腐蚀渗透所,造成的切口效应除了会诱发应力腐蚀和腐蚀疲劳引起的裂纹外还会降低构件在受力情况下,水中氧的存在,对于水下结构原则上应避免使用性能差别很大的材料对于不可避免的接头要根据构筑物的重要性和所采取的保护措,。施作专门考虑。长期暴露的金属由于受到下述化学和化学吸收能量的能力、应力腐蚀裂纹氢脆和腐蚀疲劳所造成的机械性能降低的数值直接由试验数据得一力学的作用会使构件的承载能力和水下结构的稳定性减弱这一点在设计时就应予以考虑,。全面腐蚀,导致壁厚逐步减薄到、、局部腐蚀点蚀裂纹构槽腐蚀,、、导致成点成面或成线的腐蚀渗透应力腐蚀裂纹造成表面龟裂以及使,裂纹扩展形成开裂,、腐蚀疲劳由于受环境的影响腐蚀,,三图材料的抗全面腐蚀性能是几种具有代表性的材料在不同深度藏,曰尸,二仁｝丹二七八东甘目“八“八上饭甘山『八』｝甘疲劳会产生疲劳裂纹或者使裂纹扩展氢脆,氢脆现象会降低材料的塑性势争该二卜‘书座送侧,。严重时会造成材料的开裂为了讨论腐蚀对金属材料的破坏作用必,须对腐蚀及由此而造成的材料机械性能变化之。间的定量关系作一些说明。氧气浓度海水深度对全面腐蚀的影响地点太平洋时间年两个面均暴露的板状结构在全面腐蚀的作用下抗拉强度逐渐降低其幅度用百分,,数八尺表示在数值上等于板厚的减薄百,分数用下式表示,。乙“,图。的海水中置放一年后的腐蚀速率曲线总的来说绝大部分材料的全面腐蚀速度随海水深度,。年中腐蚀量低于镍和蒙乃尔合金的性能并不十分理好在,。一一的增加而降低只有铝合金例外这种现象与想而铜和铜合金特别是却显,,,。。海水中的含氧浓度有关示了很好的性能、除了牌号为。的含铜镁的铝合所有的铝和铝合金都具有很好的耐腐海水流速对活性材料全面腐蚀的影响十分这是因为这些材料通常采用徐层保护,,明显金以外,。流速过大会把涂层破坏使涂层系统失效,,对于合金钢之类较为稳定的金属情况就大不,一样了见图,流速过大会把涂层破坏使涂层系统失效,,对于合金钢之类较为稳定的金属一样了见图,蚀性能。降其腐蚀速度随时间的推移大幅度下钦和钦合金具有极为良好的化学稳定,。性?”履应?各种牌号的高温合金的耐腐蚀性能差哈斯特莱镍基合金一。一利别很大,一侧攀嫂’‘一妙礁?完全不能用于深海结构一尚可合金合金一一很一一一一好合金一一一一选极佳合金,“一一一水流速度和哈斯特莱镍基合金一见图。的腐蚀量则是微乎其微各种材料的中长期抗全面腐蚀试验的结果该图将不同性能的材料分为个部分,,图腐蚀速度与海水流速的关系根据热带水域连续年的挂板试验可,、普通钢最差钦合金哈斯特莱镍基合金及,以得出以下一些结论。所有材料的腐蚀速度是逐年下降的,合金的性能最佳一。腐蚀速度时间关系曲线呈抛物线状年只厅叮减少迈、碳钢低合金钢和灰口铸铁的腐蚀速。度最快在年中厚度减少,、镍不锈钢的腐蚀情况要好得多无钥不锈钢以及合镍铸铁,年中的腐蚀量为。。但是这些材料的价格要比普通,。钢高得多因此这些材料还不理想,,、紫铜青铜和蒙乃尔合金对抗腐蚀性能较为理想一年中一,。的腐蚀量不足、、一铝和含铂的的抗腐蚀性能相当一奥氏体不锈钢一腐蚀速度姗,。图材料的抗全面腐涵生能好年的腐蚀量不足,,沉浸在海水表面年根据较短期不超过些材料的性能简述如下年的试验将一,、一一一铸铁性能极四材料的抗局部腐蚀性能由于材料局部腐蚀的情况十分复杂,铁合金中的一难以一以及‘。部腐蚀十分敏感这是由于局部腐蚀渗透作角除了会造成切口效应外还会使材料吸收能量,根据实验数据对局部腐蚀作定量的分析。试板上最大腐蚀深度的平均值是研究局部腐蚀最为。。重要的参数长期试验的结果表明几乎所有的能力降低因此各种材料的腐蚀与承载能,,。力之间的关系要直接根据实验数据求得但是根据已公布的一些实验数据难以找到这种,关系因为这些数据往往说明不了什么问题或,材料的局部腐蚀的程度都随时间的推移呈抛物线变化因此只要经过年的腐蚀试验,,,就可以对各种材料的抗局部腐蚀性能作出确切。的评价普通不锈钢和镍的腐蚀情况最严重,最大腐蚀深度的平均值达到一普通。者互相矛盾点造成这种情况的原因有以下两、钢低合金钢和铸铁为一腐蚀情况居,长期试验获得的材料断裂应力数据根。中铜和铝合金不足抗腐蚀性能好,根据所有试验测得材料的最大腐蚀深度,它是反映材料性能最为重要的数据图根据,抗局部腐蚀能力的高低把一些材料分为四类,药不锈钢的腐蚀深度赶立性能最差钦,,据沉浸时间不同的试板确定这些数据与全面,腐蚀造成的试板厚度变化量之间的关系是完,全呈线性的、中期试验获得的屈服强度拉抗强度和延伸率根据试板的性能获得但是这些变化,、和钦合金以及哈斯特莱镍基合金一和合金未发现有局部腐蚀现象合金量却很不一致,蚀量之间的关系也往往找不到这些变化量与腐,这可能与所采用的力学试验。。方法有关根据中期试验所获得的数据以下几点却,严重点蚀是可以肯定的海水会使所有材料的机械性能减弱,即使是短时期沉浸也是如此显点蚀铝合金性能的减弱量最为突出铁合金中铁素体不锈钢,—中度点蚀的性能变化最大而普通碳钢和低合金钢的变,化最小一未见点蚀一大部分耐腐蚀的铜合金,一一飞最大点蚀深度几、没有多大变化即使是抗全面腐蚀和局部腐蚀性能极,口材料抗局部腐蚀的能力水深海面佳的钦和钦合金也不可避免地因海水的作用而。降低其机械强度、将图和图作一比较就可以清楚地看,到除了常用的不锈钢以外大部分材料的抗全,,。面腐蚀和抗局部腐蚀的能力基本上是一致的、五腐蚀对材料力学性能的影响由长期水下全面腐蚀试验所获得的数据不能用于局部腐蚀因为材料的力学性能对于局,六材料的抗应力腐蚀性能材料在受力状态下长期使用会出现应力腐蚀裂纹和工作环境造成的裂纹扩展这是两种,截然不同的力学现象对研究深海条件下材料,。的力学性能极为重要应力腐蚀裂纹这是处于特定环境中的材料在受力状态。下由于各种条件的影响表面产生裂纹和脆性,成的裂纹缺陷不断延伸的过程根据线性弹性。扩张的过程应力腐蚀裂纹并不是由于表面存断裂力学理论在腐蚀环境中裂纹尖端的应力,,、在裂口裂纹或某种缺陷所致应力和环境的集中临界值都介于材料在海水和空气中的应力,。。集中临界值之间用于海洋工程的材料其允,联合作用才是产生应力腐蚀裂纹的唯一原因。许的裂纹长度一般都不得大于含锌锰材料一旦表面出现裂纹在腐蚀性环境中这,,种裂纹就会迅速扩展这与该种材料的抗应力,材料在受力状态下产生应力腐蚀裂纹是由于电化学过程失去平衡造成的长时期暴露试,验并辅以试验室研究是探求应力腐蚀规律的可。靠方法经过中期沉浸试验发现。腐蚀裂纹的性能是一致的图是经热处理获得的不同屈服强度的马下述一些材料在,。氏体钢的力学性能曲线该图表明由于海水,的作用其力学稳定性是随强度的增加而降低,应力状态下会产生应力腐蚀裂纹一钢一一。的这种情况说明在海洋环境中强度越高,,的合金其力学性能的减弱也就越明显这与,,材料经热处理抗拉强度为,,当应力值接近于屈服强度的,一一一,一一不锈钢凡当应力值仅为屈,。高镍合金钢当应力值为屈服强度的一一一一服强度的断裂力学性能相同闰日小妞之。昧婆衅邢游汗砒叶叶故卜、含锌锰的铝合金当应力值,。仅为屈服强度时下列材料的焊接件在不同条件下也会产生应力腐蚀裂纹。一一一一、一一一一一一一一一不诱钢当应力值达到一一一不锈钢一一和牌号的服强度时丽吞屈服强度,钢的断裂稳定性屈一?一一屈服强度时,一当应力值为、七材料的抗腐蚀疲劳性能一一钦合金在焊接内金属材料腐蚀疲劳裂纹的产生和扩展有着。应力的作用下就产生应力腐蚀裂纹十分复杂的内在因素不同金属材料的金相结,、上述一些材料的应力腐蚀裂纹的试验时间构力学性能及其所处的环境对抗腐蚀疲劳能。力的影响又各不相同因此对于材料的抗腐,蚀疲劳能勿特别是腐蚀疲劳裂纹的产生尚无,较长因此,海洋工程外除了少数高强度合金钢不宜用于应力腐蚀裂纹不会影响大部分已,,。规律可循需要对不同材料分别进行研究,局部腐蚀对腐蚀疲劳的影啊还远没有搞清在氯化盐溶液中发生点蚀的金属材料其,,抗腐蚀疲劳的能力明显地受到影啊对于一些,知材料用于海洋构筑物只要应力值低于屈服,。强度的即可环境促使的亚晶界裂纹扩展这是受力构件表面上原先存在或因腐蚀造的即腐蚀疲劳裂纹一亘生成蚀点也就出现,,高惰性金属这种影响对材料的性能是举足轻,。一重的铬不锈钢和铬镍不锈钢是两种十分典型的材料后者在存在点蚀的条件下即使在,,。了根据所收集到的实验数据可绘制成疲劳强。。度与抗拉强度关系图见图很明显材料,,空气中也会产生腐蚀疲劳裂纹相对而言由,。蚀点而引起腐蚀疲劳裂纹的例子毕竟是少数,普通碳钢在氯化盐溶液中产生的腐蚀疲劳裂纹的疲劳强度是随抗拉强度的提高而提高的据图还可以得出以下几点结论,根。钦合金和大部分的耐蚀超级合金如,未必就发生在蚀点处但有一点是可以肯定了甘,日〔创樱积艰恻只冷人抗拉强度,,、图不同材料的疲劳强度腐蚀疲劳强度与抗拉强度的关系哈斯特莱劳性能和合金,有着极好的杭腐蚀疲海洋环境对钦及其合金的抗腐蚀疲劳性能没有什么影响、、镍要优于铁合金、蒙乃尔合金铜及铜合金的性能这可能是由于在海水的作用下,奥氏体不锈钢镍和镍合金的性能尚可、普通碳钢低合金钢和非奥氏体不锈生成的铜绿对材料具有某种保护作用。钢的性能最次海洋环境对铝合金的严重影响是在高。频疲劳时发生的、八材料的抗氢脆能力对于水下钢结构物阴极保护是应用得十,分广泛的电化学保护方法但阴极保护过程中,对于不同种类的材料在考虑腐蚀疲劳时还应注意以下几点盐类对材料抗腐蚀疲劳能力的影响十分明显船用结构钢和高强度结构钢在腐蚀疲,劳出现以前没有明显的过渡阶段。,材料在实际使用中抗腐蚀疲劳能力,的下降很可能是由于局部腐蚀而产生的裂纹所生成的氢又会使金属出现氢脆现象采用阴极保护时必须采取相应措施因此在,才能实现。造成的这与实验结果不同全面保护的目的,众所周知为要使处于液体介质中的铁合,金具有热动力稳定性其阴极极化电位滚少要,而不是合成气体分子逸出会溶解到金属内,,从而使金属晶体出现过饱和现象以致发生各,。一。达到由于极化电位的’作用以及阴极电流造成的碱性环境完全阻止,了金属阴极端的溶解金属表面唯一的化学反,种形式的破坏其中要数延缓性脆性失效最为,。严重这种现象是在应力条件下金属表面以下形成裂纹并不断扩展直到金属构件断裂的过。应就是阴极还原反应其化学方程为,程即使在材料的内应力和外应力远未达到屈一一。。士仇二服强度时也会发生这种形式的破坏大量的调、在采用铝镁材料作阴极的阴极保护系统查资料和试验数据表明影响材料抗氢脆能力,一中当极化电位低于户时除的主要因素是材料的强度金相结构的影响是,,,。第二位的阴极保护并不能阻止疲劳裂纹的扩展了上述还原反应外化学反应,还会出现生成原子态氢的,在,一一。在外加电流保护系统中也会产生同样现。频率很低的场合还会加速裂纹的伸长因此,对于出现了疲劳裂纹的构件不宜采用阴极保。。象当这种现象发生时原子态氢的一部分就,护〔兴宝〕徐〔接封三」上机相比是电动机是常规电机的发电机体积是常规的,,。电动机体积与常规的相比是此外还具有效率高机器安装自由度高,机舱长度大大减小可增加载货空间操作性,冷却管电厂枢了辐射保护永久电流开关液氦冷凝器,液氦容器。好可取消机械传动系统等优点它适用于水、、、翼船半潜式双体船表面效应船大型破冰、、。船船大型油船等〔家本〕陈应急修补新材料澳大利亚现有一种供临时修理或应急修补图马力超导直流电动机的剖面图。计可用作各种船舶的推进装置特别对推进装置安装空间有限制而且必须。用的新水湿性树脂纤维布这种称为的产品能耐℃高温且能在,。。。“”长距离传输动力的特种船型具有许多优点内甚至在水中也能凝硬用它能补,凝硬、、目前正在开发推进系统的主要结构超导孔修补破裂的油管水管或其他流体管路,、、。电磁线圈永久电流开关电刷等以及能破裂的天线甚至开裂的排气管系这种树脂纤,。维布是无气味的散发出来的气体不可燃几乎,,发挥这种推进系统优良特性的新船型、为能有效地利用超导电动机重量轻体积小的优点而把其安装在船底下的容器中的方,。一使用之前不需在任何情况下都能安全地使用树脂纤维布的另外一个特点是,。案已经提出来将来有可能出现。以上的实用化船舶。使即可马力要像使用聚醋或环氧树脂那样配料与混和用时只要把它在淡水或咸水中浸透约。马力以上的发电机重量与常规电数贴〔陈次颖〕,