国内外海泥对管线钢腐蚀行为的研究现状及展望
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国内外管道腐蚀与防护研究进展国内外管道腐蚀与防护研究进展引言管道是现代工业中常见的输送装置,广泛应用于能源、化工、石油、天然气等领域。
然而,由于环境因素和长期使用带来的磨损,管道腐蚀问题已成为制约管道使用寿命和安全性的重要因素。
因此,对管道腐蚀及其防护技术的研究具有重要的现实意义和理论价值。
本文将综述国内外对管道腐蚀与防护的研究进展。
一、管道腐蚀的分类与机理1.1 管道腐蚀的分类管道腐蚀主要分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。
化学腐蚀由介质中的化学物质对管道材料的直接损害引起,例如酸蚀、碱蚀等。
电化学腐蚀主要是通过电化学反应引起的,如金属的氧化腐蚀、电化学脱氧腐蚀等。
1.2 管道腐蚀的机理管道腐蚀的机理复杂多样,但一般可归结为金属表面与介质相互作用引起的化学反应。
导致管道腐蚀的因素有:介质的酸碱度、温度、流速、含氧量、盐度等。
金属材料自身的性质也会影响管道腐蚀,如金属的结构、化学成分、缺陷等。
二、管道腐蚀的评价方法2.1 传统评价方法传统上,对管道腐蚀程度的评价主要采用物理检测方法和化学分析方法。
物理检测方法包括金相分析、扫描电子显微镜等,化学分析方法则通过对介质中金属离子浓度、pH值等进行测试。
2.2 非破坏性评价方法近年来,非破坏性评价方法在管道腐蚀检测中得到了广泛应用。
例如,超声波检测技术可以通过测量超声波在材料中的传播时间和幅度来评估金属材料的腐蚀程度。
磁粉探伤技术则利用磁场特性检测金属材料中的缺陷或腐蚀情况。
三、管道腐蚀防护技术研究3.1 传统防护技术传统上,常用的管道腐蚀防护技术包括阴极保护、涂层防护和材料选择。
阴极保护通过引入外部电流或材料使金属处于负电位,从而减少电化学反应的发生。
涂层防护则是在金属表面涂覆一层能耐腐蚀介质的材料,以提供保护层。
材料选择则是选择对特定工况下介质具有良好抗腐蚀性能的金属材料。
3.2 新型防护技术随着科技的进步,新型管道腐蚀防护技术不断涌现。
例如,纳米涂层技术可以通过在传统涂层中添加纳米颗粒,增强涂层的抗腐蚀性能。
我国金属材料的海水腐蚀研究现状一、本文概述我国金属材料在海洋环境中的腐蚀问题,一直是材料科学、海洋工程和防腐蚀技术等领域的研究热点。
金属材料作为海洋工程、船舶制造、石油开采、海洋资源利用等领域的主要结构材料,其耐蚀性能直接影响到设备的使用寿命和安全性。
因此,深入研究和了解我国金属材料的海水腐蚀现状,对于提升我国金属材料在海洋环境中的使用寿命,降低因腐蚀造成的经济损失,保障海洋工程的可持续发展具有重要意义。
本文旨在全面概述我国金属材料的海水腐蚀研究现状,包括腐蚀机理、影响因素、防护技术和研究进展等方面。
对金属材料在海水中的腐蚀机理进行阐述,包括电化学腐蚀、化学腐蚀和生物腐蚀等。
分析影响金属材料海水腐蚀的主要因素,如材料成分、微观结构、海水成分、温度、流速等。
接着,介绍我国目前在金属材料海水腐蚀防护技术方面的研究进展,包括涂层防护、电化学防护、合金化防护等。
展望金属材料海水腐蚀研究的未来发展趋势和挑战,为我国金属材料在海洋工程领域的应用提供理论支持和技术指导。
二、我国金属材料海水腐蚀研究的发展历程我国金属材料海水腐蚀研究的发展历程可以追溯到上世纪五十年代,那时我国开始着手进行海洋环境的腐蚀研究,以支持海洋工程的发展。
初期的研究主要集中在金属材料的耐蚀性测试和评估,通过对不同金属材料在海水环境中的腐蚀行为进行研究,初步建立了我国金属材料海水腐蚀的基础数据库。
进入八十年代,随着我国海洋工程的大规模建设,海水腐蚀问题日益凸显。
此时,我国的金属材料海水腐蚀研究逐渐深入,开始涉及到腐蚀机理的探索和腐蚀防护技术的研究。
研究者们不仅关注金属材料的耐蚀性能,更开始探索如何通过各种技术手段提高金属材料的耐蚀性,如涂层防护、电化学保护等。
进入二十一世纪,我国金属材料海水腐蚀研究迎来了飞速发展的时期。
随着科学技术的进步,研究者们开始运用先进的测试手段和技术,如电化学测试、表面分析、数值模拟等,对金属材料的海水腐蚀行为进行深入分析。
2024年海底管线用钢市场分析现状1. 引言海底管线用钢是一种关键的基础材料,广泛用于海洋石油开发、天然气输送和水下通信等领域。
随着全球能源需求的增加,海底管线用钢市场也在不断扩大。
本文将对海底管线用钢市场的现状进行分析。
2. 市场规模海底管线用钢市场的规模正在快速增长。
根据市场研究数据显示,2019年全球海底管线用钢市场规模达到XX亿美元,预计到2025年将增长至XX亿美元。
这一增长主要得益于海洋石油开发和天然气输送项目的增加。
3. 市场驱动因素海底管线用钢市场的增长受到多个因素的驱动。
3.1 海洋石油开发随着全球石油需求的持续增加,海洋石油开发项目数量不断增加。
海底管线用钢是这些项目的核心材料,因其具有良好的耐腐蚀性和高强度,能够承受海底恶劣环境的挑战。
3.2 天然气输送天然气是清洁能源的重要组成部分,其全球消费量也在不断增加。
海底管线用钢在天然气输送方面具有优势,可安全、高效地将天然气从深海输送至陆地。
3.3 IT和通信随着全球数字化进程的加速,海底通信网的建设不断扩大。
这些网络需要大量的海底管线用钢作为支撑,以确保数据和信息的传输可靠性。
4. 市场竞争海底管线用钢市场具有一定的竞争激烈性。
目前,市场上主要的竞争者包括:•全球知名钢铁企业,如ArcelorMittal、POSCO等;•专业的海底管线用钢制造商,如TMK、Nippon Steel等;•本地化的钢铁企业,如中国的宝钢集团、沙特阿拉伯的Saudi Aramco 等。
这些竞争者通过提供高品质的产品、完善的售后服务和创新的解决方案来争夺市场份额。
5. 市场前景海底管线用钢市场有着广阔的发展前景。
预计未来几年,市场将持续增长。
以下是市场前景的几个因素:•全球能源需求的持续增长将推动海洋石油开发和天然气输送项目的增加;•新兴经济体对能源的需求也在增加,这将进一步推动海底管线用钢市场的发展;•技术创新和工艺改进将提高海底管线用钢的性能,进一步拓宽市场应用领域。
海洋环境下不锈钢管道腐蚀机理分析及防腐研究本文就复杂海洋环境下不锈钢管道腐蚀原因进行综合分析,重点分析高湿度海风及盐雾中氯离子对不锈钢管道表面腐蚀破坏的机理,并提出几种防腐措施,为以后同类工程的实施提供有效的解决办法。
标签:海洋环境;氯离子;表面腐蚀;防腐措施1 前言某海岛输电工程项目中,采用0Cr18Ni9Ti不锈钢无缝管道进行水系统输送。
室外管路表面处理方式为喷砂处理。
该系统管道在投用10个月后,发现室外管道表面锈蚀比较严重,出现较多的锈迹。
现场通过对管道表面锈迹处理发现,此锈迹为浮锈,只需用拉丝布擦拭即可清除掉锈迹。
为彻底弄清室外不锈钢管道短时间产生锈蚀的原因,解决不锈钢管道运行寿命的问题。
本文就高温、高湿度、高盐分海风、盐雾、海水飞溅等复杂海洋环境下不锈钢管道腐蚀原因进行综合分析,重点分析高湿度海风及盐雾中氯离子对不锈钢管道表面腐蚀破坏的机理,并提出一些列防腐措施,为以后同类工程的实施提供有效的解决办法。
2 腐蚀原因综合分析2.1 管道化学成分分析用材质分析仪对不锈钢管道化学成分进行分析,结果表明:管道化学成分符合0Cr18Ni9Ti牌号的要求。
2.2 海洋环境下不锈钢管道腐蚀分析海洋大气环境与内陆大气环境有很多区别,对不锈钢管道腐蚀分析时,需要考虑高温、高湿度、高盐分海风、盐雾、海水飞溅等多种因素[1]。
2.2.1 高盐分海风、盐雾、海水飞溅在海洋环境下的海风、海浪比较频繁,海风引起的海浪使得海水中的大量盐液与大气混合,使得大气中还有大量盐分,而这些盐分中还有大量的氯离子,这些盐分中的氯离子具有较高的电导率,容易形成电解质溶液,在金属表面形成微电池,增强了腐蚀的活性,破坏金属表面的钝化膜。
海洋环境下在温度较高的情况下,大量的海水产生雾化现象,形成大量盐雾,而盐雾的主要成分与海水及其相似,对不锈钢管道的表面也会产生腐蚀。
产生腐蚀的主要原因还是盐雾中的大量氯离子。
盐雾对不锈钢管道表面的腐蚀的主要形式还是电化学腐蚀。
海洋腐蚀防护的现状与未来一、本文概述海洋腐蚀防护是一个涉及多学科的重要领域,其研究与实践对于保障海洋工程结构、船舶、海洋能源设施等长期稳定运行具有重要意义。
本文旨在全面概述海洋腐蚀防护的现状与未来发展趋势,通过对当前海洋腐蚀防护技术的研究进展、应用领域及存在问题的深入分析,探讨未来海洋腐蚀防护技术的发展方向和潜在应用。
文章首先介绍了海洋腐蚀的定义、类型及影响因素,随后详细阐述了目前主流的海洋腐蚀防护方法,包括涂层防护、电化学防护、合金化防护等。
在此基础上,文章分析了海洋腐蚀防护技术的应用现状,指出了存在的问题和挑战,并展望了未来的发展趋势。
文章提出了加强海洋腐蚀防护技术研发和应用的建议,以期为我国海洋工程和船舶工业的可持续发展提供有力支撑。
二、海洋腐蚀防护的现状海洋腐蚀防护的研究与实践在全球范围内已经取得了显著的进展,但仍面临着诸多挑战。
目前,海洋腐蚀防护的主要手段包括材料选择、表面处理、防腐蚀涂层以及电化学保护等。
材料选择是海洋腐蚀防护的基础。
通过选用耐腐蚀性能强的材料,如不锈钢、钛合金、高分子材料等,能够在一定程度上减少海洋环境下的腐蚀问题。
然而,这些高性能材料往往成本较高,限制了其在实际工程中的应用。
表面处理技术也是提高材料耐腐蚀性能的重要手段。
例如,通过喷砂、喷丸、化学处理等方法,可以清除材料表面的杂质和应力,提高表面的光洁度和耐蚀性。
表面涂层技术也得到了广泛应用,如镀锌、镀铬、喷涂防腐漆等,这些涂层可以有效隔离材料与腐蚀介质的接触,从而延长材料的使用寿命。
防腐蚀涂层是海洋腐蚀防护的重要措施之一。
目前,已开发出多种高性能的防腐蚀涂层,如环氧涂层、聚氨酯涂层、聚酰亚胺涂层等。
这些涂层具有优异的耐腐蚀性、耐磨损性和耐化学介质性能,广泛应用于海洋工程、船舶、港口设施等领域。
电化学保护是另一种重要的海洋腐蚀防护方法。
通过外加电流或电位差,改变金属材料的腐蚀电位,从而抑制腐蚀反应的发生。
常见的电化学保护方法有阳极保护、阴极保护和外加电流保护等。
2024年海底管线用钢市场前景分析1. 引言随着全球能源需求的增长和能源开发的深度和广度的提升,海底油气开发逐渐成为新的热点领域。
海底油气开发离不开海底管线的建设,而海底管线的材料选择中,钢材作为一种优质的、经济实用的材料,广泛应用于海底管线的制造。
本文将对海底管线用钢的市场前景进行分析。
2. 海底管线用钢的市场需求目前,全球海底油气开发正处于高速发展的阶段,尤其在深海开采和极地开采领域,对海底管线用钢的需求量不断增加。
海底管线用钢需要具备以下特点:1.良好的耐腐蚀性能:海水中的盐分、氧气和微生物会对管线造成腐蚀,因此海底管线用钢需要具备出色的耐腐蚀能力,以保证其使用寿命。
2.高强度和良好的可靠性:海底油气开采环境恶劣,管线需要能承受高压、长期受到海水冲刷等恶劣条件,因此海底管线用钢需要具备高强度和良好的可靠性。
3.适应海洋环境:海底环境中存在多种复杂的力学和环境条件,如水下地震、海洋地质条件等,因此海底管线用钢需要具备良好的适应性,以应对各种海洋环境的挑战。
3. 海底管线用钢市场前景3.1 市场规模全球海底管线用钢市场的规模持续扩大。
据研究机构预测,未来几年,全球海底管线用钢市场的年复合增长率将保持在一个较高的水平,市场规模有望持续扩大。
3.2 技术发展趋势随着科技的不断进步,海底管线用钢的技术水平也在不断提高。
新型的高强度、耐腐蚀的海底管线用钢不断涌现,能够满足更为严苛的海底油气开采需求。
同时,智能化、自动化技术的应用也将提高海底管线的制造效率和质量。
3.3 地区市场分布海底管线用钢市场的地区分布不均衡。
目前,海底油气开发的主要地区包括北美地区、欧洲、亚洲和南美地区。
在这些地区,海底管线用钢的需求量较大,并且潜在的市场空间巨大。
3.4 市场竞争格局海底管线用钢市场竞争激烈,主要厂商包括ArcelorMittal、Nippon Steel Corporation、POSCO等。
这些厂商通过不断提升产品质量和技术水平,增加市场份额,同时也面临着来自其他新兴厂商的竞争。
国 内 外 管 道 防 腐 的 现 状 与 发 展宋 秀 丽摘 要 :管道工程市场的日趋扩大 ,为管道防腐技术提出了越来越高的要求 。
针对现阶段国内外管道防腐技术的状况 ,提出了今后的研究和发展方向 。
指出在不久的将来 ,管道防腐技术会有新的突破 。
关键词 :管道腐蚀 ,防腐涂料 ,粘结力 ,塑料 中图分类号 : T U991138文献标识码 :A蚀 ,耐石油及其产品溶解 ,抗土壤应力 ,抗植物根茎穿透 ,耐阴极剥离 ,使用寿命长 ,防腐性能优于石油沥青 。
117 熔结环氧能阻挡氧的传输 ,能透过阴极保护电流 ,与钢铁基 体有良好的粘结力 ,特别是在较低温度和较高温度下仍具有较好的抗物理损伤 、耐腐蚀和抗水渗透性能 。
管道的内腐蚀在我国刚刚起步 ,与发达国家相比还有一定差 距 。
管道内腐蚀不仅保护管道不受腐蚀介质的侵害 ,而且改善管 道内部流体运动状态 ,提高管内表面光洁度 ,减少水力摩阻 ,从而使输送动力降低 ,输送量增加 ,降低运输成本 。
内防腐主要有聚 乙烯粉 、环氧聚乙烯双涂层 、POA 、POE 、POF 、环氧粉末 ( F BE ) 。
2 对管道防腐层性能评估与比较管道的腐蚀在内外壁都会发生 ,外壁腐蚀主要是土壤腐蚀 、 硫酸还原菌腐蚀及管道附近杂散电流腐蚀造成的 ,腐蚀过程基本 属于化学腐蚀 ,内腐蚀主要取决于输送介质 。
目前大部分输送介 质中含水量及 C l 、H 2 S 、CO 2 腐蚀介质等的含量较高 ,管道的内腐 蚀速度不断增加 ,防止管道腐蚀的有效方法就是利用保护涂层隔 离管道与腐蚀介质的接触 ,屏蔽腐蚀环境 ,隔断阴极与阳极之间 的联系 ,使电路中断 。
基于上述原因对各防腐层可按 10 个考察因素进行评估 , 以10 分为满分 。
考察因素及满分标准如下 (有代表性的) :211 土壤应力 :管道埋地后 ,周围土壤在季节性的板结溶解和气候干湿交替变化过程中 ,发生相对移动 ,对防腐层表面产生推拉应力 ,可能导致防腐层褶皱 、下垂或开裂 。
2023年海底管线用钢行业市场调研报告一、背景海底管线常用的钢材主要有焊接钢管、无缝钢管和钢带等。
由于海洋环境的特殊性,海底管线对钢材的物理性能和化学性能要求非常高,钢材自身的耐腐蚀性、强度、韧性、可焊性等指标也必须达到一定要求,而且在经济性和环保性方面也要考虑。
近年来,海上油气勘探及开采的不断深入,加之国内海上原油、天然气等的需求量不断扩大,对海底管线市场需求带动了钢材行业的发展。
二、市场现状1. 市场规模海底管线的发展已经成为了海洋资源勘探、综合水利、海洋环境监测和工程等领域必不可少的一项重要技术,具有广阔的市场前景。
根据相关统计数据,全球海底管线市场总规模预计将在未来几年内持续增长。
据测算,2020年-2025年期间,全球海底管线市场的年复合增长率将超过6%,2025年市场总规模将达到280亿美元。
2. 市场分析作为涉及能源等重要领域的核心技术,海底管线对钢材的品质提出了极为苛刻的要求。
目前,我国的海底管线主要靠进口,而国内的海钢企业需要迎头赶上,才能满足国内海上勘探和开发项目的需要。
为满足海上工程对管线的种类及数目需求,国内相关行业正在逐步扩大管线的种类和数量,未来行业发展潜力依然巨大。
三、市场趋势1. 钢材性能的提升钢材一直是海底管线中不可缺少的材料,其强度和耐腐蚀性能对海底物态的保障至关重要。
在不断提升能源领域的开发水平的过程中,对材料的性能提出了更高的要求,因此未来钢材的性能会越来越优越,以满足海底管线建设的需求。
2. 钢材生产的良好环保治理环保治理是当前国内钢材生产中的一个非常重要的问题,海底管线的建设对钢材的环保要求非常高,未来发展趋势将是环保与经济效益相协调,钢材生产将更加注重环保治理,优化生产过程,提高钢材的环保性。
3. 智能化技术的应用随着5G、云计算等技术的逐步普及,智能化技术的应用使得钢铁生产变得更加科学、高效、精细。
未来,在海底管线的建设过程中,对钢材的质量、性能、安全有更高要求,智能化技术将有望在钢材生产和检测中应用。
国内外海泥对管线钢腐蚀行为的研究现状及展望
点击次数:4 发表时间:2012-12-4 16:24:49 所属分类:工作学习近年来,国内外对陆地土壤的腐蚀性开展了多种研究:从单项指标(土壤电阻率、含水量、含盐量、氧化还原电位)发展到多项综合指标(德国DVGV标准、美国ANSI标准等),提出了多种数学模型来评价和预测土壤的腐蚀性,如模式识别方法、模糊聚类分析方法、模糊灰色理论、人工神经网络方法等。
海底沉积物是一种特殊的土壤,对其腐蚀性进行研究对预防海底设施灾害性腐蚀破坏的发生具有战略性意义。
1、海泥腐蚀的研究现状
国外对海底沉积物腐蚀性的研究起步较早:20世纪80年代,King利用英国北海有关水文、地质因子资料,通过因子加权分析对其海底沉积物腐蚀性进行了区域性评估,并绘制了北海油田的海底沉积物定性腐蚀图;就钢铁在表层沉积物中腐蚀速率、SRB(硫酸盐还原菌)对腐蚀的影响进行研究发现,在SRB大量繁殖时,钢铁腐蚀速率可增加6~7倍,甚至15倍以上。
随着中国海洋石油事业的发展,有关大陆架海域海底沉积物腐蚀性的调查、评价以及相关结论的报道相继出现。
采用因子加权法对辽东湾海底沉积物的腐蚀性进行了评价与区划,绘制了辽东湾表层沉积物腐蚀性图谱。
针对北部湾石油开发区海底沉积物腐蚀环境提出了具有定量性质的海底沉积物腐蚀性的二元评价法,并绘制了北部湾海域的腐蚀性图谱,还指出海泥类型是影响海泥腐蚀性的主要因素之一,与失重试验获得的钢腐蚀数据有明显的对应关系。
通过多变量统计分析方法对南海珠江口东海海底沉积物腐蚀性进行了评价与区划。
对在海泥中的腐蚀产物(锈层)进行X射线衍射和穆斯堡尔图谱分析认为:海泥腐蚀初期氧的扩散作用对腐蚀速度影响不大,当有锈层存在时,氧的扩散控制作用明显增大;碳钢及低合金钢在海泥中的锈层相组成不同于在海水中形成的锈层,在海泥中只有一层锈,并粘结有海泥,碳钢的海泥锈层中α-FeOOH的含量明显少于海水锈层中的含量,而低合金钢的海泥锈层中几乎没有α-FeOOH的存在。
管线钢在海沙(不含SRB)和海泥(含有SRB)中出现了电偶效应,断电路电偶对电位差由正值变为负值,即随着时间的延长,电偶的极性发生逆转;海泥中初期电偶对阴极转变为电偶对阳极而加速腐蚀;海沙中初期电偶对阳极转变为电偶对阴极而受到一定程度的保护;这主要是由于土质充气不同而产生的氧浓差电池引起的。
利用电化学阻抗法研究了平台钢、管线钢在辽东湾海泥中的初期腐蚀
行为,提出了材料在海泥中腐蚀过程的等效电路,分析了阻抗谱随着腐蚀时间的变化特征以及极化电阻(R P)和界面电容(C d)随着时间的变化趋势,讨论了极化电阻的变化规律,探讨了不同材料在不同海泥中的相对腐蚀速度。
2、海泥对海底管道的腐蚀特性及研究手段
从腐蚀角度出发,海洋环境沿垂直方向可分为5个不同特性的腐蚀区,分别是海洋大气区、浪花飞溅区、潮差区、海水全浸区和海泥区。
海底管线工程一般敷设于海底表面或浅埋,所受腐蚀作用主要发生在海泥区,该区也是第3个腐蚀峰值区。
海底沉积物是海泥区的主要物质,其物理性质、化学性质和生物性质是影响腐蚀环境的3大因素,且随海域和海水深度不同而异。
海底沉积物可视为固、液两相的土壤,盐度高、电阻率低。
海底泥浆是一种较好的电解质,腐蚀性比陆地土壤高。
海水运动可引起海底沉积物的运动,海底含沙海流等的运动会引起钢质构筑物的磨蚀,在水土界面会形成一种典型的氧浓差腐蚀电池,而这个界面处于变化之中,会使钢质结构发生严重的局部腐蚀。
2.1、海泥腐蚀海底管道的测量方法
(1)室外实海测量腐蚀失重测量是非常重要的基础方法,但其耗时、
费力,对于金属在海泥中腐蚀速度的测量更是如此。
室外实海测量类似于陆地土壤的实地埋片失重法,按试验场所不同分为现场(原位)埋片和模拟埋片失重法。
20世纪50年代,美国就在太平洋、大西洋的一些海域,把由铁等金属及其合金制成的长尺或钢桩打入海底并延伸到海洋大气区,通过腐蚀失重测量获得了多种金属在所试验海域各个腐蚀区带(包括海泥)的基础腐蚀数据,德、日、前苏联等国家也做过类似工作。
中科院海洋所曾在渤海采油平台进行了表层海泥挂片腐蚀试验,取得了一定的结果,但所测得的腐蚀数据只能反映出在宏观电池作用下的腐蚀结果,不能代表实际海泥环境下的腐蚀结果。
“移植埋片”法测定金属在海泥中腐蚀速度的程序:工程地质采样→腐蚀管取样→装置试片→投入试验海域→定期取样→失重法计算腐蚀速度。
该法比传统的腐蚀失重测量方法简便,能够获得较准确的金属在海泥中的腐蚀速度。
(2)室内测量室内测量包括室内模拟埋片及电化学加速测量。
室内模拟埋片是指在实验室条件下利用所研究海域的海泥或类似于该海域海泥的海土模拟海泥的腐蚀环境进行埋片(单独埋片和电连接埋片),并按失重法计算金属在该海域海泥中腐蚀速率的方法,这是较为实用且使用较多的研究方法。
由于不可能完全模拟海泥的腐蚀环境,所获数据只是实际
腐蚀速率的近似值。
2.2、海底沉积物的腐蚀机理研究手段
海泥腐蚀属于阴极过程受传质扩散控制的体系,影响海底沉积物腐蚀性的因素很多,大体上可分为3类,物理因素(海底流、海底沉积物的类型、电阻率、温度等),化学因素(海水氧化还原电位E h、pH值、重金属离子的含量、有机物含量等)和生物因素(微型生物的种类、含量等)。
这些因素彼此的相关性及作用因材料而异,必须对其腐蚀机理进行研究,这也是准确、快速而简便地评价海底沉积物腐蚀性所必须的。
电化学加速测量仪器有的可用于现场原位测量,如中科院南京土壤所研制的极化电阻测量仪,中科院原金属腐蚀与防护研究所研制的CMB智能型土壤腐蚀速度测量仪等均可直接在现场测量数据。
用于海泥中金属腐蚀速度测量的有线性极化电阻法、动电位极化法、电化学阻抗法,以上方法各有优缺点。
极化曲线是电化学腐蚀研究中的重要手段,可以通过其判断腐蚀反应的类型如活化、扩散控制、钝化、过钝化等,可参照标准有ASTM-G3,G5,G59和G61。
稳态极化曲线测量包括强极化区极化曲线、弱极化区极化曲线和线性区极化曲线测量(即线性极化电阻测量)。
线性极化电阻(R P)测量能够快速灵敏、连续测量瞬时腐蚀速度,是目前较为成熟的技术,国
内外已有多种实验室和现场使用的线性极化电阻仪,线性极化电阻测量技术已广泛用于评价介质的腐蚀性和测量材料的腐蚀速度。
强极化曲线能够有效测量的前提是能够得到理想的Tafel直线线段,体系的速度控制步骤(RDS)、动力学参数或电极表面状态等不会因强扰动而发生本质的改变,实际测量体系常常不能满足上述条件。
如在由阴极扩散控制的体系中,由于产生浓差极化而不能得到较理想的Tafel直线线段。
动电位极化法能够快速比较不同海泥的相对腐蚀性,并通过极化曲线外延法确定金属的腐蚀速度,其缺点是长时间大电流作用下,金属的腐蚀控制机理和自然状态下有所不同,同时,海泥的欧姆电压降对电位的测量和控制影响较大,会改变极化曲线的形状,这些都会影响腐蚀电流测量的真实性。
2.3、海底沉积物的腐蚀性评价
目前,对土壤腐蚀性的评价无统一标准,原因是对不同类型土壤所取的腐蚀因子及各腐蚀因子在腐蚀过程中所起的作用不能统一。
借用土壤腐蚀评价方法,通过各腐蚀因子作用的加合(通称加权法)对海底沉积物进行腐蚀性评价,英国绘制了北海油田的海底沉积物定性腐蚀图谱,但因所取的腐蚀因子大多是通过破坏性的测试方法而来,均未利用原位测试技术,且各腐蚀因子重要性是人为估计的,所得结果如氧化还原电位、电阻率等与原始状况有差距,可靠性较差。
以“移植埋片法”为基础,结合腐蚀因子的原位测试技术、绘制表层地质腐蚀图谱,不仅在学科上是重要的,而且也是海底工程设计所必需的。
2.4、材料在海底沉积物中的腐蚀行为
在海底沉积物的腐蚀环境中,因渗进海底沉积物中的海水不易与海洋中的海水交换,氧的含量很小,仅是溶解在海水中的溶解氧。
所以,依赖于氧化膜成钝态的金属材料在海底沉积物中是不耐腐蚀的。
钢铁在海底沉积物中的腐蚀速率通常比海水中小,但在厌氧菌活跃的海底沉积物中的腐蚀速率可提高10倍左右;由于海底沉积物的不均匀性,对整体海底金属结构可产生多种多样的腐蚀电偶;微生物作用会引起分解、粉化等,促进了涂料和高分子工程材料在海底沉积物环境中的老化;海底阴极保护的阳极材料也会因微生物的作用而失效。
一切海底工程材料的选用,必须进行海底沉积物腐蚀试验。
所以,材料在海底沉积物的腐蚀行为研究不仅对设计选材很重要,对新型耐蚀材料的开发也是十分必要的。
3、展望
随着中国海洋油气资源的开发和利用,海底管线的作用日益重大,要求其工作年限长且能有效防腐蚀是十分必要的。
有效的防腐蚀措施要求有科学的理论和试验数据作指导,但中国目前对海底管线钢腐蚀规律的研究还处于相对空白的状态。
利用不同的腐蚀检测和测量方法(电化学极化、阻抗法,失重法,金
相试验、腐蚀产物的扫描电镜和能谱分析试验、XRD分析产物法)探讨不同的管线钢在海泥环境中的腐蚀规律,研究其在海泥中的腐蚀机理,是为延长海底管线的使用寿命以及对海底管线的腐蚀与防护提供理论基础、促进中国海底管线发展的重要方向,今后可以从以下几方面展开研究:
(1)研究管线钢在实际海泥环境中腐蚀速度的测量方法;
(2)建立合金成分、组织结构和性能间的定量关系;
(3)准确测量腐蚀环境因子;
(4)进一步研究海泥环境对管线钢的阴极极化电流密度的影响及作用机理,建立腐蚀机制模型。