海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室知识库

随着海洋事业的发展，我们逐渐由近海走向远海，然而，海洋用钢在海洋环境中的腐蚀问题，在走向海洋的过程中不容忽视，而目前针对海洋钢材腐蚀的研究多数是在室内或者是近岸进行实验，对于钢材在实际海域中的腐蚀速率的空间分布状况，其在海洋的分布是否呈现空间自相关性和规律性，是否可以应用空间插值，目前尚未有透彻的实际研究。

基于以上背景，本文选取黄海和东海作为研究区，以Q235低碳钢、45#中碳钢、X80管线钢、EH36船板钢、316L不锈钢这五种钢材在四个航次中实海现场测试的动电位极化曲线所获取的初期腐蚀速率作为研究对象，使用地统计学方法，探索了这五种钢材的初期腐蚀速率在空间分布的空间自相关性，计算其半变异函数，绘制出不同钢材的腐蚀速率分布的空间插值图，并综合不同钢材的数据，给出了研究海区的综合腐蚀风险分布图。本文的主要结论如下：

（1）多数典型钢材在黄海及东海的初期腐蚀速率的空间分布具有空间自相关性，表明其受到海洋中结构性因素的影响较大、随机性因素的影响较小。

（2）在黄海海域，Q235低碳钢、45#中碳钢、X80管线钢、EH36船板钢、316L不锈钢这5种钢材在8月份的初期腐蚀速率的空间分布存在空间自相关；12月份中，45#中碳钢、EH36船板钢、316L不锈钢这3种钢材的初期腐蚀速率的空间分布存在空间自相关性。多数典型钢材在黄海研究区空间自相关性较强。空间自相关性范围在60km~400km左右。

（3）在东海海域，Q235低碳钢、EH36船板钢和316L不锈钢这三种钢材在5月份的初期腐蚀速率的空间分布存在空间自相关，X80管线钢和EH36船板钢这两种钢材在9月份的初期腐蚀速率的空间分布存在空间自相关性。在呈空间自相关的钢材中，约一半钢材的空间自相关性较强。钢材在东海研究区的空间自相关性范围在不同月份中变化较大，自相关性范围在5月为100~200km左右，9月为500km以上。

（4）空间分布插值图显示，在黄海研究区，8月份Q235低碳钢、45#中碳钢、X80管线钢及EH36船板钢的初期腐蚀速率分布呈现南部低于北部的分布特点。12月份45#中碳钢和EH36船板钢腐蚀分布呈现中部低而周围高的趋势，316L不锈钢的初期腐蚀速率分布在8月呈现中部高、南北低，在12月呈现南低北高的趋势。

（5）空间分布插值图显示，在东海研究区，5月份Q235低碳钢及EH36船板钢的初期腐蚀速率分布呈现沿岸高、东南低的趋势，316L不锈钢的分布呈现中部高、南北近岸低的趋势。9月份X80管线钢和EH36船板钢其腐蚀分布均呈现南部低而北部低的趋势。

（6）腐蚀风险综合指示变量分布图显示，黄海中部和江苏沿岸在8月和12月均为腐蚀高风险区；东海研究区在9月无腐蚀高风险区，其南部为腐蚀风险较高地区。

第1章 绪论.... 1

1.1 引言. 1

1.2 钢铁的海洋腐蚀. 2

1.2.1 海洋腐蚀的特点. 2

1.2.2 海水中钢的腐蚀机理. 3

1.3 研究海区概况. 4

1.3.1 黄海的自然环境与水文特征. 4

1.3.2 东海的自然环境与水文环境. 7

1.4 地统计学方法. 9

1.4.1 地统计学方法概述. 9

1.4.2 地统计学在海洋科学领域中的应用. 12

1.5 课题的研究内容. 13

1.5.1 钢材的选材依据. 13

1.5.2 研究背景及进展. 14

1.5.3 本论文的主要研究内容. 16

第2章 实验与数据处理方法. 18

2.1 研究区概况. 18

2.2 试样材料及制备. 19

2.3 实验方法与依据. 20

2.4 数据分析方法. 21

第3章 典型钢材在黄海的初期腐蚀速率分布研究. 22

3.1 数据概览. 22

3.2 空间自相关性分析. 24

3.3 全局趋势分析. 26

3.4 半变异函数分析. 29

3.5 初期腐蚀速率的空间分布插值图. 31

3.6 温度及溶解氧与腐蚀速率的关系. 39

3.7 本章小结. 42

第4章 典型钢材在东海的初期腐蚀速率分布研究. 44

4.1 数据概览. 44

4.2 空间自相关性分析. 46

4.3 全局趋势分析. 47

4.4 半变异函数分析. 49

4.5 初期腐蚀速率的空间分布插值图. 51

4.6 本章小结. 55

第5章 黄海及东海的腐蚀风险分析. 57

5.1 指示克里格及多元指示克里格概念. 57

5.2 黄海及东海的腐蚀风险分析. 57

第6章 结论与展望. 63

6.1 结论. 63

6.2 展望. 64

参考文献. 66

致谢. 74

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果. 76