海上平台金属腐蚀与防护研究
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技术研究
48 2024年第3期
海上石油平台作为全球能源供应的关键基础
设施，常年受到海水、湿气、温度变化以及生物
侵蚀的影响。这种特殊的环境使得金属腐蚀成为
一个不可忽视的问题，直接关系到平台的安全运
营和使用寿命。海水中的盐分、湿气和氧气是金
属腐蚀的主要诱因，而温度的波动和生物活动则
加速了腐蚀过程。这种腐蚀不仅危及结构安全，
还可能导致重大的环境污染事件，如石油泄漏
等。高质量的金属防腐蚀技术不仅可以提高平台
的安全性和可靠性，减少事故和损失的风险，而
且可以降低运营成本，提高经济效益。
1 腐蚀分类
1.1 均匀腐蚀
均匀腐蚀是常见的腐蚀形式，表现为金属
表面均匀地失去材料，这种腐蚀通常导致金属表
面出现均匀的锈蚀或蚀刻，但不会形成孔洞或裂
缝。在海洋环境中，由于海水中含有大量的氯化
物，铁及其合金容易发生均匀腐蚀。此类腐蚀通
常与金属表面与腐蚀介质（如海水中的盐分和氧
气）的直接接触有关。不同类型的金属和合金对
均匀腐蚀的抵抗力不同。例如，铁和钢在海水中
更容易均匀腐蚀，而某些不锈钢和合金显示出更
好的抗腐蚀性能。
1.2 局部腐蚀局部腐蚀是指金属材料在特定部位集中发生
的腐蚀现象，与均匀腐蚀不同，它通常在金属表
面的局部区域内快速进行，导致材料性能的严重
下降。在海上平台的应用环境中，局部腐蚀尤为
关键，因为它直接影响到平台的结构完整性和安
全运行，尤其是在管道上局部腐蚀可导致整条管
道失效。局部腐蚀主要可以分为以下几种类型。
1.2.1 点蚀
点蚀是局部腐蚀的一种常见形式，表现为金
属表面出现微小但深入的坑洞。这种腐蚀通常发
生在被局部化学或电化学环境破坏的区域，如金
属表面的缺陷或污染物聚集处。在海上平台中，
点蚀通常发生在管道和阀门等部件上，尤其是那
些接触海水的部分，因为海水中的盐分和氧化剂
可以加剧点蚀的发展。
1.2.2 缝隙腐蚀
缝隙腐蚀发生在金属的缝隙或接合处，如螺
栓连接、焊缝和覆层边缘。这种腐蚀形成的原因
通常是由于缝隙区域中腐蚀介质的积聚或流动性
差，造成局部化学环境的变化。在海洋平台中，
由于结构复杂，缝隙腐蚀常在难以检测和维护的
区域内发生，从而增加了维护的复杂性和成本。
1.2.3 应力腐蚀开裂
应力腐蚀开裂是由于持续的机械应力和腐
蚀性环境共同作用而发生的腐蚀形式。在海上平海上平台金属腐蚀与防护研究
于传波
中海石油（中国）有限公司深圳分公司 广东 深圳 518000
摘要：主要讨论了海上石油平台中金属腐蚀的类型、机理、影响因素及防护措施。腐蚀类型包括均
匀腐蚀和局部腐蚀（点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳），其成因涉及电化学、化学反应以及
微生物作用。海水的盐分、湿气、氧气、温度变化和生物侵蚀是腐蚀的主要驱动因素。通过深入分析腐
蚀类型和成因，可探索更有效的腐蚀防护策略，以提高平台的安全性和可靠性。关键词：海上平台 金属 腐蚀机理 防护
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｍｅｔａｌ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｆｆｓｈｏｒｅ Ｐｌａｔｆｏｒｍｓ
Ｙｕ ＣｈｕａｎｂｏShenzhen Branch of Cnooc （China） Co. LTD.，Shenzhen 518000
Abstract：This article discusses the types，mechanisms，influencing factors，and protective measures of
metal corrosion in offshore oil platforms. The types of corrosion include uniform corrosion and localized corrosion
（pitting corrosion，crevice corrosion，stress corrosion cracking，corrosion fatigue），and their causes involve electrochemistry，chemical reactions，and microbial action. The salinity，moisture，oxygen，temperature changes，
and biological erosion of seawater are the main driving factors for corrosion. Through in-depth analysis of corrosion
types and causes，more effective corrosion protection strategies can be explored to improve the safety and reliability of
the platform.
Keywords：Offshore platforms；Metal；Corrosion mechanisms；Protection
49 技术研究2024年第3期
台，由于持续的海浪、风力和操作压力，结构材
料经常承受较大的应力。当这些应力与腐蚀性环
境（尤其是含氯离子的海水）结合时，就可能导
致应力腐蚀开裂的发生，特别是在高强度钢材和
某些不锈钢中较为常见。
1.2.4 腐蚀疲劳
腐蚀疲劳是由交变应力和腐蚀环境共同作用
引起的金属疲劳损伤形式。在海上平台，由于机
械载荷和海洋环境的双重影响，金属材料可能会
经历交变应力，导致裂纹的形成和扩展。海上平
台比较典型的场景就是管道系统以及支撑结构。
管道系统经常承受内部流体的压力变化和外部环
境的腐蚀作用，特别是那些用于输送腐蚀性流体
（如含硫化氢的原油或天然气）的管道。平台的
支撑结构导管架经常承受波浪和风力的循环载
荷，同时也暴露在海水腐蚀环境中。这种腐蚀方
式对平台的结构部件尤为危险。
2 腐蚀的影响因素
海上石油平台的金属腐蚀是一个复杂的现
象，受到多种环境和操作因素的影响。
2.1 海洋环境因素
2.1.1 盐分
海水中的高盐分是导致金属腐蚀的主要因素
之一。盐分可以促进电解质的形成，海水中的盐
分显著提高了水的电导率。在这个电池中，金属
的某些部分（阳极）失去电子（氧化），而其他
部分（阴极）获得电子（还原）。这种电子流动
导致阳极部位的金属逐渐溶解，在这种过程中金
属逐渐损耗。
2.1.2 湿度和温度
海上平台通常处于高湿度环境，湿气提供
了腐蚀所需的水分环境，水分在金属表面形成薄
膜，使得电解质（如海水中的盐分）在金属表面
聚集，促进电化学腐蚀过程。高湿度环境还增加
了金属表面与腐蚀介质的接触频率和范围，加速
了金属的腐蚀速率。湿气中的水蒸气可能会在金
属的微小缝隙或裂缝中凝结，形成局部电解质浓
缩区，导致局部腐蚀，如缝隙腐蚀和点蚀。
温度的波动也会影响腐蚀速率，温度升高
通常会加快腐蚀过程。随着温度的升高，电解
质（如海水中的盐分）的活性和离子浓度可能增
加，进一步促进电化学腐蚀过程。
2.1.3 氧气和其他化学物质
氧气可以直接与金属发生反应，形成氧化
物，这是一种化学腐蚀过程，不需要电解质的参
与。相比于电化学腐蚀，在海上平台这种腐蚀往
往比较缓慢。氧气最主要的腐蚀机理主要是溶解在海水中的加速电化学反应，它促进了阴极反
应，这通常是金属腐蚀过程中的速率控制步骤。
其他的腐蚀性化学物质比如输油气管道中存
在的H2S、CO2和氯化物等可以形成电解质，导致
金属离子化和电化学腐蚀。水和腐蚀性气体（如
H2S和CO2）共存时，会形成酸性环境，加速管道
内壁的腐蚀。
2.2 机械和物理因素
2.2.1 金属焊接
焊接过程本身及其结果对于金属材料的腐蚀
性能有着显著影响，特别是在海上平台的工作环
境。焊接对金属腐蚀速率的影响主要有以下几个
方面：（1）焊接区域的微观结构变化：焊接过程
中的高温会改变金属在焊缝附近的微观结构，这
可能导致焊缝区域与母材在化学和物理性质上的
差异，从而形成腐蚀电池。（2）焊接应力和应力
腐蚀开裂：焊接过程产生的内部应力可能导致金
属材料在特定腐蚀环境下出现应力腐蚀开裂。在
海上平台中，这种现象尤其危险，因为平台经常
暴露于含有氯离子的海洋环境中。热影响区域受
残余应力影响，腐蚀程度较焊缝会加重[1]。（3）
焊接材料的选择：使用与母材化学成分或电位不
匹配的焊接材料可能加剧焊缝区域的腐蚀。在海
上平台中，选择适合海洋环境的防腐蚀焊接材料
尤为关键，如使用特定合金或耐腐蚀涂层的焊
条。（4）焊接质量和技术：焊接缺陷，如气孔、
夹渣、裂纹等，会成为腐蚀的起点，特别是在海
洋环境中。高质量的焊接技术和严格的焊接质量
控制是预防焊接缺陷和相关腐蚀的关键。（5）后
焊处理：后焊热处理可以减轻焊接引起的应力，
降低应力腐蚀开裂的风险。对焊接区域进行适当
的表面处理，如打磨和涂覆防腐层，也有助于提
高焊接区域的腐蚀抗性。
2.2.2 异种金属接触
当两种不同的金属或合金在电导性介质（如
海水）中相互接触时会发生电偶腐蚀。这种腐蚀
在海洋环境下尤为常见。这种情况下，电位更负
的金属会发生腐蚀，而电位更正的金属则受到保
护，两种金属间的电位差越大，电偶腐蚀的速率
通常越高。电偶腐蚀需要两个条件：（1）两种金
属形成电连接；（2）两种金属处于同一电解质环
境中。
2.2.3 机械应力
海上平台在运营过程中会承受来自波浪、风
力和操作活动的机械应力。这些应力可能导致金
属疲劳，增加腐蚀的风险。
2.2.4 磨损和损伤
机械磨损和物理损伤可以破坏金属表面的
