钢结构腐蚀的本质，是钢材的元素铁被氧化失去电子变成铁锈的过程，钢结构的腐蚀对结构的承载力及耐久性影响很大，因此，钢结构的腐蚀损伤检测就显得尤为重要，本文主要从电化学和热力学两个方面介绍了钢结构在海洋环境中的腐蚀损伤机理，并对目前常用的腐蚀损伤检测方法的优缺点做了总结。

    1 海洋环境下钢的电化学腐蚀机理

    海洋环境是根据海洋所处的不同的物理状态来划分的，一般可分成大气区、浪溅区、变动区、水下区以及泥下区。在这五个区域中钢结构都会有电化学腐蚀发生。钢铁是铁元素和渗碳体的混合物，铁元素和渗碳体因为电位的不同，分别构成了微电池的阴阳两极，进而产生电流。

    由于电位差的作用，在阳极区，铁素体变成铁离子进入溶液：

    在阴极区，阳极区的电子被溶液中的某些物质所吸收。

    铁离子与氢氧根离子相结合，生成氢氧化亚铁：

    氢氧化亚铁是初步腐蚀的产物，当进一步反应时，会转变为氢氧化铁：

    当在充足的氧气供应条件下，这个腐蚀过程会一直进行，直至成为铁锈为止。图1 为钢腐蚀机理图。

    2 海洋环境下钢腐蚀的热力学机理

    钢结构腐蚀过程的反应趋向与化学系统的平衡态变化有关，因此可以用吉布斯自由能（（ΔG）T·P）判据来描述，吉式自由能越负，表明反应的驱动力越大，反应发生的倾向越大即：（ΔG）T·P<0，腐蚀自发发生；（ΔG）T·P=0，则处于平衡稳定态；（ΔG）T·P>0，腐蚀不自发发生。

铁矿石生成钢的过程的化学反应式表示如下：

    该反应过程中需要大量的能量，因此生成的最终产物是不稳定的，根据能量回归原理，当其暴露于潮湿及有氧的环境中，将会还原成原来的形态：

    钢结构腐蚀过程的反应趋向与化学系统的平衡态变化有关，因此可以用吉布斯自由能（（ΔG）T·P）判据来描述，吉式自由能越负，表明反应的驱动力越大，反应发生的倾向越大即：（ΔG）T·P<0，腐蚀自发发生；（ΔG）T·P=0，则处于平衡稳定态；（ΔG）T·P>0，腐蚀不自发发生。

    可以通过反应中各物质的化学位计算，可以获得吉式自由能：

    因此我们可以将公式做以下变换来判断腐蚀发生与否

    3 常用的损伤检测方法

    目前，对于钢结构腐蚀检测技术的研究处于迅速发展的阶段。腐蚀检测的方法可分为非电化学检测方法和电化学检测方法两大类，其中前者包括：表观检查法、超声波法、涡流法、声发射法等等；后者包括线性极化法、交流阻抗法、电化学噪声法等等。本文在这里对各种检测方法的优缺点做了总结。见表1。

    4 结论

    不同类型的海洋环境，其对结构所造成的损伤是各不相同的。与环境的腐蚀性，结构的已使用时间及腐蚀性介质的种类有着密切的关系，目前已有的各类腐蚀检测技术很多，但在实际应用中，仍有其一定的局限性及问题，有待进一步的研究。

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责任编辑：王元

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