you田领域的腐蚀与防护
一微生物腐蚀机理
微生物腐蚀是因为微生物代谢产物与金属离子相互作用发生化学反应而产生的一种腐蚀现象。研究者普遍认为ＭＩＣ不是由于单个有机体造成的，而是不同微生物菌落通过复杂的化学反应形成的。相对于发生在金属表面的均匀腐蚀，ＭＩＣ是一个局部化的腐蚀，通常先形成一个小的结节，然后会在结节下形成坑下腐蚀，结节内不同微生物会形成不同的生物膜，产生不同的化学反应，石you行业一般将硫酸盐还原菌（ＳＲＢ）作为形成ＭＩＣ的罪魁祸首。微生物种类具有多样性，所产生的腐蚀机理也不尽相同，主要有以下３类：①菌落呼吸、发酵作用形成氧浓差电池；②产酸菌代谢产生的酸性物质引起的腐蚀；③生物矿化作用。
二微生物中细菌
广泛存在于you田水系统中的微生物有硫酸盐还原菌（SRB）、铁细菌(IB)、腐生菌(TGB)、硫细菌、酵母菌、霉菌、藻类、原生动物等。其中SRB、IB和TGB是主要的MEOR有害菌，它们通过微生物诱导腐蚀作用（MIC），腐蚀并阻塞金属材质的钻采设备和注水管线，降低you气质量的同时损害you层，并显著降低设备的效能和寿命，为原you加工带来一定的经济损失和困难。
（一）硫酸盐还原菌
硫酸盐还原菌是兼性厌氧的卵圆形或短棒状单细胞微生物，革兰氏染色呈阳性，单极生鞭毛，硫酸盐还原菌可将硫酸盐，亚硫酸盐，硫代硫酸盐和亚硫酸盐硫，连二硫酸盐还原成硫化氢或氧化铁沉积。SRB 广泛存在于污水处理系统、地下you水井、土壤中埋设管线的部位。硫酸盐还原菌中脱硫弧菌属危害较大，可以利用乙醇或某些脂肪酸作为碳源和能源。SRB是兼性厌氧菌，但SRB对氧还是极其敏感的。在you 田中最适宜的生在温度范围为20~40℃。SRB的pH值范围在5.5~9.0之间，最适宜的pH值范围为7.0~7.5，硫酸盐转化率最高达94.3%。SRB可引起碳钢、不锈钢、铜合金的腐蚀。
（二）铁细菌
铁细菌是一种好气异养菌，细胞形态多样，呈螺旋杆状、球状、杆状或椭圆状，其适宜的pH值为6~8，最适宜的温度为22~25℃。以有机物为营养源，偏爱酸性环境中铁、锰的有机化合物。能在氧化亚铁或高价化合物中起催化作用，通过铁代谢提供能量，碳酸盐作为碳源，4FeCO3+O2+6H2O→4Fe(OH)3+4CO2+能量，Fe2+转变为不溶性Fe(OH)3，附着于细菌的丝体或贮存于皮鞘的胶质物中，残体及菌落堆积形成大量棕色黏泥。堵塞地层，加速Fe2+的产生，加快腐蚀作用，是公认的MEOR有害菌之一。
（三）腐生菌(saprophyte，腐生菌菌群简写为TGB)
腐生菌为好气异氧菌的统称，通过分泌代谢产物及粘液形成生物垢阻塞钻采设备和注水管线，是you 田注入水重要的控制指标之一。腐生菌中危害最为严重的为铁细菌，是检测杀菌剂效果时选用的菌种。
（四）硫细菌(sulfurbacteria，SB)
硫细菌包括硫氧化菌和硫酸盐还原菌，但通常仅指硫氧化菌(Sulphur-oxidising bacteria)，绝大多数是严格自养菌，除脱氮硫杆菌外（属于MEOR有益菌），均严格好氧，通过产酸对注水系统产生腐蚀作用，属MEOR有害菌。可通过氧化S0、S2O32-、SO32-和若干S X O62-（x=3～6）产生强酸并维持自身代谢需要。
三以水质影响为主导的微生物诱导腐蚀作用
（一）水质离子分析
掺输水中对腐蚀影响较大的因素是高含量的Cl-、HCO3-、硫化物，其相关腐蚀成因如下：
（1）Fe2++2Cl-→FeCl2；
（2）Fe2++HCO3-→FeCO3+H+；
（3）H2S+FeCl2→FeS↓(黑色)+2HCl；
（4）H2S+FeCO3→FeS↓(黑色)+CO2+H2O
从上式我们可知Cl-、HCO3-的反应产物FeCl2，FeCO3是可溶的，即当液体中的浓度一定时，化学反应可以达到动态平衡，而随FeS的沉淀，反应取向右侧进行，消耗铁离子；随碳酸氢根离子提供H+消耗，维持水质pH值稳定。
硫是生命有机体的重要组成部分，大约占总物质的1%，生物圈中含有丰富的硫，微生物参与地球化学循环包括：1）还原态无极硫化物的氧化；2）异化硫酸盐还原；3）硫化氢的释放（脱硫作用）；4）同化硫酸盐还原。地层中硫酸盐还原菌还原硫酸盐为H2S，H2S在硫酸盐还原菌胞内被结合到细胞组分中，即同化硫酸盐还原。硫酸盐作为末端电子受体还原成不被同化的H2S，即异化硫酸盐还原（也称反硫化作用），电子供体一般为丙酮酸、乳酸、和分子氢。
硫循环示意图
（二）“阴极去极化作用”主导的硫酸盐还原菌的腐蚀机制
SRB可将SO42-、SO32-、S2O32-、S0、S2O42-、S x O62-（x=3～6）还原成H2S，不沉积铁的氧化物。一般当硫化氢浓度达到16mmol/L时可以抑制SRB的生长，H2S可对硫酸盐还原菌产生毒性。
1934年荷兰科学家V on Wolzogen Kuhr初次提出“阴极去极化作用”，是腐蚀过程中的一个关键性步骤，阳极氧化Fe为Fe2+；阴极还原H+为氢气。H2PO4-、HPO42-可提供反应所需H+，H2S同时具有阴极去极化、阳极去极化作用。
其阴极去极化作用公式为：
阴极去极化离子反应关系图
酸性条件下硫酸盐还原菌参与厌氧腐蚀的电化学过程示意图
总反应式:4Fe+SO42-+4H2O→FeS+3Fe(OH)2+2OH-
在无氧中性环境中，一个金属的电解质电位，不够充分低到去克服氢的超电位，不利于阴极去极化反应，使允许阴极表面氢的释放，腐蚀作用微弱。另外，电解质处于缺氧环境中，直接氧化的阴极去极化作用不能发生，使氢原子覆盖在阴极，使腐蚀停止。这种严重的腐蚀由硫酸盐还原菌起主导作用。
（1）SO42-+8H(原子)→SRB→S2-+4H2O；
（2）Fe2++S2-→FeS↓；
（3）Fe2++2OH-→Fe（OH）2↓；
由SRB腐蚀机理可知，金属表面覆盖的疏松硫化铁薄膜，可加速腐蚀反应进程。阴极去极化的能力决定微生物酶系统还原硫酸盐的能力，特定时间内，细菌酶活性与腐蚀成线性关系。
（三）生物薄膜腐蚀机制
生物薄膜(Biofilm)又称为生物膜，是微生物细胞代谢产生的多糖类多聚物堆积而形成的群落结构。生物膜结构非均一（生物膜不同层次细菌种类、比例不同），90%体积由聚合物基质或用于生物膜内部的细菌交换物质的水管道构成。细菌能自发产生、释放一些特定的信号分子，并能感知其浓度变化，调节微生物的群体行为，通过这种群体感应(quorum sensing)调整自身的生理状况。
由于生物膜在金属表面的附着，为多种腐蚀相关细菌提供了生长环境。细菌在金属表面的腐蚀机制也因此而更多样化。如1、还原氧、硫、硫代硫酸盐、Fe3+反应；2、氧化硫和Fe2+；3、发酵；4、产酸等，由于不同微生物的机制不同而产生多种机制复合腐蚀作用。
但也有实验表明：生物膜能保护金属抵制腐蚀。因为生物膜表面氧浓度被细菌直接消耗，原则上，只要氧气的扩散率低于氧气的消耗率，即可达到抑制腐蚀的效果。
当介质中Fe2+微量时，不足以产生腐蚀作用，相反会对管道腐蚀起一定的保护作用。实验表明：在铁离子浓度小于50mg/L的培养基中，SRB腐蚀产物附着在钢铁上，阻碍介质和铁之间的腐化反应。对钢铁有一定防护作用；在铁离子浓度大于50mg/L时，疏松的沉积物FeS穿透生物膜、增加电流量，促进钢铁腐蚀。
（四）微生物共代谢腐蚀机制
任何微生物都不是独立存在和作用的。在微生物群落中，微生物的共代谢随周围生态系统的变化而变化，进而改变环境状态。目前较公认的石you管道腐蚀机制是硫酸盐还原菌、硫细菌、铁细菌（腐生菌）为主的细菌共同作用的结果。
硫细菌(sulfurbacteria，SB)是腐生菌中主要的腐蚀危害菌。SB生长过程中能氧化元素硫、硫代硫酸盐、亚硫酸盐和若干连多硫酸盐等产生代谢为硫酸盐，或将硫化氢氧化成高价态硫化物，从中获得能量的细菌。硫细菌的氧化腐蚀：
2H2S+O2→硫细菌→2H2O+2S+能量①
2S+3O2+2H2O→硫细菌→2H2SO4+能量②
6CO2+6H2O→能量①②和酶共同作用→C6H12O6+6O2
厌氧条件下，NO3-可作为电子受体的反应：
5HS-+8NO3-+3H+→5SO42-+4N2+4H2O
典型的铁细菌（ironbacteria，IB）利用铁氧化化学能维持正常代谢，可分泌氢氧化铁成基定形结构。以碳酸盐为碳源的代谢反应：4FeCO3+O2+6H2O→4Fe(OH)3+4CO2+能量，反应产生的不溶性Fe(OH)3经菌体排除后，贮存于皮鞘的胶质物中或附着于细菌的丝体上，形成大量棕色黏泥，阻塞地层的同时促进腐蚀。
缝隙腐蚀机理是目前较公认的铁细菌腐蚀机理，在高浓度氧区，氧化铁细菌将金属表面分成的小阳极点以及大范围阴极区。如铁细菌在水管内壁形成氧浓差电池。发生的反应为：
Fe－2e→Fe2+（阳极反应）
O2+2H2O+4e→4OH-（阴极过程）
2Fe2++4OH-→2Fe（OH）2（腐蚀产物）
4Fe（OH）2+O2+2H2O-→4Fe（OH）3（腐蚀产物）
总反应式：4Fe+6H2O+3O2→4Fe（OH）3；硫酸盐还原菌、铁细菌之间的相互作用，可以促进不锈钢的腐蚀过程。
根据以上微生物的腐蚀机理，可以得知，石you掺输水管道中腐蚀，是由多种微生物共同作用的结果。在金属管材表面铁氧化菌、锰氧化菌、腐生菌等需氧菌共代谢作用下，消耗水中溶解氧，减弱了由于溶解氧导致的吸氧腐蚀作用，同时代谢产物在金属表面的堆积，进一步阻碍了生物膜中氧气的扩散，在生物膜中心形成的无氧环境为SRB的生长、繁殖提供了良好的条件。微生物共代谢作用使得管材的电位上升，出现局部点蚀，在点蚀位点周围，不连续的局部沉积物促进了微生物的繁殖。Cl-和S2-的产生，使得Eb值变负，与水中铁、镍形成疏松的FeS、Ni2S，使表面膜的抵抗力降低，加上强腐蚀性的FeCl3和MnCl4积累，打破了钝态层的稳定性，加速产生点蚀。在生物膜中的胞外聚合物的作用下，聚集Fe3+和Mn4+，Cl-渗透进入生物膜，增强了对稳态钝化膜的破坏；产酸细菌代谢有机酸提升溶液酸性的同时，促进腐蚀。进一步表明了微生物间协同促腐蚀作用。
随着水流的冲刷作用，增大了掺输水的溶氧量，同时冲刷了已经形成的管垢，使金属表面上的腐蚀产物膜被除去，导致裸露金属表面的腐蚀。正是微生物间的相互作用，使腐蚀面积逐步扩散，由点腐蚀变为局部腐蚀、面腐蚀。
几种腐蚀相关微生物的离子关系如下图：
通过分析掺输水管道微生物，我们得知硫酸盐还原菌是一种普遍存在的细菌，所引起的腐蚀可能比其他任何细菌都更为严重，细菌腐蚀已成为我国某些you田注水系统最主要的腐蚀危害，其危害程度有时已大大超过溶解氧的影响。在缺氧条件下，硫酸盐还原菌大量生长，把水中的硫酸盐还原成硫离子并产生硫化氢。在冲洗罐、原you储罐、储水罐等，在粘泥和沉积物下面，注水管道周围常常发生严重的蜂窝状腐蚀。
在掺输水管线腐蚀过程中，阳极Fe氧化为Fe2+，附着在钢铁表面的H+参与阴极还原反应，产生H2气体导致应力腐蚀开裂。
阳极反应产物：Fe2＋＋CO32-＋S2-→FeS↓＋FeCO3（溶解）
其实整个反应过程就是氢离子去极化所导致的钢材应力腐蚀破裂(SCC)，主要原因为高HCO3-水质中含有不确定量的H2S的腐蚀环境，使材料电位、外加应力等因素失衡，使钢铁管材在SRB产生的大量H2S 作用下产生脆性断裂。硫化物破坏可能在设备运转后几小时或几天内突然发生。给石you管道造成巨大的资金浪费，同时对you田的生产安全也产生了极大的威胁。
（五）水质因素为主因的腐蚀机制
水质中不同离子浓度及物理因素的变化，为微生物营造了不同的生态环境，结合管材材质的不同，腐蚀存在更多的不稳定因素。目前高含硫you田采用的管材主要有：普通钢（含缓蚀剂）、不锈钢或耐蚀核心或玻璃钢、经过表面处理的钢材三种；非金属材料以PP--FPR复合管、耐高温玻璃管、耐腐蚀玻璃纤维增强塑料等应用较为广泛；其中玻璃钢是一种较为理想的新型材料，吉林you田部分实验管道已更换玻璃钢材质，但大部分管材仍以普通钢材、不锈钢材为主，在日常防护中，添加缓蚀剂以减缓腐蚀速度、延长使用寿命。管道腐蚀相关的水质监测指标如下：
水质监测指标
其中对腐蚀起主导作用的水质因素有：
（1）溶解氧是在you田生产中对腐蚀影响最为明显又难以避免的因素之一。在you田水与金属接触部位主要发生吸氧腐蚀和氧浓度差电池腐蚀两种。在硬水中，碱性阴极反应使钙、镁化合物的沉积隔离氧气，成为贫氧区（阳极），阴极为含富氧的you田水，从而形成氧浓度差电池。
（2）游离二氧化碳：有机物分解及空气中CO2溶于水中，使溶液呈酸性，加速腐蚀进程；在有氧的情况下，以析氢腐蚀为主要腐蚀机制：
CO2+H2O=H2CO3=H+＋HCO3-=2H+＋CO32-
（3）硫化氢：在水中不含溶解氧时，含硫化氢的水溶液腐蚀性随硫化氢含量呈正相关；当水中含溶解氧时，会加重腐蚀。硫化氢可使钢材脆化。26.7℃时，低碳钢在不同硫化氢浓度的蒸馏水的腐蚀速度中，硫化氢的浓度从2ppm到150ppm时，腐蚀速度随硫化氢浓度的增大而增大，在150-400ppm时，腐蚀速率最大，当硫化氢浓度大于400ppm时，腐蚀速率逐渐下降；1600-2640ppm时，腐蚀轻微并相当稳定。
（4）溶解盐类：you田水中溶解盐类是较为复杂的腐蚀因素，当溶解盐浓度过高，会降低氧的溶解度，进而减弱腐蚀；当盐浓度与溶解氧或溶解二氧化碳浓度达某特定比例时，溶液腐蚀强度最大；金属表面沉积的不均一溶解盐可起到防护金属腐蚀作用，但同时也由于沉积盐的不均一性，可导致浓差电池产生点蚀。
（5）pH值：you田水pH值与其中溶解的二氧化碳、硫化氢等酸性气体密切相关，是影响腐蚀的主要因素之一。维尔松(Wilson)曾指出：pH>12时，碳钢不被腐蚀；随着pH值的下降，腐蚀加剧；当pH<7时，腐蚀越为严重。中等含氧量与pH共同作用下，腐蚀尤为严重。
（6）温度：温度每升高10℃，腐蚀速度增加1倍。80℃时，腐蚀速率为最大值。溶解氧随溶液温度的上升逐渐外逸，减缓腐蚀。金属表面温度的不均衡会导致氧浓度差电池的形成，促进腐蚀进程。
（7）流速：在流速小的水体中，金属表面一般产生破坏性最小的点蚀；高流速因冲刷金属表面沉积物，增加裸露表面氧浓度，促进氧浓度差电池形成。
（六）硫酸盐还原菌的其他腐蚀机制
此外，Starkey指出的浓差电池、Evans T E认为的微生物代谢酸性产物导致沉积物下的酸腐蚀理论及Iverson W P提出SRB代谢产生高活性磷化物，与基体铁作用形成的磷化铁腐蚀产物膜，促进腐蚀的代谢腐蚀理论，均是从微生物代谢及其代谢产物角度出发，结合微生物的共生环境提出的SRB腐蚀机理；
四you田you套管腐蚀与防治
（一）绪论
在you田的开采过程中，you套管腐蚀问题一直都是普遍存在的问题，对于整个you田开采过程具有一定的负面影响。由于金属与环境的物理化学的相互作用，造成金属性能的改变，导致金属、环境或由其构成的部分技术体系功能的损坏叫腐蚀。简单来说，腐蚀就是金属的钝化保护膜发生了破裂，在一定程度上造成了管道的腐蚀，甚至开裂，影响了you田正常的生产。除了由于you田停止生产造成的直接损失之外，you套管腐蚀还会造成间接损失，如停产的机械损失、生产效率降低、生产成本的增加、以及you田
产品的质量降低等。另外，you套管腐蚀还会对自然界造成影响，造成一定的环境污染和资源浪费，严重者甚至会威胁到人民群众的生命财产安全。
在you田的正常生产过程中，常见的腐蚀问题主要集中在一些you水井、管线和机械设备上，而这些部分主要负责整个you田的生产、输送和you气处理工作等，对于整个you田来说极为重要；同时you水井输you管道设备的内壁发生腐蚀以及在外部的环境作用下造成的外壁腐蚀等，都会造成you田you套管的腐蚀。由于各个you田生产环境的不同，管道材质和防腐蚀性能以及腐蚀状况都有着差异，因此you水井的管道腐蚀并不是均匀性的腐蚀，也不是瞬时腐蚀，而是在一定情况下产生管道的内壁越来越薄，出现you管螺纹腐蚀沟槽，内壁呈坑状腐蚀，管壁减薄，以至穿孔、开裂等现象。
当一个you田的大部分开采井口已经进入到开发后期阶段，you水井数目也基本达到巅峰，随着开采工作的进一步进行，you井含水率在进一步升高，you田井下you套管的腐蚀现象也越来越普遍，并且正在逐步恶化，由于you套管腐蚀而造成的you田停产现象并不少见，直接影响了生产成本，降低了生产效率，并且也进一步影响you田产品的质量。腐蚀问题不仅仅会造成you套管的破损，这些腐蚀的you套管脱落的产物还会累积到泵体中，造成泵体的整体卡顿，发生阻塞而不能工作。同时在you水井注水过程中，由于水质越来越差，水中的硫酸盐还原菌等微生物对you套管产生的进一步的腐蚀，直接影响了you田的经济利益，由此可见，you田you套管腐蚀造成的问题极为惊人，并且产生了严重的后果。
（二）腐蚀研究的意义
现代文明的三大支柱：材料、能源和信息。材料的研究离不开腐蚀。材料在环境中服役时有三种失效形式腐蚀、磨损和断裂，首当其冲的就是腐蚀。
腐蚀研究的重要性首先表现在经济方面。在腐蚀造成的损失中，资源浪费最为严重，全球每年生产的钢材中由于腐蚀而被损失达30%，其中有10%变成了铁锈而不得不报废。至于由金属腐蚀事故引起的停电和停产等间接损失就更无法计算，一般是直接损失的几倍。
腐蚀研究重要性的第二个领域要从安全和减少灾难性事故的方面考虑。腐蚀的发生很普遍且不易被察觉，当腐蚀的量变积累到一定程度，便会发生突发性灾害，引发安全环境的破坏。因此，采取各种技术措施进行防腐蚀，也是保证安全生产的必然选择。
（三）管道腐蚀的类型
you气管道一般为金属材质。金属腐蚀具有普遍性，自发性和隐蔽性的特点，其分类方法多种多样，而且伴随着腐蚀介质的不断更新、金属材料种类的增多，腐蚀类型也在相应的增加。但无论哪一种腐蚀分类方法，都是为了从不同角度描述腐蚀现象的外观形状、特点、规律和机制等，以便说明、分析和研究腐蚀现象及其规律，进而找出防止腐蚀发生的方法和途径。
（1）腐蚀形态
●全面腐蚀
腐蚀在整个金属表面上的发生是均匀的，各部分的腐蚀速率也基本相同，所以也称为均匀腐蚀。如果是不均匀的腐蚀发展到整个金属的表面，则会出现全面腐蚀的效果，这两种情况都可称为全面或均匀腐蚀。
●局部腐蚀
与全面腐蚀不同，在金属表面上只有某一局部区域发生局部腐蚀，基本不会被破坏其他的地方。局部腐蚀具有破坏形态多，危害性大的特点。斑状腐蚀、穴状腐蚀、点蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、丝状腐蚀、缝隙腐蚀、剥蚀、选择性腐蚀等都是局部腐蚀的常见形式。
●应力作用下的腐蚀
材料在腐蚀环境和拉应力（压应力一般不会造成应力腐蚀）协同作用下发生的开裂及断裂失效现象。一般包括以下几种类型：应力断裂腐蚀、氢损伤、腐蚀疲劳、腐蚀磨损、空泡腐蚀和微振腐蚀。
统计调查结果表明，在所有的腐蚀中全面腐蚀、腐蚀疲劳及应力腐蚀引起的破坏事故所占比例较高，分别为23%、22%和19%，其他十余种形式腐蚀合计36%。由于应力腐蚀和氢脆的发生事先毫无征兆，所以其危害性最大，经常引发灾难性事故，在实际生产和应用中应引起足够重视。
（2）you气管道土壤腐蚀的典型腐蚀类型
土壤腐蚀除了氧和二氧化碳等腐蚀性气体在土壤电解质中造成的一般性均匀腐蚀和点蚀外，还会由于外部服役环境的特点而造成下述几种特有的腐蚀类型。
●土壤电池腐蚀
土壤腐蚀和在其他介质中发生的电化学腐蚀过程相同，由于其电化学的不均匀性产生微电池从而导致了腐蚀。另外，由于土壤介质的多相性，土壤介质还会因宏观不均匀性形成电池而导致腐蚀，这种腐蚀的作用更大。土壤的各种理化性质（透气性、pH值、含盐量等）的变化都会形成腐蚀电池，如透气条件不同，土壤介质中氧的渗透率也不同，金属与土壤相接触的各部分的电位就会受到影响形成氧浓差电池。
●微生物腐蚀
微生物（如细菌）对管道金属的腐蚀基本上是由其产物及其活动直接或间接地影响到腐蚀的电化学历程，或者是改变了土壤的理化性质而导致觉着腐蚀电池所致。如比较典型的硫酸盐还原菌（SRB）引起的腐蚀，就是通过硫酸盐还原菌的作用，直接影响腐蚀反应过程，它能破坏沿原电池阴极表面正常聚集的保护性氢离子膜，使阴极去极化过程更加容易。
●杂散电流腐蚀
就是不在原有路径上流动的电流，也称干扰电流或迷走电流。杂散电流流到管道的哪个部位，该部位就成为腐蚀电池的阴极而受到保护，而电流流出的部位，就成为电池的阳极而受到腐蚀。与一般的土壤腐蚀相比，杂散电流引起的腐蚀更加剧烈。埋地管道不存在杂散电流的情况下，腐蚀电池的电极电位差只有几百毫伏，而有杂散电流存在时，管道上通过的杂散电流高达几百安培，接地电位则高达9V左右。
（3）土壤应力腐蚀破裂
土壤应力腐蚀破裂（SCC）是服役管道所遇到的另一类腐蚀问题。管道在腐蚀中的应力腐蚀破坏是由于埋地管道在外表面上的小裂纹经扩展延深造成的。这些小裂纹最初是以肉眼看不见的处于同一方向排列的许多独立的小裂纹组成的，经过几年的时间，这些独立的小裂纹可能增长或加深，一个裂纹丛中的裂纹可能连接形成较长裂纹。由于土壤应力腐蚀破裂的演变缓慢，它往往可以在管道上存在若干年而不造成事故。如果裂纹扩展到一定程度，管道最终会失效，导致泄漏或爆裂。
（四）国内外管道腐蚀研究现状调研
（1）you套管腐蚀机理研究现状调研
对于you田生产来说，you水井you套管属于内部的主要构件，也会影响到you水井开发工作的生产成本。一般来说，在you田you水井的生产成本中，对you水井you套管的消耗占据了总生产成本的七成以上。因此，解决you套管腐蚀问题对于you田整体生产成本的降低极为重要。
you气田中的腐蚀环境有以下典型的特点：
●H2S、CO2、O2、Cl-和水等是主要的腐蚀介质
you田生产过程中，you水井的内部介质溶液中，CO2、H2S（或SRB）、Cl-是普遍共同存在的，最常遇见的腐蚀问题是CO2、H2S、Cl-等多种介质综合作用引起的腐蚀。H2S、CO2水解使水介质呈酸性，产生氢去极化腐蚀。
H2S在水介质中与Fe直接反应：Fe+H2S→FeS+H2
CO2溶于水生成H2CO3：CO2+H2O→H2CO3 Fe+H2CO3→FeCO3+H2
O2与Fe直接反应：Fe+O2→Fe+FeO+O2→Fe2O3
在you田生产中，you套管腐蚀的主要方式就是电化学腐蚀。电化学腐蚀一般情况下需要阳极、阴极、电解质和导体就可以发生，而在you水井中，由于you水井的不断开采，其中的含水量逐年上升，各个you 水井中含有大量的氯化钠（NaCl）、氯化钾（KCl）和硫化氢（H2S），这些物质都极易溶于水，形成强的电解质溶液，造成you水井的电化学腐蚀。you田的各个you水井，往往都是在强电解质溶液中工作的。you水井中的管道材料大都是金属材料和非金属元素组成的碳钢和合金钢，由于管道材料的电极电位差异，在强电解质溶液的作用下，比铁元素电极电位高的物质成为阴极，铁元素成为阳极，组成腐蚀电池的两极，在电解液作用下铁失去电子被氧化。
碳钢在you田环境下的腐蚀分析
从微观上分析，碳钢的基体组织为珠光体+铁素体，珠光体组织是由渗碳体（Fe3C）片层与铁素体片层相间构成的，铁素体和渗碳体因电位差而形成腐蚀微电池，渗碳体片层为微阴极，从而在碳钢表面形成成千上万个微电池，作为阳极的铁转化为铁离子进入溶液，从而形成了腐蚀。you套管的工作环境就是在you水井中，而you套管的腐蚀主要是you水井中的介质发生的腐蚀，you管的腐蚀过程就是组成you管金属的阳极氧化和阴极去极化剂还原这组共轭反应同时自发进行的过程。
在you水井中，广泛存在着二氧化碳（CO2），干燥的二氧化碳（CO2）本身对you套管并没有腐蚀作用，不过you水井中的环境并不是干燥的，其中的含水量较多，尤其是对于已经开采一段时间的you水井和老you水井，含水量会更高。而二氧化碳（CO2）在遇到水之后会形成酸性溶液，对you套管形成全方位的腐蚀。二氧化碳（CO2）的腐蚀在含水量较高的you水井中更为常见，尤其是二氧化碳（CO2）溶于水之后产生的强酸溶液会对you套管中的非金属碳钢物质造成极大的腐蚀效果，造成you套管的腐蚀。随着you水井开采时间的累积，二氧化碳（CO2）的腐蚀会越来越严重。
●高温和高压环境
石you石化行业正在不断发展，在这个过程中，you水井的深度越来越深，希望能得到更多的石you 产品，提高企业的经济效益，但是you水井深度较深的程度就会增加介质中的温度和压力，并且直接影响到井底的温度，由于井底压力和温度因素产生变化，就会对you套管自身造成腐蚀，you套管腐蚀产生的条件在较深的you水井中一直广泛存在，并且压力逐步升高。高温高压的you水井环境和正常压力和温度环境相比，you套管材料的腐蚀规律和腐蚀机理会发生较大的变化，原本的you套管防腐蚀技术在深度较
深的you水井中并不能起到较好的腐蚀防治效果，因此会造成you套管的腐蚀。一般来说，在高温高压环境，you套管腐蚀的规律主要是温度和压力的升高增加了you套管的腐蚀速率，然后破坏you套管的钝化保护膜。针对不同的you水井的实际状况，和腐蚀产物膜的保护性有关，腐蚀速率极值出现的位置也有较大的差异。
●气、水、烃、固多相共存的流动环境
和单一发生的介质相比，气、水、烃、固多相共存的流动环境的对you套管的腐蚀情况较为复杂，当you水井内部的you含量较高的时候，会产生一定的you包水结构，这一结构腐蚀速率较低。不过，随着you水井的逐步开采深入，you水井的含水量会进一步的增加，那么就会成为水包you环境，对you套管的腐蚀速率不断升高。因此，在气、水、烃、固多相共存的流动环境中，各种不同的介质相互作用，对you 套管造成的腐蚀会和单一的介质相比更为严重，会严重的增加其腐蚀速率，尤其是在开采深度较深、时间较长的you水井中，会极大的加速you套管的腐蚀速率。介质的流动与腐蚀速率和腐蚀类型都存在联系，主要会形成空泡腐蚀和冲刷腐蚀，而夹杂的气体会加速空泡腐蚀作用，固体颗粒会破坏腐蚀产物膜，刮伤裸露的基材表面，加速局部腐蚀。空泡腐蚀和冲刷腐蚀行为与流型、流速、颗粒大小与含量以及腐蚀反应物质和腐蚀产物膜的表面力学性质有关。
●复杂的载荷条件
you套管在平时的工作中，会受到外在环境的影响，尤其是外在的复杂的荷载环境，会直接影响到其自身的性能，外加设备对you套管造成一定的荷载，且you套管自身的重力以及其中参与的应力等都会造成对you套管自身的影响。尤其是当you套管内部有硫化氢存在的时候，硫化氢应力腐蚀开裂（SSCC）更为敏感，也极易造成you套管的腐蚀开裂。这些应力腐蚀一般难以预测，you套管自身的材料、环境因素和you套管自身受到的荷载都会严重的影响到you套管的稳定性。对于这一问题，国内外学者进行了大量的理论研究和计算，深入分析了外加条件（温度、压力、流速和载荷）、介质成分（矿化度、Cl-、pH值、添加剂等）和材料的性能（组织结构、合金化元素、表面性能和力学性能等）对you套管腐蚀现象的影响程度。通过研究方法的不断改进，已经从原本的静态实验方法发展到如今的动态实验方法，从常温常压下的电化学效果发展为高温高压下的效果，从一般性的常规分析技术到原子力显微镜等先进仪器的功能开发，从一般的统计分析数据到人工智能的模型模拟。研究人员逐步获得了大量的信息，对you管钢的腐蚀研究成效显著。通过这些研究过程能进一步的分析you套管的腐蚀机理，同时通过具体的实验研究总结出其腐蚀规律，能进一步明确实际状态下的you套管腐蚀状态。
（2）you套管腐蚀防治技术研究现状调研
通过对近二十年来对you田you水井you套管的腐蚀问题和腐蚀防治问题进行了资料查阅，通过对这些资料的研究成果总结分析可以看出，you套管腐蚀的防治工作一直以来都是研究的重点内容，成为了you 气开采过程中的重点研究课题，对you田you水井you套管的腐蚀防治技术得到了进一步的提高，主要成果包括新的防腐蚀材料的选择、涂层材料的选择、加缓蚀剂、阴极保护等。
●选用新的防腐蚀材料
在you田you水井you套管材料的选择上，应当从根本上提高其防腐蚀的性能。主要的方式就是在其中添加一定的合金，充分调整其中的各组成元素含量，也能进一步的改变其组织结果，有效地提高you套管材料的防腐蚀性能。对于you田的you套管生产厂家来说，需要开发出更好的防腐蚀材料，应用在you 套管的生产工作中，才能更好的解决这一问题。一般来说，主要的防腐蚀材料都是抗二氧化碳腐蚀的钢、
铬锰氮不锈钢、镍铬合金或钦合金作you管和套管材料等。我国you田的you套管材料大都是采用进口材料，选择的耐腐蚀性材料生产升本较高，极大的增加了生产成本。
●阴极保护技术
阴极保护技术能对you套管提供一定的负电流，然后通过阴极极化来促使you套管内部发生金属氧化还原反应的平衡电位，阻止you套管的腐蚀，能有效地控制电化学腐蚀现象的发生。阴极保护技术有外加电流的阴极保护和牺牲阳极的阴极保护两类。
1）外加电流的阴极保护技术
外加电流的阴极保护技术的研究时间较长，并且积累了较多的实践经验，主要应用在上个世纪的美国和中东地区，尤其是在单井中的应用效果较好。我国在上个世纪五六十年代开始应用外加电流的阴极保护技术，上个世纪的七八十年代在石you和船舶行业也得到了一定的应用。结合我国的实际情况，对外加电流的阴极保护技术进行了二次开发，取得的效果较为理想。上个世纪八十年代，在我国部分you田的you 套管上应用了区域性的多井加管线阴极保护技术。不过，这一技术的寿命较短，由于其理论上本身就存在着一定的缺陷，因此不能适应目前的you区环境的实际管理工作，已被逐步淘汰。目前外加电流的阴极保护在you田的you套管防腐蚀工作中得到了较为广泛的应用，该技术的理论发展较为完善，实践经验也较为丰富，对于一些有代表性的专题也进行了针对性的研究。
2）牺牲阳极的阴极保护技术
牺牲阳极的阴极保护技术主要是利用you套管管道本身的电位差，将其中的金属和保护设备相连接，完成对you套管的保护。这一技术不需要外加的机械设备，在操作上极为便利，保护设备能有效地保护you 套管阳极。一般常见的阳极材料是镁、铝、锌及合金等。牺牲阳极的阴极保护技术能满足各种形状的you 套管，这一工艺的关键技术就是阳极材料的选择与布置和提高阳极的寿命。和外加电流的阴极保护技术相比，牺牲阳极的阴极保护技术不需要检修和维护，并且防腐蚀效果较好，对于you水井正常的生产工作不会造成影响，不过还是有一定的限制因素，主要就是对土壤电阻率有一定的要求。土壤电阻率不能过高，否则会影响到绝缘法兰的正常使用，造成阳极的污染，影响原本的阳极布置状态，直接影响到对you套管的防腐蚀效果。牺牲阳极的阴极保护技术在理论上可以实现对you套管的防腐蚀工作，并且防腐蚀效果较好。但是，在实际应用的时候还是遇到了一定的问题，主要是阳极的消耗速率过快。国外对牺牲阳极的阴极保护技术也进行了一定的研究，提出了研究模型，但是集中在理论研究层面，并没有从实践中得以控制。
●涂层技术
涂层技术主要就是在you套管表面添加涂层，并能较好的实现对you套管的防护工作。有机涂层和无机涂层的机理都是能隔离腐蚀介质和you套管直接的接触，减缓you套管腐蚀的发生。常用的涂层涂料有环氧树脂防腐漆、酚醛树脂改性的环氧树脂漆、聚氨基甲酸酯防腐漆、环氧聚氨酯漆等。这些防腐漆还常添加一些特殊填料，如玻璃鳞片、磁性氧化铁粉末、锌粉、活性石棉粉等，以提高防腐蚀效果。新近开发的纳米涂层具有防腐、防垢、防结蜡的三防特性，在较为恶劣的工作环境中应用更为适合。不过，在套管安装过程中和服役过程中涂层容易被刮伤，如果裸露出套管表面，将会导致严重的局部腐蚀。
●添加缓蚀剂
添加缓蚀剂主要是在you套管表面形成一层薄薄的保护膜，这层保护膜能有效的保护you套管的表面微结构，减缓you套管的腐蚀速率。一般来说，缓蚀剂主要包括氧化型、沉淀型和吸附型三大类缓蚀剂。氧化型缓蚀剂主要是利用缓蚀剂和you套管表面发生反应，然后形成钝化保护膜，这层保护膜能有效地降低you套管的腐蚀速率。沉淀型缓蚀剂能与you套管内部的电解质溶液发生反应，形成沉淀附着在you套管的表面，起到物理隔绝的效果。从氧化膜和沉淀膜的物理性质上来看，在酸性条件下抗腐蚀能力都会减
弱，而you水井you套管内部的环境大都是酸性环境，会在一定程度上溶解氧化膜和沉淀膜，造成you套管的局部腐蚀。因此，需要增加氧化膜和沉淀膜的厚度。吸附型缓蚀剂一般为有机物，利用物理依附或者化学依附的方式形成吸附膜，这一吸附膜一般情况下和氧化膜与沉淀膜相比较薄，而且也不需要完全覆盖在you套管的表面，只需要在表面活性点位置发生吸附就可以起到缓蚀作用。目前在you田you水井you 套管的腐蚀防治中，添加的缓蚀剂主要是吸附性的缓蚀剂，防腐蚀的效果明显。其缺点是流失速率较大，使用周期短，还会在一定程度上影响you水井的安全生产，在you气井中很难得到使用。
金属镀层
金属镀层主要就是在you套管外部添加金属镀层，包括电镀金属层、化学镀金属层、热浸镀金属层和热渗镀金属层等不同的金属镀层方式。不同方式的镀层工艺能有不同的镀层结构，也能从不同的角度来缓解这一状态。金属镀层和涂层相比有着较大的差异，金属镀层能代替you套管与周围的环境发生反应，这样能起到对you套管材料的保护作用。金属镀层具体来说可以分为阴极性镀层和阳极性镀层两类。阴极性镀层是指镀层在介质中耐蚀性比基材高，镀层起到屏障作用，从而延缓基材的寿命。研究得最多的是镍基镀层，镍基合金在含硫化氢和二氧化碳的高温高压环境中具有很高的耐蚀性，且镍基镀层还有很好的耐磨性。如叶春艳等叙述了化学镀一非晶层及其复合镀层的良好耐蚀性能，Polyakov等报道了扩散渗Cr层的抗H2S腐蚀情况。Tsai等研究了50Ni-50Cr等的抗H2S应力腐蚀和氢致开裂的作用。然而，若镀层存在孔隙或机械损伤缺陷，也会有更大的安全隐患，这就对金属镀层提出了更高的要求，需要覆盖各个you套管的表面，不能有孔隙。阳极性金属镀层则是指镀层的耐蚀性在使用环境中比基体还要低，利用镀层的腐蚀来保护基材。与阴极性镀层不同的是，即使阳极性镀层存在缺陷或者受到损坏，裸露的基材也不会与介质发生腐蚀反应，除非镀层消耗殆尽。因此，需要严格控制阳极材料的腐蚀速率，尽量使金属镀层保持更长的时间。
（五）you田you套管的腐蚀机理研究
（1）you田套管的腐蚀机理研究
you田套管外腐蚀机理主要是you层水通过固井水泥环的深入与套管外壁接触及上部未封固段地层水域套管外壁直接接触，造成的电化学腐蚀、CO2、H2S（或SRB）、Cl-等多种介质综合作用引起的腐蚀。H2S、CO2水解使水介质呈酸性，产生氢去极化腐蚀。
H2S在水介质中与Fe直接反应：Fe+H2S→FeS+H2
CO2溶于水生成H2CO3:CO2+H2O→H2CO3 Fe+H2CO3→FeCO3+H2
O2与Fe直接反应：Fe+O2→Fe+FeO+O2→Fe2O3
电化学腐蚀一般情况下需要阳极、阴极、电解质和导体就可以发生，而在you水井中，由于you水井的不断开采，其中的含水量逐年上升，各个you水井中含有大量的氯化钠（NaCl）、氯化钾（KCl）和硫化氢（H2S），这些物质都极易溶于水，形成强的电解质溶液，造成you水井的电化学腐蚀。you田的各个you水井，往往都是在强电解质溶液中工作的。you水井中的管道材料大都是金属材料和非金属元素组成的碳钢和合金钢，由于管道材料的电极电位差异，在强电解质溶液的作用下，比铁元素电极电位高的物质成为阴极，铁元素成为阳极，组成腐蚀电池的两极，在电解液作用下铁失去电子被氧化。从微观上分析，碳钢的基体组织为珠光体+铁素体，珠光体组织是由渗碳体（Fe3C）片层与铁素体片层相间构成的，铁素体和渗碳体因电位差而形成腐蚀微电池，渗碳体片层为微阴极，从而在碳钢表面形成成千上万个微电池，作为阳极的铁转化为铁离子进入溶液，从而形成了腐蚀。
（2）you田注水井you套腐蚀机理研究
由于注水井you套环形空间长期充满不流动的死水，水质会越来越差，水中O2、CO2、H2S（或SRB）、Cl-、SO42-等多种介质的存在会对套管内壁和you管外壁产生严重的腐蚀。尤其是SO42-在SRB的作用下会产生大量的H2S，更加速了you套管的腐蚀速度。
（3）you田抽you井you管腐蚀机理研究
随着you井生产时间的延长，you层中的地下水被采出，含水不断上升，地层水中O2、CO2、H2S（或SRB）、Cl-、SO42-等多种介质的存在会对you管内壁及抽you杆造成严重的腐蚀、结垢。
（六）金属腐蚀速度的表征
被腐蚀了的金属其厚度、质量、组织结构、机械性能及电极化过程都会被改变，可以用这些物理性能的变化率来表征金属腐蚀的大小。对于均匀腐蚀，一般用质量、深度以及电流指标来衡量。
（1）质量指标
用金属腐蚀样品前后的质量变化来评定金属腐蚀程度。
式中:V-—失重时的腐蚀速率，g/(m2·h)；
m0—样品腐蚀前的质量，g；
m1—清除了腐蚀产物后的样品质量，g；
S—样品的表面积，m2；
t—腐蚀时间，h。
失重法适用于表面腐蚀产物易于脱离和清除的情况。腐蚀后样品质量增加并且腐蚀产物不易清理，可用增重法表示。
（2）深度指标
工程上，直接影响材料和构件寿命的腐蚀数据，排在第一位的就是腐蚀深度，因此对腐蚀深度测量的意义更加重大。用质量变化来表示腐蚀速率，没有考虑金属密度对腐蚀深度的影响。所以该方法更适合于评定密度不同的金属受腐蚀的程度。
金属腐蚀深度变化率，即年腐蚀深度，用下式表示：
式中:ρ—金属腐蚀密度，g/cm3。
（3）电流指标
对于均匀腐蚀情况，可将整个金属表面积看作阳极面积，从而得到腐蚀速度与腐蚀电流密度icorr间的正比关系；
式中:A—金属的相对原子质量；
n—金属在阳极反应方程式中的电子数；
F—法拉第常数，F=96500C/mol。
由此可见，金属的电化学腐蚀速度可以用腐蚀电流密度来表示。
（七）腐蚀控制的方法
虽然腐蚀过程自发产生、不可避免，但却未必不可控制。金属材料腐蚀的原因是表面形成工作着的腐蚀电池，即存在不同电位的电极及电极间的电子通道和离子通道。金属腐蚀防护技术主要是破坏其条件，使腐蚀电池无法工作，其意义是在于保持材料结构在一定时期内的介稳定态或减缓变为不稳定态，使材料结构的寿命期达到期望值。对于钢质you气管道，若不加防护或防护不当，其寿命是不会长久的，如果能够采取有效防护措施对其实施腐蚀控制，则可延长其处于介稳定态的时间，使使用寿命达到预期的年限。目前工程上主要的防腐蚀技术有选材和材料表面改性、缓蚀剂技术、覆盖层技术和电化学保护技术等。
（1）you气管道外防腐措施
●防腐涂层
防腐涂层对金属的保护作用表现在三个方面：隔离作用―分隔金属与腐蚀性介质；缓蚀作用―使金属表面与涂料内部的缓蚀性组分反应而发生钝化或生成保护性物质，提高了对金属的保护力度；电化学保护作用―在涂料中使用比铁活性高的金属作填料（如锌、铝、镁等），起到牺牲阳极保护作用，减轻腐蚀。
●阴极保护
要想在管道上得到完美无瑕的涂层几乎是不可能的。一般总会有一些缺陷或保护不到的点，这些点上的腐蚀还会导致涂层失效。因此，阴极保护与涂层联合使用是目前管道建设的通常做法。阴极保护费用通常是涂层费用的10%。阴极保护通常有两种类型，即外加电流保护和牺牲阳极阴极保护。
●杂散电流排流保护
对于杂散电流，通常采用排流保护的办法对管道进行保护。所谓排流保护，就是将管道中流动的直流或交流杂散电流排出管道，以避免管道遭受腐蚀或避免管道上施工作业的人员遭受电击的方法。直流排流保护最常用的方法有直接排流、接地排流、强制排流和极性排流四种方法；交流排流保护常用方法有直接排流、负电位排流、隔直排流等。
（2）you气管道内腐蚀防护措施
●选用耐蚀金属材料或非金属材料
you气管道的防腐蚀首先应考虑从选材和材料开发方面解决问题。由于金属材料具有良好的机械强度和易加工性，在控制you气管道内腐蚀问题时首先考虑耐蚀金属。
●加注缓蚀剂
缓蚀剂可以在金属表面形成一层非金属膜，隔离溶液和金属，使金属材料免遭腐蚀。由于可在you气管道投入使用以后加注缓蚀剂，不必改变原有材料结构，所以在you田得到广泛应用。
●管材的内涂层和内衬里
内涂层和内衬里是解决集输系统和注水系统管材腐蚀问题的又一种有效的方法。通常使用的有塑料涂层、水泥衬里和塑料衬里、耐蚀合金衬里等。
（八）总结
腐蚀是造成you气管道失效的众多原因中最不可忽视的一种，由于它普遍发生又不易察觉，时时刻刻威胁着管道的安全。虽然已经采取了各种防腐措施，但管道泄漏、穿孔等事故仍屡屡发生。腐蚀造成大量的能源浪费和经济损失，降低了石you天然气行业的综合经济效益，干扰you气田的正常生产，阻碍工艺技术发展和开发水平的提高。因此，要保证you气安全生产、运输和提高经济效益，必须做好you气管道的腐蚀防护工作，这也是节约能源、造福于社会的重要举措。
第一章绪论 腐蚀：由于材料与其介质相互作用(化学与电化学)而导致的变质和破坏。 腐蚀控制的方法： 1）、改换材料 2）、表面涂漆/覆盖层 3）、改变腐蚀介质和环境 4）、合理的结构设计 5）、电化学保护 均匀腐蚀速率的评定方法： 失重法和增重法；深度法； 容量法(析氢腐蚀)；电流密度； 机械性能(晶间腐蚀)；电阻性. 第二章电化学腐蚀热力学 热力学第零定律状态函数(温度) 热力学第一定律(能量守恒定律) 状态函数(内能) 热力学第二定律状态函数(熵) 热力学第三定律绝对零度不可能达到 2.1、腐蚀的倾向性的热力学原理 腐蚀反应自发性及倾向性的判据： ?G：反应自发进行 < ?G：反应达到平衡 = ?G：反应不能自发进行 > 注：ΔG的负值的绝对值越大，该腐蚀的自发倾向性越大. 热力学上不稳定金属，也有许多在适当条件下能发生钝化而变得耐蚀. 2.2、腐蚀电池 2.2.1、电化学腐蚀现象与腐蚀电池 电化学腐蚀：即金属材料与电解质接触时，由于腐蚀电池作用而引起金属材料腐蚀破坏. 腐蚀电池(或腐蚀原电池)：即只能导致金属材料破坏而不能对外做工的短路原电 池. 注：1)、通过直接接触也能形成原电池而不一定要有导线的连接； 2)、一块金属不与其他金属接触，在电解质溶液中也会产生腐蚀电池. 丹尼尔电池：(只要有电势差存在) a)、电极反应具有热力学上的可逆性； b)、电极反应在无限接近电化学平衡条件下进行； c)、电池中进行的其它过程也必须是可逆的. 电极电势略高者为阴极 电极电势略低者为阳极 电化学不均匀性微观阴、阳极微观、亚微观腐蚀电池均匀腐蚀
2.2.2、金属腐蚀的电化学历程 腐蚀电池： 四个部分：阴极、阳极、电解质溶液、连接两极的电子导体(即电路) 三个环节：阴极过程、阳极过程、电荷转移过程(即电子流动) 1)、阳极过程氧化反应 ++ - M n M →ne 金属变为金属离子进入电解液，电子通过电路向阴极转移. 2)、阴极过程还原反应 []- -? D D ne +ne → 电解液中能接受电子的物质捕获电子生成新物质. (即去极化剂) 3)、金属的腐蚀将集中出现在阳极区，阴极区不发生可察觉的金属损失，只起到了传递电荷的作用 金属电化学腐蚀能够持续进行的条件是溶液中存在可使金属氧化的去极化剂，而且这些去极化剂的阳极还原反应的电极电位比金属阴极氧化反应的电位高2.2.3、电化学腐蚀的次生过程 难溶性产物称二次产物或次生物质由于扩散作用形成，且形成于一次产物相遇的地方 阳极——[]+n M(金属阳离子浓度) (形成致密对金属起保护作用) 阴极——pH高 2.3、腐蚀电池类型 宏观腐蚀电池、微观腐蚀电池、超微观腐蚀电池 2.3.1、宏观腐蚀电池 特点：a)、阴、阳极用肉眼可看到； b)、阴、阳极区能长时间保持稳定； c)、产生明显的局部腐蚀 1)、异金属(电偶)腐蚀电池——保护电位低的阴极区域 2)浓差电池由于同一金属的不同部位所接触的介质浓度不同所致 a、氧浓差电池——与富氧溶液接触的金属表面电位高而成为阳极区 eg：水线腐蚀——靠近水线的下部区域极易腐蚀 b、盐浓差电池——稀溶液中的金属电位低成为阴极区 c、温差电池——不同材料在不同温度下电位不同 eg：碳钢——高温阳极低温阴极 铜——高温阴极低温阳极 2.3.2、微观腐蚀电池 特点：a)、电极尺寸与晶粒尺寸相近(0.1mm-0.1μm)； b)、阴、阳极区能长时间保持稳定； c)、引起微观局部腐蚀(如孔蚀、晶间腐蚀)
加氢裂化装置的腐蚀与防护 加氢裂化是炼油厂重要的二次加工手段，可以获得高质量的轻质燃料油。其特点是对原料适应性强，可加工直馏重柴油、催化裂化循环油、焦化馏出油，甚至可以用脱沥青重残油生产汽油、航煤、和低凝点柴油。其次，生产方案灵活，可根据不同的季节改变生产方案，并且产品质量好，产品收率高。 加氢裂化操作条件：温度380-450℃，操作压力8-20Mpa，采用的催化剂含有Pt、Pd、W、Mo、Ni、Co等金属氧化物作为加氢组分，以硅酸铝、氟化氧化铝或结晶硅铝酸盐为载体。原料油经加氢、裂化、异构化等反应转化为轻油产品，收率一般可达100%（体积），可以获得优质重整原料、高辛烷值汽油、航煤、和低凝点柴油，同时产品含硫、氮、烯烃低，安定性好。 加工含酸、高酸原油主要对原料油进料系统有严重影响，加氢反应器也应选择防护措施。 6.1 腐蚀形态 6.1.1氢损伤 高温高压条件下扩散在钢中的氢与钢中不稳定的碳反应生成甲烷，可引起钢的内部脱碳，甲烷不能从钢中逸出，聚集在晶界及其附近的空隙、夹杂物等不连续处，压力不断升高，形成微小裂纹和鼓泡，钢材的延展性、韧性等显著降低，随之变成较大的裂纹，致使钢最终破坏。因为铬钼钢具有良好的高温力学性能和抗氢损伤性能，近年来加氢反应器大多选用2.25Cr1Mo钢制造。
6.1.2堆焊层氢致开裂 在高温高压的氢气氛中，氢气扩散侵入钢材，当反应器停工冷却过程中，温度降至150℃以下时，由于氢气来不及向外释放，钢中吸藏了一定量的氢，这样在一定条件下就有可能发生开裂。裂纹的产生和钢中的氢气含量有很大关系，曾经有实验证明，停工7个月后的加氢反应器，堆焊层仍有29ppm的氢含量，在堆焊层上取样进行弯曲实验，弯曲角度在19-750范围内试样就发生了开裂，取试样进行脱氢处理后，试样中氢含量降到1.2ppm，试样弯曲到1800也没有发生开裂。实验证明了氢脆的危害性，同时也证明了氢脆是可逆的。另外，一旦有σ相的叠加作用，将会导致堆焊层的延展性能进一步损失。 反应器基材与堆焊层界面剥离现象是氢致裂纹长大的一种形式。由于反应器在高温高压条件下操作，金属内部吸藏有大量的氢，在高温状况和低温状况下，氢气在基材和堆焊层中的饱和溶解度变化不一致，一旦停工，氢气不能完全释放，在界面层聚集，导致界面层脆化造成的。另外，熔合层上的应力和不锈钢堆焊层的化学成分也是重要的影响因素。所以装置停工应采用氢较为彻底释放的方案，即停工时冷却速度尽量放缓，在较高的温度多停留一段时间，严格遵循操作规程，避免异常升温和紧急停工。 6.1.3 连多硫酸应力腐蚀开裂 加氢反应器内件和堆焊层为抗高温硫化氢腐蚀一般选用奥氏体不锈钢，该材料长期在高温下和氢以及硫化氢接触，操作条
浅谈氯碱工业的腐蚀与防护 【摘要】氯碱工业中所用的氯气、烧碱和盐酸都具有强腐蚀性，做好氯碱装置的防腐工作是保证整个氯碱工业安全稳定运行的关键。本文从生产实际出发，对氯碱生产过程中的防腐蚀等问题做了粗浅的探讨。 【关键词】氯碱工业；腐蚀；防护 一、引言 材料的腐蚀是整个工业生产中面临的共同的难题，每年因为材料的腐蚀造成的经济损失多达数千亿元人民币。尤其是在氯碱工业中，所用的原材料都是具有强烈腐蚀性的强酸、强碱、氯气等，因此腐蚀性问题是制约氯碱工业安全的重要的限制因素。 腐蚀发生的机理较为复杂，涉及的范围比较广泛，大体上可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。在整个氯碱工业中，正确选取氯碱装置材料是氯碱工业防腐蚀的关键。 二、氯碱生产的腐蚀与防护 1、氯气的腐蚀与防护 氯气在常温常压下为黄绿色气体，是氯碱工业的主要产品之一，具有强氧化性。氯气的化学性质非常活泼，在常温下干燥的氯气的腐蚀性较低，当温度升高后氯气的腐蚀性会增强。氯气与水反应会生成盐酸和次氯酸，这些产物都具有强烈的腐蚀性，大多数金属物质都会被腐蚀，特定的金属或者非金属材料在一定条件下才具有防腐性能。因此氯碱生产生成的湿氯气必须经过特定的工序处理。干燥的氯气温度在90℃以下时碳钢还是较为稳定的，但湿氯气却容易将碳钢腐蚀。碳钢中部分物质会溶于饱和食盐水中，会加速碳钢的腐蚀，并且由于溶盐所用的热水温度达到55~60℃，不断搅动的盐水更增加了溶解氧的浓度，造成碳钢腐蚀加快。一般的碳钢设备不能直接接触盐水，必须对碳钢设备采取专业的防腐措施。某厂采用适当的盐水工序村里设备材料、优化施工质量，取得了较好的经济效益。 钛是一种活性金属，但是在常温下钛生成的氧化膜具有非常好的耐腐蚀特性，能起到很好的保护作用。能耐各种酸性物质的腐蚀。但是还原性的酸有腐蚀作用。与其他少量贵金属制作成合金，能提高钛一定的防腐性能。在工业生产中，橡胶的应用范围较为广泛，所制成的各种橡胶制品具备优良的防腐性和防渗性能。橡胶有天然橡胶和合成橡胶。具有优良化学性能的天然橡胶可以承受一般的酸性腐蚀，但在强氧化性的酸和芳香化合物中不稳定。
金属材料的电化学腐蚀与防护 一、实验目的 1.了解金属电化学腐蚀的基本原理。 2.了解防止金属腐蚀的基本原理和常用方法。 二、实验原理 1．金属的电化学腐蚀类型 (1)微电池腐蚀 ①差异充气腐蚀 同一种金属在中性条件下，如果不同部位溶解氧气浓度不同，则氧气浓度较小的部位作为腐蚀电池的阳极，金属失去电子受到腐蚀；而氧气浓度较大的部位作为阴极，氧气得电子生成氢氧根离子。如果也有K3[Fe(CN)6]和酚酞存在，则阳极金属亚铁离子进一步与K3[Fe(CN)6]反应，生成蓝色的Fe3[Fe(CN)6]2沉淀；在阴极，由于氢氧根离子的不断生成使得酚酞变红（亦属于吸氧腐蚀）。两极反应式如下： 阳极(氧气浓度小的部位)反应式： Fe = Fe2＋＋2e－ 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Fe3[Fe(CN)6]2 (蓝色沉淀) 阴极(氧气浓度大的部位)反应式： O2＋2H2O ＋4e－= 4OH－ ②析氢腐蚀 金属铁浸在含有K3[Fe(CN)6]2的盐酸溶液中，铁作为阳极失去电子，受腐蚀，杂质作为阴极，在其表面H＋得电子被还原析出氢气。两极反应式为： 阳极：Fe = Fe2＋＋2e－ 阴极：2H＋+2e－= H2↑ 在其中加入K3[Fe(CN)6]，则阳极附近的Fe2＋进一步反应： 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Fe3[Fe(CN)6]2 (蓝色沉淀) （2）宏电池腐蚀 ①金属铁和铜直接接触，置于含有NaCl、K3[Fe(CN)6]、酚酞的混合溶液里，由于?O(Fe2＋/Fe)< ?O（Cu2＋/Cu），两者构成了宏电池，铁作为阳极，失去电子受到腐蚀（属于吸氧腐蚀）。两极的电极反应式分别如下： 阳极反应式： Fe = Fe2＋＋2e－ 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Fe3[Fe(CN)6]2 (蓝色沉淀) 阴极(铜表面)反应式： O2＋2H2O ＋4e－= 4OH－ 在阴极由于有OH－生成，使c(OH－)增大，所以酚酞变红。
石油储罐的腐蚀及防护情况 摘要：文章主要就石油储罐的外部和内部腐蚀的概况、腐蚀机理以及按照 GB50393—28《钢质石油储罐防腐工程技术规范》要求采取的防腐措施进行了介绍，特别是对储罐边缘板的腐蚀原因、措施及最新进展等进行了较详细的阐述， 还就防腐涂层的质量控制等进行了论述。 关键词：油罐腐蚀原因防护措施 0边缘板防腐 防腐技术管理常压储罐是油品储运系统主要的储存设施，在生产中有着极其 重要的作用。储罐设施的运行状况直接影响储运系统生产安全运行。由于油品中 含有大量的S，cl、无机盐、水以及其它腐蚀性介质都会对储罐内壁造成腐蚀，加上厂区化工大气以及地处沿海等地理环境对储罐外壁的腐蚀，因此油罐的腐蚀是 影响油罐使用寿命最重要的因素。近年来罐底泄漏、罐顶穿孔和罐内浮顶严重腐 蚀等情况在各企业都常有发，随着炼制油品硫含量的进一步加大，储罐的腐蚀也 将 Et趋严重，采用有效的防腐措施是延长常压储罐使用寿命的最重要手段 1 油罐的腐蚀状况 油罐的设计寿命一般为 20a，由于油罐作为一个整体，其某一个部位发生腐蚀，油罐的使用寿命都会大幅缩短，严重的腐蚀更可以使油罐在一年左右发生腐 蚀穿孔。近几年，随着企业进口原油特别是进口高硫原油的数量逐年增长，油罐 腐蚀有加剧的趋势。主要是原油罐的腐蚀明显，石脑油、中间产品罐的腐蚀较重，成品油罐的腐蚀依然不容忽视。另外，部分储罐边缘板的腐蚀依然很严重，加上 浮顶罐浮盘的腐蚀、污油污水罐顶和罐底的腐蚀等，正进一步威胁企业的安全生产。 2 腐蚀原因分析 油罐的腐蚀实质上是化学腐蚀和电化学腐蚀，其中主要是电化学腐蚀，即金 属表面与介质因电化学作用而导致的金属氧化与破坏。按腐蚀环境又分为气体腐 蚀 (包括罐外壁、罐顶板、罐壁板上半部分)、液体腐蚀 (油品及油品沉积水对罐 壁板及底板的腐蚀)、与土壤接触的罐底部位的土壤腐蚀和细菌腐蚀。按腐蚀部位 主要分为外擘腐蚀和壁腐蚀。对储罐的腐蚀种类、腐蚀部位及腐蚀机等进行正确 的分析研究，是找到比较理想、经济防护措施的正确手段。 2．1 外壁腐蚀… 一般情况下外壁的腐蚀较轻，但是沿海地区的石油储罐的 外壁腐蚀相对较重，广东、海南等地的油罐腐蚀相对明显就是证明。另外从油罐 的检修情况来看，外腐蚀的情况应该引起足够的重视其原因是电化学腐蚀与化学 腐蚀的交叉腐蚀，还有选用涂层的类型不当或者涂料本身的性能比较差等原因。 2．2 罐底板外侧的腐蚀 罐底板外侧的腐蚀最为严重，是特征分明的电化学腐蚀，如某石化企业储运 一车问 T一124罐底泄漏，泄漏点在其北侧人孔附近的中幅板上。表面腐蚀状况 不明显，且通过…般的检测手段难以发现，从割下来的钢板发现，多处都是自下 而穿孔，腐蚀坑多而深。其主要原因是：油罐在施上时通常用沥青砂作为防水垫层，使罐底不与土壤等冉接接触，但是含盐的地下水还会从毛细管土壤上升到沥 青砂的底面，从沥青砂中渗透到罐底直接腐蚀，还有罐底的四周雨水或顺罐壁流 下的水也很容易浸入罐底的周围造成严重的腐蚀，叮见罐底的腐蚀比其余部位要 严重得多。还有罐底的氧浓差电池腐蚀，在罐底板下暗，氧浓差主要表现在罐底 板与砂基础接触不良，如满载和空载比较，空载时接触不良；再有罐周和罐中心
氯碱工业中的防腐材料 前言 氯碱工业是腐蚀性很强的行业, 其生产过程中的工艺介质及成品, 例如饱和盐水、湿氯气、烧碱、盐酸及硫酸等均具有极强的化学腐蚀性。氯碱生产装置处在电、化学介质的酸、碱、盐环境中, 因此造成设备腐蚀的原因是相当复杂的, 因而对装置结构的防腐选材显得尤为重要, 否则就会造成严重的跑、冒、滴、漏现象,不但腐蚀设备、污染环境, 同时又严重制约了生产装置的长周期稳定运行。氯碱工业是腐蚀性极强的行业, 应该利用现代的防腐蚀技术来解决这一困扰生产的难题, 其有效的途径就是正确选用防腐蚀材料。国内外科技工作者根据多年来生产实践的经验选用了各种材料及采用了很多方法来防止氯碱设备的腐蚀, 其中特别是有机高聚物材料使氯碱工业在设备的腐蚀防护上取得了长足的进步和发展。 防腐材料包括金属材料和非金属材料的选择.首先要考虑介质的性质、温度、压力, 设处介质是氧化性还是还原性和所处温度。一般说来, 温度升高, 腐蚀速度加快, 而低温还应考虑冷脆问题。随着设备抗压能力的提高, 耐腐蚀性加强。其次要考虑设备的类型与结构。如换热器要求导热性很好的材料。单独结构的要选用有较好的强度、塑性和冲击韧性等机能的材料。此外还应考虑产品要求以及材料的价格与来源。能用碳钢的应尽量避免用其他贵金属。当然,有时在设计过程中也采用一些成本较低的非金属材料, 如盛装盐酸介质时用FRP代替碳钢, 宁夏英力特化学股份公司9万t/a离子膜法烧碱工程设计中高纯盐酸贮罐的材质即为FRP。 1 氯碱生产中腐蚀原因 在氯碱生产过程中, 电化学腐蚀是氯碱腐蚀的主要特征, 按生产工艺中不同的腐蚀介质可简要归纳如下。1. 1 盐水腐蚀 盐水与金属容易构成腐蚀电池使金属失去电子被溶解, 因而在设计选材时常采用非金属材料隔离层措施保护金属。 1. 2 氯气腐蚀 氯气含水是造成金属腐蚀的直接原因, 因此控制氯气中的含水指标是减少腐蚀的最佳方法。一般氯气中的含水质量分数在150 *10- 6以下时, 它对金属的腐蚀极微, 而湿氯气则对金属的腐蚀性极强。因此对输送湿氯气的管道及设备的选材应予以充分的注意与重视。 1. 3 酸类腐蚀 氯碱工艺中的酸类主要以盐酸、硫酸、次氯酸为主。除了浓硫酸的氧化性而形成保护膜外, 其它酸均能与金属形成析氢反应。因而常采用特殊合金(如高硅铸铁、钛钼合金等)及陶瓷、搪瓷、塑料及橡胶材料来作为防腐蚀材料。 1. 4 碱液腐蚀 碱脆是烧碱腐蚀的主要特点, 因而在烧碱蒸发设备选材时多以耐蚀合金为主, 以提高设备的防腐蚀能力, 从而来延长设备的使用寿命, 但在工艺温度和压力允许的情况下亦有很多采用碳钢内表面涂刷或喷涂耐腐蚀防腐涂料, 以减轻碳钢发生晶间腐蚀。 1. 5 尾气腐蚀 氯碱生产主要以氯气、氯化氢气体、硫酸气及碱雾等尾气为主, 为防止其腐蚀设备、厂房、管架、管路、设备及厂房基础等, 目前多以涂料来加以保护, 更为重要的是在生产工艺中加以严格的控制, 从而有效控制和减少碱雾、酸气对土建及设备的腐蚀。 1. 6 杂散电流腐蚀 食盐水溶液电解制取氯气、氢气和烧碱,在电解槽中利用电能产生所要求的化学变化。由于多种原因在生产过程中存在许多不规则的泄漏电流,这种不规则的泄漏电流容易引起电化学腐蚀, 其危害性应引起电解槽工艺技术人员的足够重视, 以有效保护电解设备及有关的管道等设备。目前有效的控制手段是断电、排流、电位保护。 2、防腐材料的选择 （1）碳钢、铸铁、钛、铜、奥氏体不锈钢、超纯铁素体不锈钢、哈氏合金、镍和高镍合金等金属防腐蚀材料。氯碱工艺段中采用到金属材料的有：高温湿氯气的洗涤和冷却装置（可选钛金属，当然部分也在树脂防腐之耐高温FRP）、盐水系统和管线（碳钢衬橡胶或刷防腐涂料或衬FRP）、浓碱及高温碱（镍铬不锈钢或镍及其
姓名：贾永乐学号：201224190602 班级：机械6班 检索主题：材料的腐蚀与防护 数据库：中国知识资源总库——中国期刊全文数据库 检索方法：用高级检索，主题词：腐蚀与防护关键词：材料相与检索结果：1456篇，其中关于航空材料的13篇；金属材料的腐蚀的183篇；材料的防护的522篇，其余为腐蚀与防护相关 的其它技术和方法。 文献综述 1材料腐蚀与防护的发展史： 所有的材料都有一定的使用寿命，在使用过程中将遭受断裂、磨损、腐蚀等损坏。其中，腐蚀失效的危害最为严重，它所造成的经济损失超过了各种自然灾害所造成的损失总和，造成许多灾难性的事故，造成了资源浪费和环境污染。因此，研究与解决材料的腐蚀问题，与防止环境污染、保护人民健康息息相关。在现代工程结构中，特别足在高温、高压、多相流作用下，以及在磨损、断裂等的协同作用下，腐蚀损坏格外严重。据统计，材料腐蚀带来的经济损失约占国民生产总值的1．8％～4．2％。而常用金属材料最容易遭受腐蚀，因此金属腐蚀的研究受到广泛的重视【1】。我们只有在搞清楚材料腐蚀的原因的基础上，才能研制适宜的耐腐蚀材料、涂层及采取合理的保护措施，以达到防止或控制腐蚀的目的。从而减少经济损失和事故，保护环境保障人类健康。 每年由于腐蚀引起的材料失效给人类社会带来了巨大的损失。航
空材料的腐蚀损失尤为巨大。我国针对航空产品的腐蚀与防护的研究和应用起始于上世纪五十年代，经过几十年的曲折发展，取得了很大进步。目前在航空产品的常温腐蚀与防护上，已经进入了向国际接轨的发展阶段。航空材料由于服役环境复杂多变, 不同构成材料相互配合影响, 导致航空材料在飞行器的留空阶段、停放阶段遭受多种不同种类的腐蚀, 增加了飞行器的运营成本, 对飞行器的功能完整性和使用安全性造成严重的危害。英美空军每架飞机每年因腐蚀造成的直接修理费用为11 000~ 55 000美元之间【2】。1985年8月12日,日本一架B747客机因应力腐蚀断裂而坠毁,死亡500余人。因此航空材料的腐蚀防护技术研究对航空业的发展具有举足轻重的作用。 1978．10国家科委主任方毅在全国聘任27位科学家组建了我国《腐蚀科学》学科组，笔者作为学科组成员，第三专业组(大气腐蚀专业组)副组长，承担了航空航天部分的调查任务。1980．1—1982．6广泛函调一百多个工厂，并深入26个厂、所、部队，机场进行了实地考查，发现了大量的腐蚀问题，笔者1985年在我国首次出版了《航空产品腐蚀故障事例集》，汇集了数据比较周全，二十世纪六、七十年代的46个腐蚀故障【3】。 1990年前，铁道车辆车体结构通常采用普碳钢制造，加之使用涂料档次低，对表面处理和涂装工艺不够重视，车辆锈蚀严重，修理时车体钢板的更换率相当高，有些客车甚至仅使用1个厂修期就报废。1985年，耐大气腐蚀钢（即Corten钢，又称耐候钢）开始用于车辆，到1990年，已在全部新造车辆上采用。由于这类钢材含有(0.2%~0.4%
编号：SM-ZD-38653 加氢装置——重点部位设备说明及危险因素及防范 措施 Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly. 编制：____________________ 审核：____________________ 批准：____________________ 本文档下载后可任意修改
加氢装置——重点部位设备说明及 危险因素及防范措施 简介：该方案资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划，达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针，明确执行目标，工作内容，执行方式，执行进度，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 一、重点部位及设备 （一）重点部位 1．加热炉及反应器区 加氢装置的加热炉及反应器区布置有加氢反应加热炉、分馏部分加热炉、加氢反应加热器、高压换热器等设备，其中大部分设备为高压设备，介质温度比较高，而且加热炉又有明火，因此，该区域潜在的危险性比较大，主要危险为火灾、爆炸是安全上重点防范的区域。 2．高压分离器及高压空冷区 高压分离器及高压空冷区内有高压分离器及高压空冷器，若高压分离器的液位控制不好，就会出现严重问题。主要危险为火灾、爆炸和H2S中毒，因此该区域是安全上重点防范的区域。
3．加氢压缩机厂房 加氢压缩机厂房内布置有循环氢压缩机、氢气增压机，该区域为临氢环境，氢气的压力较高，而且压缩机为动设备，出现故障的机率较大，因此，该区域潜在的危险性比较大，主要危险为火灾、爆炸中毒，是安全上重点防范的区域。 4．分馏塔区 分馏塔区的设备数量较多，介质多为易燃、易爆物料，高温热油泵是应重点防范的设备，高温热油一旦发生泄漏，就可能引起火灾事故，分馏塔区内有大量的燃料气、液态烃及油品，如发生事故，后果将十分严重，此外，脱丁烷塔及其干气、液化气中H2S浓度高，有中毒危险，因此该区域也是安全上重点防范的区域。 （二）主要设备 1．加氢反应器 加氢反应器多为固定床反应器，加氢反应属于气-液-固三相涓流床反应，加氢反应器分冷壁反应器和热壁反应器两种：冷壁反应器内有隔热衬里，反应器材质等级较低；热壁反应器没有隔热衬里，而是采用双层堆焊衬里，材质多为2
液氨储罐的腐蚀与防护集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
银川能源学院 过程设备腐蚀与防护腐蚀分析报告
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液氨储罐的腐蚀与防护 摘要 氨是一种重要的化工产品和工业原料,广泛应用于炼油、化工、农业、制药、制冷等工业。为便于储存和运输,合成氨厂生产的产品氨通常是将氨气加压或降温处理成液氨,液氨储罐作为一种特殊的压力容器,在这些行业也广泛使。 关键词液氨储罐腐蚀防护 1.液氨储罐的危害 液氨储罐作为一种特殊的压力容器在合成氨厂中使用十分广泛。多年来的实践发现,液 氨储罐很少发生强度破坏,大多数是由腐蚀裂纹引起的腐蚀破坏。液氨储罐容易发生应力腐蚀，将会导致储罐爆炸。 2.液氨的性质 氨作为化工产品集工业原料,广泛应用工业之中，氨无色气体，有特异的刺激臭味，易于液化，在20℃下891kPa即可发升液化，并放出大量的热；在温度变化时，液氨体积变化系数很大，液氨相对密度0.771，液氨的熔点为-77.7℃，沸点为-33.35℃，液氨临界温度 132.44℃，液氨蒸气相对密度达到0.597。 3.液氨储罐的腐蚀特征 通过对各类液氨储罐的开罐检查发现,储罐内表面焊缝区的腐蚀裂纹比较严重,且多数出现在环焊缝上,裂纹断口没有塑性变形,呈现出典型的脆性裂纹特征。裂纹多数为浅而长的表面裂纹,且有明显的分支,主干裂纹与焊缝方向垂直,尤其在手工电弧焊的引弧处和收弧处、T 型接头处及封头环缝与筒体纵焊缝交叉部位,裂纹更严重。磁粉检测发现,焊缝裂纹呈树枝状,主干裂纹多呈线性,分支较短,端部较尖锐,根部稍宽。 4.液氨储罐腐蚀分析 储罐里面的液氨是经过加压或降温而转化成的液化气,它的操作压力就是大气温度下的 饱和蒸气压。操作温度和操作压力随气候变化而波动。《压力容器安全技术监察规程》规定,无保温或保冷、盛装低压液化气体的常温储罐,设计温度均取50℃,最高工作压力取所装介 质在50℃时的饱和蒸气压力。而广东地区夏天的最高室温一般不会超过40℃,40℃下氨的饱和蒸气压为1.55MPa,通常操作压力为0.8~1.2MPa,故储罐一般不会因超载而发生强度破坏。
第三节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护 复习目标： 1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。 2.了解电镀池与精炼池的原理，能分析常见的电镀池和精炼池。 3.能够进行有关电解产物的判断和计算。 4.认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原因，能选用恰当的措施防止铁、铝 等 金属腐蚀。 主干知识梳理 一、电解的原理 1．电解 （1）定义：在________作用下，电解质在两个电极上分别发生______和__________的过程。 (2)特点：①电解过程是非自发的。 ②电解质导电一定发生________________。 2．电解池： (1)定义：将______转化为__________的装置。 阳极 (3)构成条件 ①有与_______相连的两个电极。 ② __________(或 _________)。 ③形成________。
例1.下列四种装置中，①盛200mL 0.005 mol·L－1硫酸铜溶液②盛200mL 0.01 mol·L－1硫酸③盛200 mL氯化锌溶液④盛200 mL氯化钾溶液 上述四种装置中，为电解池的是______ (用编号回答)，装置①中两电极的电极反应式分别为__________________________________________ 例2.电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示两个串联的电解池。图中B装置中盛有1 L 2 mol·L－1Na2SO4溶液，A装置中盛有1 L 2 mol·L－1AgNO3溶液。通电后，铂片上有气体生成。 (1)电源X极为________极。 (2)B池中阳极电极反应式为________________，阴极电极反应式 ______________________。 (3)A池中阳极电极反应式为__________________________， 电解化学方程式为_________________________________ 例3．Ⅰ.以铝材为阳极，在H2S O4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_________________________。 Ⅱ.用Al单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO3溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R 受热分解生成化合物Q。写出阳极生成R的电极反应式： __________________________________。 例4．CuI是一种不溶于水的白色固体，可以由反应：2Cu＋4I ===2CuI↓＋I2得到。现以石墨为阴极，以Cu为阳极电解KI溶液，通电前向电解液中加入少量酚酞和淀粉溶液。 回答下列问题： (1)阳极区的现象_________________________________。 (2)阳极电极反应式_______________________________。 考点一、电解原理与电解产物的判断 1．电解原理 与外界电源正极相连—阳极—氧化反应(失电子)—阴离子移向； 与外界电源负极相连—阴极—还原反应(得电子)—阳离子移向； 2．两极放电顺序 (1)若阳极为活泼金属(金属活动性顺序表Pt 之前金属)，则 金属失电子，电极被溶解； 若是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则溶液中阴离子失电子， 阴离子放电顺序：S 2－> I －>B r －>C l －>O H －>含氧酸根离子 2＋－
加氢裂化高压空冷器腐蚀分析与防护 第21卷第2期全面腐蚀控制2007年4月全面腐蚀控制 TOTAL CORROSION CONTROLVol.21 No.2 2007年第21卷第2期Apr. 2007 章炳华陈江谭金龙 （扬子石化股份公司，江苏南京210048） 摘要：100万吨/年中压加氢裂化装置反应产物高压空冷器在新投运16个月后连续2次出现腐蚀泄漏事故，造成装置非计划停工23天。本文对高压空冷器的腐蚀原因进行了分析，并和进口200万吨/年高压加氢裂化装置进行对比分析，认为进料配管设计和高压空冷器结构型式的不合理，导致进料分配不均匀，局部流速偏大，使空冷器管口和Ti衬管产生冲刷腐蚀，在H2-H2S-HCl-NH3双相区加快了冲刷腐蚀。在总结经验的基础上，提出了设备改进和防护措施。 关键词：高压空冷器H2-H2S-HCl-NH3 冲刷腐蚀防护 中图分类号：TE986 文献表示码：A 文章编号：1008-7818(2007)02-0026-04 The Corrosion Analysis and Protection of High-pressure Air Cooler in Hydrocracker ZHANG Bing-hua, CHEN Jiang, TAN Jin-long (Yangzi Petrochemical Co., Ltd., Nanjing 210048, China)
Abstract: Corrosion leakage occurred continuously 2 times to the reactor effluent high-pressure air cooler in 1Mt/a medium-pressurehydrocracker after it had been put into effect for 16 months. It caused shutdown of the system without planning for 23 days. By the analysisof the corrosion of high-pressure air cooler and the contrast to the imported 2Mt/a high-pressure hydrocracker, it was drawn that theinconsequence of the feeding tubing design and the high-pressure air cooler structure brought out the uneven distribute of the feedstock. Sothe large local velocity of flow appeared which led to the erosion of the pipe mouth of air cooler and the Ti liner. At the same time the erosionwas accelerated among the H2-H2S-HCl-NH3 dual-phase zone. The corrosion analysis was summarized and the improving measures for theequipment, the protection of it were given in the article. Key words: high-pressure air cooler; H2-H2S-HCl-NH3; erosion; protection 1990年以来，我国的炼油行业由于油品质量和环保等要求，陆续建设了许多加氢装置，从最早引进技术的茂名加氢裂化，到后来自主设计建设的镇海、齐鲁、金山、高桥、金陵、湛江等加氢裂化装置陆续建成并投产。在这些装置投产后，陆续有加氢换热器、高压空冷器腐蚀泄漏的报告。 扬子石化100万吨/年中压加氢裂化装置由中国石化工程建设公
银川能源学院 过程设备腐蚀与防护腐蚀分析报告 院系石油化工学院 专业班级过控1301班 报告题目液氨储罐的腐蚀与防护 学生姓名尹仁杰 学生学号1310140150 指导老师王斌 上交时间2016.11.30 审阅人
目录 1.液氨储罐的危害 (1) 2.液氨的性质 (1) 3.液氨储罐的腐蚀特征 (1) 4.液氨储罐腐蚀分析 (1) 5.影响腐蚀的原因 (2) 5.1与空气接触 (2) 5.2 应力腐蚀 (2) 5.3 温度因素 (3) 6.腐蚀发生的部位 (3) 7.腐蚀防护方法 (3) 7.1应力腐蚀防护 (3) 7.2大气腐蚀防护 (4) 7.3其他方面防护 (4) 8.结论 (5)
液氨储罐的腐蚀与防护 摘要 氨是一种重要的化工产品和工业原料,广泛应用于炼油、化工、农业、制药、制冷等工业。为便于储存和运输,合成氨厂生产的产品氨通常是将氨气加压或降温处理成液氨,液氨储罐作为一种特殊的压力容器,在这些行业也广泛使。 关键词液氨储罐腐蚀防护 1.液氨储罐的危害 液氨储罐作为一种特殊的压力容器在合成氨厂中使用十分广泛。多年来的实践发现,液氨储罐很少发生强度破坏,大多数是由腐蚀裂纹引起的腐蚀破坏。液氨储罐容易发生应力腐蚀，将会导致储罐爆炸。 2.液氨的性质 氨作为化工产品集工业原料, 广泛应用工业之中，氨无色气体，有特异的刺激臭味，易于液化，在20℃下891 k Pa 即可发升液化，并放出大量的热；在温度变化时，液氨体积变化系数很大，液氨相对密度0.771，液氨的熔点为-77.7 ℃，沸点为-33.35 ℃，液氨临界温度132.44 ℃，液氨蒸气相对密度达到0.597。 3.液氨储罐的腐蚀特征 通过对各类液氨储罐的开罐检查发现,储罐内表面焊缝区的腐蚀裂纹比较严重,且多数出现在环焊缝上,裂纹断口没有塑性变形,呈现出典型的脆性裂纹特征。裂纹多数为浅而长的表面裂纹,且有明显的分支,主干裂纹与焊缝方向垂直,尤其在手工电弧焊的引弧处和收弧处、T型接头处及封头环缝与筒体纵焊缝交叉部位,裂纹更严重。磁粉检测发现,焊缝裂纹呈树枝状,主干裂纹多呈线性,分支较短,端部较尖锐,根部稍宽。 4.液氨储罐腐蚀分析 储罐里面的液氨是经过加压或降温而转化成的液化气,它的操作压力就是大气温度下的饱和蒸气压。操作温度和操作压力随气候变化而波动。《压力容器安全技术监察规程》规定,无保温或保冷、盛装低压液化气体的常温储罐,设计温度均取50℃,最高工作压力取所装介质在50℃时的饱和蒸气压力。而广东地区夏天的最高室温一般不会超过40℃, 40℃下氨的饱和蒸气压为1.55MPa,通常操作压力为0.8~1.2MPa,故储罐一般不会因超载而发生强度破坏。由于
基于氯碱化工设备的腐蚀与防护研究张志明 发表时间：2019-09-03T16:48:40.040Z 来源：《科学与技术》2019年第07期作者：张志明[导读] 氯碱化工行业是我国重要的基础行业，它主要为许多化工生产基础原料，对促进我国工业发展起着重要作用。 青海盐湖工业股份有限公司化工分公司青海格尔木 816000 摘要：氯碱化工行业是我国重要的基础行业，它主要为许多化工生产基础原料，对促进我国工业发展起着重要作用。但在氯碱生产过程种会产生许多具有腐蚀性的物质，例如氯气、盐酸等，它们会对化工设备造成不同程度的腐蚀，这会直接对化工生产效率与产品质量造成影响，为避免这种情况，必须对氯碱化工设备进行防护，以确保氯碱产品的安全性。 关键词：氯碱化工设备；腐蚀；防护一、氯碱工业简述 氯碱工业为最基本的化学工业之一，它制取氯气与碱采用的是电解保护食盐水的方法，产品除用于化学生产外在轻工业、冶金工业、防止工业也有广泛应用。值得注意的是在电解饱和食盐水时一般会加入薄膜以提高生产效率，薄膜能够减少阳极区进入OH一数量，从而抑制其它副反应的发生，大大提高产量。我国最早的氯碱工厂是上海天原电化厂，在那时所制的的商品只有盐酸、液氨等几种，随着我国工业的发展，我国氯碱工业产量、质量、品种、技术等多方面都进步很快，在1990年我国烧碱产量已居世界第三位，到2000年，我国烧碱年产量达540万吨之多。 二、氯碱化工设备腐蚀原因探析（一）氯气 氯气是进行氯碱生产时的重要产物，它也是造成化工设备腐蚀的一大重要原因。氯气是化学性质较为活泼的一种气体，在常温干燥的情况下，氯气不会与金属发生较强的反应，但随着温度的升高，氯气变得愈加活泼，对设备腐蚀作用也变得愈强。而且氯气中氯元素与水反应还会生产次氯酸，它具有强氧化性，会对金属造成不同程度腐蚀，只有一些非金属材料在特殊情况下才能抵挡它的侵蚀。（二）烧碱 烧碱虽然不和氯气一样参与氯碱化工的直接生产,但是它作为氯碱化工生产的直接产物,也贯穿着整个氯碱生产过程。烧碱自身的腐蚀性威力对氯碱化工设备毒害性也不小,如果使用一般的氯碱化工设备会对氯碱化工设备造成直接的破坏,同时顶先稀释好的烧碱溶液会在浓缩的状态下对氯碱化工设备造成更为严重的腐蚀,主要是对金属材质的设备具有破坏性。所以为了延长氯碱化工设备的使用寿命,应该对烧碱所能接触到的装置、设备采取强大的防腐蚀措施。（三）盐酸 盐酸和烧碱一样,也是氯碱化工生产过程中的产物,与烧碱一样自带极强的腐蚀性。尤其是化工生产过程中所产生的酸,腐蚀强度要比化学基础试剂强上不止十倍百倍,能和很多金属发生反映,会对机械生产设备产生严重腐蚀。盐酸对有氧无氧的条件下所产生的腐蚀程度不同,比如在无氧的盐酸中,对铁的腐蚀强而不会对铜产生腐蚀,在有氧的盐酸中,铁铜都会发生腐蚀。盐水本身并没有腐蚀性,但是它在生产过程中很容易和金属一起腐蚀电池,从而使得金属失去自身的金属电子导致自身被溶解,这也是腐蚀现象的一种。由此可见,在进行氯碱化工生产过程中对氯碱化工设备其进行防腐措施是很有必要的。 三、氯碱化工设备腐蚀防护策略（一）采用碳钢涂层 碳钢设备涂层的优点包括以下几个方面：防腐性能好。通过涂层的隔离，减轻了含氯离子的工业循环水对碳钢管材的点蚀、垢下腐蚀和细菌腐蚀。（2）涂层表面光滑，硬度较高，摩擦系数小，不易滞留集积污垢，传热效果好。（3）涂层抗冲刷、抗渗透、耐温变，环境适应性好。（4）既节省了维修费用和检修时间（经统计，做过涂层的设备可延长使用寿命2~4倍），同时还保证了生产装置的连续运转，取得较好的间接效益。（5）可以替代高价的金属材料并取得更好的效果。上海氯碱化工股份有限公司华胜化工厂在二氯乙烷装置的焚烧单元，有一台废气吸收换热器，用于冷却酸性废气，冷媒是循环水。由于控制难度较大，换热器的使用寿命较短，曾经使用过碳钢和双相钢材质的换热器，但使用不超过一年就都受蚀泄漏（物料侧）而失效。在物料侧做了涂层后使用寿命大大提高，目前使用已经超过三年，经检查涂层状况仍然很好。因此，可以考虑进一步做双侧涂层，以避免腐蚀的扩大。 （二）酸的防护措施 氯化氢是氯碱工业中的副产物之一，遇水变成盐酸溶液具有比较强的腐蚀性，对生产设备和管道造成损坏。另外生产中所用的硫酸也会造成设备的腐蚀。盐酸装置所用的材料必须合理选取，做好防腐工作。目前合成炉、换热器、吸收器广泛采用石墨材质，盐酸贮槽目前大多采用玻璃钢。玻璃钢的原材料有增强材料和基体材料两种。作为玻璃钢主要承载材料的增强材料是玻璃钢的强度和刚度的直接影响因素，一般是玻璃纤维或其织物。基体材料的主要成分是合成树脂，组成物质是合成树脂和辅料。在纤维间传递有效载荷是基体材料的主要作用，并且使载荷均匀分布。玻璃钢的性能受到基体材料性能，如耐腐蚀性、耐热性等的影响。如双酚A型不饱和聚酯玻璃钢耐温只有60～70℃，乙烯基酯玻璃钢能耐110℃浓盐酸，在化工生产企业中正在取代碳钢、不锈钢等。不透性石墨具备较为优良的耐腐蚀性，能适应绝大多数的恶劣环境，但是在强氧化性介质如硝酸、浓硫酸等中防腐性也较差。不同的浸渍树脂使得不透性石墨的品种也不一样，耐腐蚀性能有差异。 （三）氯气腐蚀的防护措施为防护氯碱化工设备受到氯气的腐蚀,可以采用碳钢或是金属钦材料的氯碱化工设备。因为碳钢和对金属钦对氯气腐蚀具有抵抗作用,可以减少氯气对氯碱化工设备的腐蚀。但是碳钢对氯气的抵耐作用和温度有很大的关系,不同的温度情况下对应相应范围额度,为保证碳钢材料的氯碱化工设备在安全的防腐环境下工作,必须将氯气的温度控制在90℃以下。而钦是一种化学性质较活泼的金属,可以在常温条件下形成一层保护性较强的氧化膜,抵抗各种酸性物质的腐蚀。还可以建造氯气洗涤塔、氯气储槽和脱氯气等设备。（四）烧碱腐蚀的防护措施
第一章 耐蚀性：指材料抵抗环境介质腐蚀的能力。 腐蚀性：指环境介质腐蚀材料的强弱程度。 高温氧化：在高温条件下，金属与环境介质中的气相或凝聚相物质发生化学反应而遭受破坏的过程称高温氧化，亦称高温腐蚀。 毕林—彼得沃尔斯原理或P-B 比：氧化时所生成的金属氧化膜的体积2MeO V 与生成这些氧化膜所消耗的金属的体积Me V 之比。 腐蚀过程的本质：金属 → 金属化合物 (高温）热腐蚀：指金属材料在高温工作时，基体金属与沉积在其工作表面上的沉积盐及周围工作气体发生总和作用而产生的腐蚀现象称为热腐蚀. p 型半导体：通过电子的迁移而导电的半导体； n 型半导体：通过空穴的迁移而导电的半导体。 n 型：加Li （低价），导电率减小，氧化速度增加；加Al （高价），导电率增加，氧化速度降低。 p 型：加Li （低价），导电率增加，氧化速度降低；加Cr （高价），导电率减小，氧化度增加。 腐蚀的危害 1)造成巨大的经济损失；2)造成金属资源和能源的浪费造成设备破坏事故,危及人身安全；3)引起环境污染。 金属一旦形成氧化膜，氧化过程的继续进行将取决于两个因素 1)界面反应速度，包括金属／氧化物界面以及氧化物/气体两个界面上的反应速度；2)参加反应物质通过氧化膜的扩散速度。（这两个因素实际上控制了继续氧化的整个过程，也就是控制了进一步氧化速度。在氧化初期，氧化控制因素是界面反应速度，随着氧化膜的增厚，扩散过程起着愈来愈重要的作用，成为继续氧化的速度控制因素）反映物质通过氧化膜的扩散，一般可有三种传输形式 1)金属离子单向向外扩散；2)氧单向向内扩散；3)两个方向的扩散。 反应物质在氧化膜内的传输途径 1)通过晶格扩散：温度较高，氧化膜致密，而且氧化膜内部存在高浓度的空位缺陷的情况下，如钴的氧化；2)通过晶界扩散。在较低的温度下，由于晶界扩散的激活能小东北大学 材料腐蚀与防护 整理人 围安 E-mail jr_lee@https://www.doczj.com/doc/a46029518.html, 2016.1.2
加氢装置常见的腐蚀 1. 氢腐蚀 氢腐蚀是在高温高压条件下，分子氢发生部分分解而变成原子氢或离子氢，并通过金属晶格和晶界向钢中扩散，扩散侵入钢中的氢与不稳定的碳化物发生化学反应，生成甲烷气泡（它包含甲烷的成核过程和成长），即Fe3C＋2H2→CH4+Fe，并在晶间空穴和非金属夹杂部位聚集，而甲烷在钢中的扩散能力很小，聚积在晶界原有的微观孔隙（或亚微观孔隙）内，形成局部高压，造成应力集中，使晶界变宽，并发展成为裂纹，开始时是很微小的，但到后期，无数裂纹相连，引起钢的强度、延性和韧性下降与同时发生晶间断裂。由于这种脆化现象是发生化学反应的结果，所以他具有不可逆的性质，也称永久脆化现象。 在高温高压氢气中操作的设备所发生的氢腐蚀有两种形式：一是表面脱碳，二是内部脱碳。 表面脱碳不产生裂纹，这点与钢材暴露在空气、氧气或二氧化碳等一些气体所产生的脱碳相似，表面脱碳的影响一般很清，其钢材的强度和硬度局部有所下降而延性有所提高。 内部脱碳是由于氢扩散侵入到钢中发生反应生成甲烷，而甲烷又不能扩散到钢外，就聚集于晶界或夹杂物附近。形成了很高的局部应力，使钢产生龟裂、裂纹或鼓包，其力学性能发生了显化。 造成氢腐蚀的因素： 1 操作温度、氢的分压和接触时间。温度越高或者压力越大发生高温氢腐蚀的起始时间越早。氢分压8.0MPa是个分界线，低于此值影响比较缓和，高于此值影响比较明显，操作温度200℃是个临界点，高于此温度钢材氢腐蚀程度随介质的温度升高而逐渐加重。氢在钢中的话浓度可以用下面公式表示： C＝134.9P1/2exp（－3280/T） 式中： C－氢浓度 P——氢分压，MPa T－温度，K 从式中可看出，温度对钢中氢浓度的影响比系统氢分压更显著。 2 钢材中合金元素的添加情况。在钢中不能形成稳定碳化物的元素（如镍、铜）对改善钢的抗氢腐蚀的性能毫无作用；而在钢中添加形成很稳定碳化物的元素（入铬、钼、钒、钛、钨等），就可以使碳的活性降低，从而提高钢材抗氢腐蚀的能力。关于杂质的影响，在针对