全 文 ：“ 藤壶开花腐蚀 ” 及其历程的模式 *
马士德
(中国科学院海洋研究所 )
藤壶对海洋设施危害极大 。 人们早在一百
多年前就开始研究它 , 前人的研究偏重于藤壶
的附着机制 〔 ’ 一 “ 〕 , 而对其附着对金属腐 蚀 的
影响研究甚少 。 作者研究了藤壶生长过程对普
碳钢 、 蒙乃尔 、 工业纯钦和一种不锈 钢 ( I C r
1 8 N ig T i) 等四种金属材料腐蚀的影响 。
过程中有的出现了沿藤壶底板周围的腐蚀环 。
发现藤壶死后 , 铁锈从藤壶上壳 口处涌出 , 在
壳口处形成犹如花朵般的锈物 , 郎谓 “ 藤壶开
花腐蚀 ” 。 解剖开花腐蚀的藤壶 , 内部有 H Z S
的嗅味 , 在藤壶底板中央印第一触 角部位 有
腐蚀孔 。 (见照片 1 )
一 、 实 验
1
. 实海挂片取得小藤壶 : 取普碳钢 、 蒙
乃尔 、 工业纯钦 、 不锈钢 ( i C r i s N i g T i ) , 于
1 9 7 9年 6 月在藤壶繁殖季节投放于青岛中港约
1 米深的海水中 , 每天用放大镜检查是否有藤
壶附着 。 半月之后发现在四种材料上均附着有
小藤壶 。 藤壶附着的先后顺序和附着的数量均
有不同 , 详见表 。
2
. 藤壶生长过程对金属腐蚀的影响 : 把
实海挂片取得的小藤壶 , 放于室内养殖 , 开始
用单胞藻 , 以后又加浮游动物 , 15 周之后不加
饵料 , 不换水促使藤壶死亡 , 藤壶对四种材料
腐蚀的影响如下 。
( 1 ) 普碳钢 : 由于其开始腐 蚀 速 度 较
大 , 表面不稳定 , 藤壶不易附着 , 附着上易随
表层锈一起剥落 。 一个半月之后方取得牢固附
着的藤壶 , 在藤壶死亡后 , 铁锈慢慢地把其淹
没 。 实验结束 , 清除锈层 , 原藤壶附着处 , 未
留下明显痕迹 。
( 2 ) 工业纯钦 : 藤壶易于附着 , 下海半
个月后就有较多的藤壶附上 , 两个月后最大藤
壶的价为 I Om m 。 藤壶生长及藤壶死亡后均对钦
的腐蚀无影响 。 死后的藤壶不易清除 , 其石灰
质的底板牢牢地附在钦板上 。 把藤壶清除后 ,
钦板上无任何附着的痕迹 。
( 3 ) 不锈钢 ( I C r 1 8 N i g T i ) : 藤壶 附 着
和生长情况同工业纯钦的相同 , 但活藤壶生长
照片 1 不锈钢发生藤壶开花腐蚀
后留下的藤壶腐蚀印
( 4 ) 蒙乃尔 : 藤壶在其上的附着情况同
钦 , 两个月后 , 最大的藤壶长到价 6 m m 。 活藤
壶对蒙乃尔的腐蚀无影响 , 而部分死藤壶在其
壳口处涌有蓝绿色腐蚀产物 , 同 上 所 述 , 这
也是 “ 藤壶开花腐蚀 ” 。 经解剖 , 开花腐蚀的
藤壶内部为暗褐色 , 带有 H Z S的嗅味 。 清除附
着底板 , 在其中央第一触角的位置发现有腐蚀
孔 , 腐蚀孔形状类似不锈钢 。
二 、 “ 藤壶开花腐蚀”
的模式与讨论
“ 藤壶开花腐蚀 ” 是藤壶对某些金属材料
。 中国科学院海洋研究所调查研究 报 告 第 86 分
第 6 期 海 洋 科 学 . 2 5 ·
产生的一种腐蚀形式 。 藤壶死亡后 , 在细菌的
参与下 , 藤壶内部有机体腐烂 , 引起局部环境
的酸化 , 在藤壶底板最薄的地方 (第一触角处 )
打开缺 口 , 使金属处在藤壶壳内的缺氧酸性环
境中 , 金属活化和壳外裸露金属构成大电池 ,
活化处的金属为阳极 , 而被加速腐蚀 , 腐蚀产
物逐步涌上藤壶壳口处 , 形成藤壶开花腐蚀 。
其腐蚀历程提出以下模式 。
1
. 藤壶死亡 : 由实验可知 , 活藤壶对金
属未发现开花腐蚀 , 仅在不锈钢和蒙乃尔上的
几个死藤壶上发现 。 所以藤壶开花腐蚀首先耍
藤壶死亡 。
2
. 微生物对藤壶有机体的分解 : 由突验
可知 , 并非所有的死藤壶均发生开花腐蚀 , 有
的死藤壶内的有机体或被共它生物吃掉 , 或被
海水冲掉 , 仅是一个空壳子 , 从壳 口处可以看
到内部完整的石灰质底座 。 发生开花腐蚀的藤
壶 , 其内部均有 H Z s 的嗅味 。 这是细菌对有机
体分解产生的 。
3
. 金属活化点的产生 : 解剖开花腐蚀的
藤壶 ,腐蚀孔洞均发生在藤壶底板的中心部位 ,
郎第一触角的位置 。 此处是藤壶底板最薄的地
方 , 而且含钙质少 , 由于细菌作用于藤壶肌体
所产生的有机酸和无机酸使局部环境酸化 , 第
一触角处由于较薄而被作用掉 , 致使露出的金
属在酸化的贫氧环境 中活化 。
4
。 宏观电池和闭塞阳极的加 速 腐 蚀 作
用 : 金属钦虽经过前三个过程都未发生开花腐
蚀 , 如照片 2 。 第一触角处的底板虽被破坏 ,
但钦表面钝化膜未破坏 , 形成不了 宏 观 大 电
池 。 所以它们仍然保持原状不被腐蚀 , 只有蒙
乃尔和不锈钢 , 一旦藤壶内暴露的 金 属被 活
化 , 这部分金属和藤壶壳外的金属 构 成 大 电
他 , 壳内的活化金属为阳极 、 壳外的金属为阴
极 , 因而大阴极加速了壳内小阳极的腐蚀 。 同
时藤壶壳内被堆积的锈物所闭塞 , 壳内外离子
交换困难 , 壳外为富氧区 , 壳内为贫氧区 , 也
促进了壳内金属的腐蚀 。
5
. 藤壶腐蚀坑的形成 : `一旦构成宏观电
池 , 藤壶壳内的金属很快被加速腐蚀由小的腐
_一船然麟雄籍麟麒粼夔缪嘿黝黝;
照片 2 附着藤壶的不完整的底板
(金属钦板上的 )
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( 1) 藤壶死亡 ( 2 〕 微生物作用
( 4 ) 宏观电池加速腐该作用
金属活化点
( 3 》 金属表面膜的破坏
藤壶开花腐蚀的模式图
蚀孔洞到以后的腐蚀坑 。 (详见模式图 )
三 、 结 论
根据上述试验结果和讨论 , 可以初步得出
以下结论 。
1
. 耐蚀性强的金属 (钦 、 不锈钢 ) 易于
藤壶附着 , 而且附着牢固 , 生长得快 ; 耐蚀性
差的金属 (普碳钢 ) 不易附着 ; 含铜的蒙乃尔
合金 , 藤壶易于附着 , 但不利于生长 。
2
. 活藤壶对铁 、 蒙乃尔的腐蚀作用没有
明显的影响 , 对不锈钢可产生隙缝腐蚀 。
3
. 死藤壶对不锈钢 、 蒙乃尔 合 金 产 生
“ 开花腐蚀 ” 。 所谓 “ 开花腐蚀 ” 郎死藤壶促
一 ~ - .一一 -一 - - 一一~ 一~ 一一、 一 一一 ~ ~ 一 ~ ~一一一· 26 · 海 洋 科 学 1 98 3年
慈 壶 的 附 着 生 长 与 金 属 腐 蚀 试 验 简 表
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不锈钢 ( I C r 1 8 N i g T i ) 无附着 每 d m 2 4 个
藤壶其甲为
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开花腐蚀的
藤壶底部有
腐蚀孔洞
蒙乃尔 无附着 每 d m 2 2 个
藤壶 , 其 甲
为 l m m
大部分死亡 ,
有两个出现
藤壶开花腐
蚀
月 . . `
工业纯钦 ( iT ) 无附着 每 d m 2 4 个
藤壶 , 其 少
为 Z m m
每 d m “
6 个藤
壶
最大的藤壶
尹为 s m m
藤壶附着量
无变化 , 最
大尹为 10 m m
大部分死亡
不产生任何
腐蚀现象
不易 清 除 ,
底为完整石
灰质
使其壳底板下的金属腐蚀 , 使腐蚀产物从藤壶
的壳口处吐出 , 在藤壶壳口处 “ 长出 ” 鲜艳的
锈物 , 犹如开花 , 作者称此种现象为 “藤壶开
花腐蚀 ” 。 这种腐蚀只对一些隙缝腐蚀敏成的
金属材料有可能发生 。 这种腐蚀的结果导致金
属材料的坑蚀甚至穿孔 。
〔 1 〕
〔 2 〕
〔 3 〕
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第 5 期 海 洋 科 学