2024年4月25日发(作者：)

腐蚀环境下锈层的成分及分类

摘要

伴随着经济技术的发展，对钢材的耐蚀性要求不断提高。在不同的环

境下，碳钢的腐蚀速率都有不同的变化。在大气环境，海洋环境等不同的

环境下，影响腐蚀的因素不同，生成的腐蚀产物也有不同的变化，内外锈

层的成分也在改变。大气环境下内锈层的成分主要以α-FeOOH和Fe

3

O

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为

主，外锈层为γ-FeOOH。海洋环境下，腐蚀产物有Fe

3

O

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、γ-Fe

2

O

3

、α-Fe

2

O

3

、

α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、FeOCl、GR*(1)。

1 前 言

随着经济技术的发展，钢材被大量的应用于生活，工业中，但由于钢

材在环境中的腐蚀，造成大量的损失，每年在大气环境下，有大量的材料

遭到破坏。根据《2009年中国海洋经济统计公报》，2009年我国海洋生产

总值31964亿元，腐蚀损失占生产总值5%计算，那么每年海洋损失达到

1.598亿元。实际损失量远远大于这个数值。许多人对于碳钢腐蚀进行研究，

此次对各种环境下的锈层成分成分进行总结。

2 大气腐蚀产物

对于腐蚀初期过程的锈层演化研究表明：碳钢的锈层的常见成分含有

Fe

2

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、

α-FeOOH、γ-FeOOH、非晶的FeOOH和Fe

3

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4

。铁锈的发展是一个

极其复杂的过程，在最初的阶段内可以形成绿锈，即铁的二价氧化物，三

价氧化物，和氢氧化物的混合物，但此阶段锈层极不稳定，随着腐蚀的进

行，锈层的主要成分转化为γ-FeOOH和非晶FeOOH，同时有少量的

α-FeOOH生成，从而形成早期稳定的锈层结构。据有些学者证实[]，在长

期的大气暴晒过程中，金属材料的内外锈层组成会发生变化，内锈层会更

加致密，主要由α-FeOOH组成(此前的主要成分为非晶的FeOOH),外锈层疏

松，主要为γ-FeOOH组成。

Oh S J等人通过对放置在乡村大气，海滨大气，环境下环境下长达16

年之久的6种碳钢表面形成的锈层进行研究发现，所有碳钢表面的锈层都

分为内外两层，内层主要有α-FeOOH和Fe

3

O

4

。外层则为γ-FeOOH和少量

的α-FeOOH。

汪轩义根据我国自然环境大气腐蚀网站多年积累的数据，包括气象因

素，环境因素以及材料的腐蚀参数进行等运用统计和回归等数学方法，反

应了大气环境对材料腐蚀的综合评价因子。

王振尧通过对A3钢和10CrNiCuP进行大气腐蚀发现腐蚀过程中腐蚀

产物为α-FeOOH、Fe

3

O

4

、

γ-FeOOH和Fe

2

O

3

。在腐蚀进行的各个阶段他们

的成分基本不变，但在腐蚀过程中，含量不断的发生改变。疏松多孔的

γ-FeOOH向稳定的α-FeOOH转变。

张琳，王振尧等通过对3.5%的NaCl的腐蚀加速实验中发现Q235的腐

蚀产物主要为α-FeOOH、γ-FeOOH、 Fe

3

O

4

、β-FeOOH。耐候钢的主要成

分主要为α-FeOOH、γ-FeOOH和Fe

3

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4

，认为耐候钢中含有的合金元素对

β-FeOOH的生成有阻碍作用。但整体来耐候钢相比于Q235钢材优势不明

显，不适合于海洋大气环境。

3. 海洋环境腐蚀产物

海洋环境中腐蚀最为严重的区域是浪花飞溅区。浪花飞溅区位于海气

交界面上，经常处于潮湿多氧的状态，还有较强而频繁的海浪冲击，钢结

构在浪花飞溅区处于干湿交替的状态，在加上高含氧量，海浪冲击，供氧

充足，日照充足，温度上升这些因素，导致钢结构在浪花飞溅区的腐蚀最

为严重。钢结构在浪花飞溅区平均腐蚀速率为0.3～0.5mm/a，同一种钢材