H2S腐蚀研究进展
摘要
近年来我国发现的气田均含有硫化氢、二氧化碳等腐蚀性气体，特别是我们四川盆地，含硫化氢天然气分布最广泛。众所周知，硫化氢腐蚀是井下油套管的主要腐蚀类型之一。本文简述了硫化氢的物性，研究了硫化氢腐蚀的机理和影响因素，并在此基础上介绍了采用缓蚀剂、涂镀层管材、根据国际标准合理选材、电化学保护等几种国内外常用的防腐措施，并指出了各种方法的优缺点，最后还探讨了硫化氢油气田腐蚀研究的热点问题及发展方向。
关键词：硫化氢腐蚀，腐蚀机理，防腐技术
ABSTRACT
In recent years, the gas fields found in our country contain hydrogen sulfide, carbon dioxide and other corrosive gases, especially in the Sichuan basin, with the most extensive distribution of hydrogen sulfide gas. It is well known that the hydrogen sulfide corrosion is one of the main corrosion types of the oil casing in the well. Properties of hydrogen sulfide is described in this paper to study the hydrogen sulfide corrosion mechanism and influencing factors, and on this basis, introduces the corrosion inhibitor, coating tubing, according to international standard and reasonable material and electrochemical protection at home and abroad, several commonly used anti-corrosion measures, and points out the advantages and disadvantages of each method, and finally discusses the hot issues and development direction of the research on oil and gas fields of hydrogen sulfide corrosion by.
Key word s：hydrogen sulfide corrosion, corrosion mechanism, corrosion protection technology.
前言
随着各国经济的发展，对石油及天然气需求进一步增加，易开采的油气资源已趋于枯竭，油井的发展趋势向着高技术方向发展，钻探区域势必转移向内陆、沙漠等环境恶劣的地区。目前我国新发现的油气田，钻探条件恶劣，大多均含有硫化氢、二氧化碳等腐蚀性气体，特别是我们四川盆地，含硫化氢天然气分布最广泛。同时钻探井深增加，4000~6000m，有的超过7000m。高温高压：100MPa 以上的气体的压力，井底温度达到150℃；井下情况复杂：部分地区井下有多套高低压地层（包括高压气层），多套高压盐水层，盐岩层以及存在高陡构造等情况；新区块大多含有较为严重的腐蚀介质，如H2S、CO2。如塔里木轮南油田CO2含量0.6~2.5%，分压0.7~3.5MPa，塔里木克拉气田井口压力达到100MPa以上，气体中含有0.72%的CO2；最严重的是罗家寨气田，天然气中H2S含量为10.49%，CO2含量为10.41%，具有高压、高含H2S、高含CO2，以及高含Cl-、地层水等恶劣的腐蚀介质环境。
含H2S的井称为酸性油气井，其相应的腐蚀称为酸性腐蚀（Sour Corrosion）。H2S的主要来源是含硫天然气井、油井的原油及其伴生气中可能含有元素硫、H2S、硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩类化合物及更复杂的硫化物。地层中硫酸盐及硫酸盐还原菌分解生成H2S，或含磺酸盐类油气井工作液在高温下分解生成H2S。
1 H2S的腐蚀机理及影响因素
1.1 H2S物性
H2S是可燃性无色气体，具有典型的臭鸡蛋味。H2S对空气的相对密度为1.19，由于比空气的密度大，趋向于在低凹处聚集。因此在气井发生H2S泄漏时，人们应往高处逃生。H2S易溶于水，显弱酸性，与空气混合可燃烧或爆炸。H2S是强烈的神经毒气，对粘膜有强刺激作用。
H2S的临界温度是100.4℃，临界压力为9MPa。H2S在水中的溶解度随着温度的升高而降低，温度较低时，溶解度随温度升高降低的值较大，降低速度很快；温度较高时，H2S的溶解度随温度降低的值较小，降低速率小。
1.2 H2S腐蚀机理
H2S极易溶解在水中形成弱酸，在0.1MPa、30℃时其溶解度约为3000mg/L，此时溶液pH值约为4。H2S对金属和非金属物质都有很强的腐蚀性，对金属的
腐蚀形式有电化学失重腐蚀、氢脆、硫化物应力腐蚀开裂等。H2S对非金属也有很强的腐蚀性，如水泥，建筑所用的混凝土，陶瓷以及玻璃等。
H2S溶解在水中按下式分步电离：
H2S→HS- + H+
HS-→S2- + H+
H2S气态溶于水形成氢硫酸，H2S的电离常数比H2CO3电离常数低，当H2S 腐蚀介质中有CO2存在时，H2S的电离常数加大，它能破坏固井水泥环的所有成分，降低水泥环的碱度。H2S与水泥环水化产物反应并结构形成CaS、FeS，从而破坏水泥环的原有结构，使水泥环的成分改变，水泥环的孔隙也增大，水泥环的抗压能力减弱，使水泥环不再能支持外部压力和封隔地层流体，起不到固井的目的。如果水泥环具有很好的抗H2S腐蚀能力，则水泥环有阻挡作用，可以阻挡H2S对套管的腐蚀。
H2S易溶于水，溶解的H2S很快电离。氢离子是强去极化剂，它在钢铁表面夺取电子后还原成氢原子，这一过程称为阴极反应。失去电子的铁与硫离子反应生成硫化铁，这一过程称为阳极反应，铁作为阳极加速溶解反应而导致腐蚀。上述电化学反应常表示为：
阳极反应：
Fe→Fe2+ + 2e-
阴极反应：
2H+ + 2e- →2H
阳极产物：
Fe2++ S2－→FeS
总反应为：
Fe＋H2S(+H2O）→FeS+ 2H+
腐蚀产物主要有腐蚀产物主要有Fe9S8、Fe3S4、FeS2和FeS，生成何种腐蚀产物取决于pH值、H2S的浓度等参数。当H2S浓度较低时，能够生成致密的FeS，该膜较致密，能够阻止铁离子通过，可显著降低金属的腐蚀速率，甚至可使金属达到近钝化状态；但如果浓度很高，则生成黑色疏松分层状或粉末状的硫化铁膜，该膜不但不能阻止铁离子通过，反而与钢铁形成宏观原电池，加速金属腐蚀。
1.3 H2S腐蚀类型
碳钢在250℃以下的无水硫化氢中基本上不腐蚀，但有水共存时则对金属产生明显的腐蚀；在含有湿H2S 的介质作用下，油井管极易产生氢损伤。氢损伤主要有两种形式，即：氢致开裂（HIC）和应力腐蚀开裂（SSC）。
研究硫化氢条件下的氢致开裂和应力腐蚀，主要是研究硫化氢条件下氢与油井管的作用。氢和油井管的相互作用是从氢进入油井管内部开始的，以氢在油气钢中的位置、状态及数量不同而显示出不同的结果。通常氢不能以分子形式进入钢管内部，而是通过在钢管表面上的物理吸附、化学吸附、溶解和扩散等一系列过程才进入钢管内部的一定位置。
1）氢鼓泡（HB）
阴极反应出来的氢原子向钢材中渗透、扩散进入钢材内部并在非金属夹杂物处集聚并形成氢分子。随着氢分子数量的不断增加，形成巨大内压导致周围组织屈服，形成表面层下的平面孔穴，引起界面开裂。
2）氢致开裂（HIC）
当氢的压力在已经发生氢鼓泡区域继续增高时，由于氢的可迁移、游离性，鼓泡裂纹由于剪切作用而趋向于相互连接，形成有阶梯状特征的氢致开裂。硫化物应力腐蚀开裂在含H2S的水溶液中，由于电化学的作用在阴极反应生成的原子态氢向钢的表面渗透并侵入钢的内部，氢原子在亲和力作用下结合生成氢分子，使得材料韧性下降，脆性增强，这样钢材在外加拉应力或残余应力下产生裂纹，发生主要出现在高强度钢或焊缝上。
3）应力导向氢致开裂（SOHIC）
由于是在应力的引导下，使得在夹杂物和缺陷处因氢聚集而形成的一排排的小裂纹沿着垂直于应力的方向发展，即向设备的壁厚方向发展。
4）硫化应力腐蚀开裂(SSCC)
钢管在恒定拉应力和硫化氢等腐蚀介质的共同作用下产生的开裂，称为硫化应力腐蚀开裂(SSCC)。
随着深度的增加，油气井中由微生物产出的硫化氢也增多，浓度增大，因为压力也增大，硫化氢腐蚀也越严重。在腐蚀引起的破坏中，应力腐蚀开裂造成的破坏最大，所占比例也最大。
1.4H2S腐蚀影响因素
1.4.1H2S浓度
随着H2S浓度的增加，硫化物破裂的临界应力降低；较高的硫化氢浓度或分压，会产生较大的均匀腐蚀速率。众多研究表明：含量较低和较高时，钢的腐蚀速率均较低；随着H2S含量的增加，钢呈现出明显的局部腐蚀特征，同时腐蚀倾向与腐蚀形态间也表现出一定的相关性。H2S浓度对腐蚀产物FeS膜也有影响。有研究资料表明质量浓度为2.0mg/L时，腐蚀产物为FeS2和FeS；H2S质量浓度为2.0-20mg/L时，腐蚀产物除FeS2和FeS外，还有少量的S生成。质量浓度为20-200mg/L时，腐蚀产物中S的含量最高。上述腐蚀产物中，Fe9S8的保护性能最差。
1.4.2介质的PH值
H2S水溶液的pH值为６是一个临界值。当pH值小于６时，硫化物应力腐蚀严重，钢的腐蚀速率高；溶液呈中性时，硫化物应力腐蚀敏感性显著下降，均匀腐蚀速率最低；溶液呈碱性时，腐蚀速率比中性高，但很少发生硫化物应力腐蚀破坏。很多专家认为pH值直接影响H2CO3在水溶液中的存在形式，也有人认为pH值影响腐蚀速率存在着不同的机理。
1.4.3介质的温度
温度升高，均匀腐蚀速率升高，HB、HIC和SOHIC的敏感性也增加，但SSCC的敏感性下降。SSCC发生在常温下的几率最大，而在65℃以上则较少发生。有学者认为：无水H2S在250℃以下腐蚀性较弱；在室温下的湿H2S气体中，钢铁表面生成的是无保护性的Fe9S8。在100℃含水蒸气的H2S，生成的也是无保护性的S和少量FeS。在饱和水溶液中，碳钢在50℃下生成的是无保护性的Fe9S8和FeS，当温度升高到100℃~150℃时，生成的是保护性较好的FeS2。
一方面，温度升高使H2S气体在水中的溶解度下降的同时，又使腐蚀速度加快，就会出现一个敏感性最大的温度。另一方面，氢致开裂需要氢的扩散，在应变速率相同时，温度愈高，扩散愈快，但升温又降低了的溶解度因而也会出现敏感性最大的温度。
1.4.4管材暴露时间
在H2S溶液中，碳钢的初始腐蚀速率约为0.77mm/a。随着时间延长，腐蚀
速率逐渐下降，2000h后趋于平衡，约为0.01mm/a。
1.4.5流速的影响
在我国的大部分油气田，当气体流速高于10ｍ／ｓ时缓蚀剂就不再起作用。因此，气体流速较高，腐蚀速率往往也较高。如果腐蚀介质中有固体颗粒，则在较高气体流速下将加剧冲刷腐蚀，因而必须控制气体流速的上限；但是，如果气体流速低，也可造成设备底部积液而发生水线腐蚀、垢下腐蚀等，故规定气体的流速应大于３m/s。除了以上影响因素以外，H2S的腐蚀还受到其它腐蚀介质（如氯离子和氢氰根离子）、材料的硬度及焊后热处理、管道元件的表面质量、材料的强度及碳当量、材料的硫、磷含量等因素的影响。
2 H2S腐蚀的防护技术
H2S腐蚀的方式主要有电化学腐蚀，氢鼓泡（HB）、氢致开裂（HIC）、应力导向的氢致开裂（SOHIC）、氢脆(HE)、硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）及氢诱发阶梯裂纹（HISC）等，对于高强度钢材来说，氢脆是特别严重的问题。为了最大程度地抑制H2S腐蚀，减少事故的发生，必须采取适当措施来控制H2S腐蚀。控制H2S腐蚀主要有以下途径。
2.1添加缓蚀剂
采用缓蚀剂防腐主要是利用缓蚀剂的防腐作用来达到减缓钢材腐蚀的目的。在电解质溶液中，金属的腐蚀过程服从电化学过程，因此腐蚀的发生存在着阳极反应与阴极反应。阴极反应过程对应的是去极化剂接受电子发生还原反应的过程，在腐蚀环境中最常见的去极化剂为氢质子与氧气，而阳极反应对应的是金属的氧化溶解过程。从腐蚀电化学原理分析，缓蚀剂加入后使得腐蚀反应的阳极过程或阴极过程受到抑制，有些缓蚀剂可以同时抑制腐蚀反应的阴极与阳极过程。
大多数无机型缓蚀剂主要在中性或偏碱性的介质环境中使用，它们通常对电极的阳极过程有显著的抑制作用，通过使金属表面钝化或者再金属表面形成沉淀膜进而起到缓蚀作用。随着缓蚀剂应用的发展，无机缓蚀剂的使用除了在中性和碱性介质中得到应用外，通过添加碘化物等无机离子，可以显著增强有机缓蚀剂的作用效果。
2.2使用涂镀层管材
为了防止或者减缓腐蚀，石油工业采用了许多防腐蚀措施，其中以涂层保护最为方便、经济，因而获得了广泛的应用。在一般性腐蚀井中，如高含水油气井、注水井、含CO2井及部分H2S含量低的井中，聚合物内涂层油管均有应用。在腐蚀环境不是十分恶劣的油气井中，采用内涂层油管具有较高的技术经济效益和安全性。国外TUBOSCOPE公司推出的TK236已在含CO2和少量H2S的井中使用，并经现场应用认可。国内外恶劣环境常用的油井管防腐有机涂层为环氧酚醛类涂层，例如Tuboscope公司的TK系列涂层等。TK系列涂层中，TK236综合防腐性能已被大量现场应用所证实。
油井管防腐蚀内涂层的优点：
第一，具有低摩阻系数。油管内涂层具有低摩阻系数，这对降低油管内沿程流动压力损失和井底回压十分有利，相当于用较小尺寸的油管在相同的压差下能够得到与较大尺寸油管相同的产量。
第二，有效防止油井管的内腐蚀。有机涂层具有较好的综合耐腐蚀性能；改变管壁的润湿状态，降低结蜡、结垢的影响；在内涂层材料中加入某些高分子材料，可以使涂层具有双疏性，既不亲水，也不亲油，降低结蜡、结垢量。在用热油循环解除蜡堵时，易于除蜡。
2.3根据国际标准合理选材
碳钢和低合金钢是H2S酸性环境中使用最普遍的钢种，研究比较充分，同时也已积累了较丰富的现场经验。在含H2S酸性环境防腐设计中，环境断裂是材料选择最重要和优先考虑的因素，其中酸性环境抗开裂的材料选择已有国际公认的标准ISO 15156-2。本节将重点阐述以ISO 15156-2为依据的材料选择的原则和设计方法。
ISO 15156-2只规范碳钢和低合金钢是H2S酸性环境中的开裂行为，它不涉及电化学腐蚀问题。选用了抗硫的碳钢和低合金钢后，电化学腐蚀将成为重点考虑的因素。此时设计或油气井管理者会面临电化学腐蚀的防护选择。一般情况下加缓蚀剂的技术可防止或减缓电化学腐蚀。加缓蚀剂防止或减缓电化学腐蚀是否可行决定于技术的可行性和可靠性及风险评估、中长期累积投入与投资回报率和
修井更换油管的代价等方面的综合因素。
对于较恶劣的腐蚀环境，例如高压同时又高含CO2，或高压同时又高含CO2与H2S，应优先从材料选用上做防腐蚀设计，即优先考虑采用不锈钢或合金。由于不锈钢或合金价格昂贵，供货周期长，它们对井下环境也有使用限制，因此应有充分时间进行实验评价和进行技术经济分析。ISO15156－3提供了不锈钢或合金材料的选用标准，该标准应视为一种指导原则，某些条款尚有争议，因此充分的评价是必不可少的。
ISO 15156只涉及材料的选用和评价规范，不涉及尺寸及强度性能规范。因此设计者同时还应参考ISO 11960技术性能规范和ISO 10400强度和设计方法规范。ISO 15156-4还提供了H2S酸性环境橡胶和其他非金属材料密封件或零件的技术规范和评价方法。中国也在逐步更新和等同引用上述ISO标准。对于酸性环境用碳钢和低合金钢，应尽可能选用屈服强度低于655MPa的抗硫钢种，强度不够时，宜增大壁厚来满足要求，而不是提高钢级来达到强度要求。
2.4电化学保护
金属在电解质溶液中，由于金属本身存在电化学不均匀性或外界环境的不均匀性，都会形成腐蚀原电池。在原电池的阳极区发生腐蚀，不断输出电子，同时金属离子溶入电解液中。阴极区发生阴极反应，视电解液和环境条件的不同，在阴极表面上析出氢气或接受正离子的沉积。在地下结构中，异种金属连接，地层及其所含流体的非均质性和微生物侵蚀都会产生腐蚀电位差。
如果给金属通以阴极电流，整个腐蚀原电池体系的电位将向负的方向偏移，使金属阴极极化，这就可以抑制阳极区金属的电子释放，从根本上防止金属腐蚀。电法保护是根据电化学和电学原理和方法，达到保护金属的目的，包括外加电流阴极保护、牺牲阳极阴极保护、直流杂散电流排流保护，交流杂散电流排流保护等措施。
2.5加入除硫剂
常用的除硫剂主要是碱式碳酸锌和海绵铁。碳酸锌可使硫化氢质量浓度降低约500mg/L，锌的电极电势低于铁，故对铁具有可靠的保护作用。
碱式碳酸锌（ZnCO3· n Zn(OH)2）是由碱金属的碳酸盐与碳酸锌反应而成的
一种白色沉淀物，化学式中的n值视反应浓度与温度的不同而有所不同，一般为２。碱式碳酸锌的使用应在较高pH值（9~11）条件下，因为在较低pH值环境中，除硫反应产生的Ｈ+可使反应迅速停止而失去意义，并且电离的Zn2+过多会严重絮凝膨润土而导致钻井液性能恶化
3热点问题及发展方向
１）高酸性油气田具有高压、高含以及高流速等恶劣的腐蚀环境。如四川罗家寨气田产出的天然气中H2S平均含量为10.49％，在对这类气田的腐蚀与防护研究中，腐蚀研究十分复杂，其研究过程涉及多学科的交叉应用，试验条件苛刻，试验评价困难，同时，也缺乏对高含H2S环境中油井管苛刻腐蚀评价的标准和规范。因此，建立一整套高流速、高含H2S的试验评价方法以及苛刻环境中油井管的腐蚀评价标准和规范十分必要。
２）关于高含H2S腐蚀的研究较少，对油气田开发缺乏足够的支持和支撑。应当深入研究H2S腐蚀机理以及腐蚀产物膜的形成和作用规律等方面的基础理论问题，尽快形成系统的研究成果并填补这方面研究的理论空白，为高酸性油气田的开发提供理论保证。
３）为保证高酸性油气田安全、高效地开发和生产，最可靠的办法是使用耐腐蚀合金钢甚至镍基合金油井管，但因价格昂贵，不可能大规模使用。因此，各油气田迫切需要经济型的抗腐蚀油井管和防护措施，以满足开发、生产过程中的成本控制。目前，经济型抗腐蚀油井管的研制开发和高酸性气田的腐蚀防护已在国际上形成一个热点领域，也必将成为国内研究的热门方向。
4结论
气田中硫化氢的出现，常常给钻井、采气、输气等带来一系列复杂的问题，其腐蚀机理及研究方法是比较复杂的。采用除硫剂、缓蚀剂、涂层技术，使用耐蚀管材、玻璃钢和塑料管材及采取阴极保护等常用的防护措施都有其优点和不足。
针对不同油气井的实际情况，应采用最经济、最简单的防腐技术。同时，可以预见镀铝钢作为油气井管材将有很好的应用前景。针对含硫化氢气田，应加大力度，进行深入研究，尽快研究出一种新的完整的评价体系。
介质引起的腐蚀是一个复杂的过程，受多种因素的交互影响，发生的腐蚀形
态也很多，为了取得较好的防腐蚀效果，必须综合采用多种保护方法，另外还应加强和完善防腐施工及施工后的管理体制。
在海洋油气田开发的过程中常常遇到油气水三相共存腐蚀体系，腐蚀介质中H2O、CO2、氯离子、有机酸等物质的存在以及温度的变化使得设备腐蚀行为与单独存在时差异明显，这样使得腐蚀规律变得错综复杂而难以掌握。所以研究油气三相共存腐蚀体系下设备的腐蚀情况将成为腐蚀研究领域的一个重要方向。
国外电力 流动加速腐蚀的危害及其防止 荣幼澧 (华东电力试验研究院,上海 200437) 摘 要:在电厂锅炉强还原环境下的紊流区易发生流动加速腐蚀,目前许多直流炉采用了给水加氧处理,但这一方法不能用于有铜系统。新的除氧剂控制技术可以精确控制给水中的剩余含氧量,这种方法的氧化—还原电位监测法,可适用于所有的除氧剂。此外,还需要采用无损检查方法定期测量流动加速腐蚀敏感部位的管壁厚度。 关键词:除氧剂;给水系统;腐蚀;锅炉 中图分类号:T K224.9 文献标识码:B 文章编号:1001-9529(2003)03-0050-02 流动加速腐蚀(flow acceralated corro sion, FAC)是在强还原环境下的紊流区,如管道弯头、三通、变径处,特别是给水系统和省煤器管道诱发的加速性腐蚀。目前给水除氧剂处往往要求将给水含氧基本除尽(小于1 g/L),但实际上根据目前的分析及仪控水平还很难做到这一点。在微量氧的强还原环境下就能产生FA C。世界是各地电厂已经发生了多起由FAC引起的突发性爆管事故,造成了人身及设备的严重危害。 要了解FAC,首先要了解管壁上磁性氧化铁的性质。它是Fe2O3与Fe2O3的混合物,其中FeO 中的铁以+2价的氧化态存在,Fe2O3中的铁为三价铁。对FAC敏感的正是二价铁离子。在腐蚀作用区,二价铁离子从磁性氧化铁晶格中迁移出来。在还原性环境下持续地生成二铁Fe2+。这一持续迁移的过程,使管壁减薄、强度下降,最终导致突发性爆管事故。 锅炉的设计及材质改进减轻了FAC的危害。而给水处理技术的进步也使这一部分取得进展。目前全世界已有许多直流炉采用了给水加氧处理。它能在系统管壁上生成一层光滑、致密的FeOOH保护层,显著降低了管壁腐蚀,从而避免了铁离子的迁移而进入锅炉。加氧处理是人为将氧加入给水系统,使其含氧维持在30～50 g/L,一般还要加入少量NH3,使给水pH升至8.0～8.5以加强防腐性能,这就是所谓联合处理。这种工艺绝对要保持给水的纯度,为此凝水精处理也必不可少。不然水中产生的杂质及沉积物将导致严重的局部氧腐蚀(坑腐、点蚀等)。 但加氧处理不能用于有铜系统,因为给水中的氨及氧将严重腐蚀铜合金管。 对于汽包炉,加氧处理可根据水质及压力有限止使用。目前全世界约有50台汽包炉成功采用了给水加氧处理,但更多的汽包炉仍采用传统的全挥发处理(AVD,即加氨及除氧剂(ox ygen sca-vang er)。特别是系统的凝汽器及加热器采用铜合金管的电厂。这类电厂使化学人员处于两难境地:一方面要防止FAC,而另一方面又要防止钢管腐蚀,特别蒸汽压力超过16M Pa的机组蒸汽中钢携带问题。 给水中含有几个 g/L氧即能在管壁形成一层保护膜。但在实践中要维持如此低水平的氧十分困难,不是水中无氧就是含氧过高。 近年来出现了一种新的除氧剂控制技术可以精确控制剩余含氧量,即氧化—还原电位(ox ida-tio n-reduction potential,ORP)监测法。含有微量剩余除氧剂的给水电化学电位可低至-350mV (以铂电极及Ag-Ag c1参比电极测定)。与此相反,采用加氧处理的给水,其电位为+50～+150 mV。在有铜系统中,关键是确定使铜、铁腐蚀处于最小时的ORP范围,它取决于钢合金类型及热交换器在系统中的位置。 某电厂为19.3M Pa机组,具有100%凝水精处理,凝汽器主凝区用90/10Cu-Ni合金管;空气抽出区用70/30铜镍合金;给水加热器为碳钢及不锈钢管。该机组由于溶氧过高而遭受钢管腐蚀, 50(0187)华东电力2003年第3期
H S腐蚀研究进展 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
H2S腐蚀研究进展 摘要 近年来我国发现的气田均含有硫化氢、二氧化碳等腐蚀性气体，特别是我们四川盆地，含硫化氢天然气分布最广泛。众所周知，硫化氢腐蚀 是井下油套管的主要腐蚀类型之一。本文简述了硫化氢的物性，研究了 硫化氢腐蚀的机理和影响因素，并在此基础上介绍了采用缓蚀剂、涂镀 层管材、根据国际标准合理选材、电化学保护等几种国内外常用的防腐 措施，并指出了各种方法的优缺点，最后还探讨了硫化氢油气田腐蚀研 究的热点问题及发展方向。 关键词：硫化氢腐蚀，腐蚀机理，防腐技术 ABSTRACT In recent years, the gas fields found in our country contain hydrogen sulfide, carbon dioxide and other corrosive gases, especially in the Sichuan basin, with the most extensive distribution of hydrogen sulfide gas. It is well known that the hydrogen sulfide corrosion is one of the main corrosion types of the oil casing in the well. Properties of hydrogen sulfide is described in this paper to study the hydrogen sulfide corrosion mechanism and influencing factors, and on this basis, introduces the corrosion inhibitor, coating tubing, according to international standard and reasonable material and
船舶耐腐蚀钢研究进展 油船货舱腐蚀主要由石油中分离出的硫化氢和高浓度盐溶液引起。硫化氢使油船使用寿命大大缩短，并直接威胁着船舶安全。除采用防腐涂层外，采用防腐蚀钢也将是保证油船安全有效和经济的方法。 1.国内外研究现状 耐腐蚀钢广泛用于腐蚀环境中。腐蚀是金属固有的问题。不锈钢、热镀锌钢板、电镀锌钢板和耐候钢能防止或延缓腐蚀。由于这些钢具有耐腐蚀性，因而得到大量使用。目前的问题是如何延长钢的使用寿命，如何维护及将其应用到所有领域。 日本在上世纪末就开始了对耐腐蚀钢的研究。历经三年，成功揭示了货油舱内腐蚀、腐蚀产生的机理以及腐蚀过程，建立了油船货油舱仿真测试方法。2002年，日本的钢铁生产商基于上述的研究成果，开始研发这种新型的耐腐蚀钢，并获得了工程应用。日本的实物试验表明，此种钢材在大型油船的甲板和内底上具有良好的抗腐蚀性能，两年半后的腐蚀率为普通钢材的四分之一。日本NYK公司近几年订购的超大型原油船货舱内壳底部已使用了这种耐腐蚀钢，替代了防腐涂层。迪拜会上，现场展示了三菱重工2004年6月建造完工的一条名为TAKAMING的船。该船的内壳底部使用了耐腐蚀钢板，甲板及其他部位仍使用常规的船用钢板。压载舱按照IMO的公约要求，使用了防腐涂层。目前“中海油”建造的大型油轮均采用防腐涂层，经过五六年的运营证明我们的涂层技术是成熟的。经验证明，一种防腐效果是否好，至少需要十年左右的时间。 我国上世纪80年代就曾开发应用抗硫化氢腐蚀用容器钢，近来又开发了抗硫化氢腐蚀管线钢，大型油船的抗硫化氢腐蚀问题与之有类似之处，但二者的使用环境不同。后者面临的腐蚀环境更为复杂，需要进行更全面的耐腐蚀试验。而且2008年初，时任原国防科工委系统三司民船处副处长的陈颖涛就“研发耐腐蚀钢”这一问题已与钢铁研究总院进行了沟通。从技术上讲，管线钢与耐腐钢机理相同，只是我们一直没有把这种耐腐钢应用到船上。 2.耐腐蚀钢板的应用环境和要求 由于钢铁材料多种多样，对钢的应用提出各种各样的要求，船壳和海上建筑用钢板的腐蚀率也涉及到钢的耐腐蚀性。但船壳和海上建筑周围环境的腐蚀性要强些，高温蒸汽和发电机环境下的腐蚀性更强。由于环境中的腐蚀现象十分普遍，对耐腐蚀材料的要求不尽相同，因此要开发出满足环境要求的钢铁产品。 耐腐蚀钢板应用广泛，对耐腐蚀钢板的需求逐年增加。因此，有良好耐腐蚀性能的不锈钢和涂镀钢已开发出来。特别是近年来不仅要求钢铁材料具有耐腐蚀性，而且满足其他性能，如深冲性、涂镀粘附性和焊接性。各种高性能钢板也已开发出来。为配合降低环境负荷法规
二回路汽水循环系统流动加速腐蚀机理分析与管理措施 发表时间：2018-01-23T11:03:59.890Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第24期作者：高颖 [导读] 田湾核电站二回路汽水循环系统主要包括蒸汽系统、给水系统、凝结水系统和疏水系统等。 连云港金辰实业有限公司江苏连云港 222042 摘要：以田湾核电站为例，二回路汽水循环系统内部为流动的高温、高压蒸汽或凝结水，为了全面和深入的掌握二回路汽水循环系统可能发生的腐蚀问题，包括内部的流动加速腐蚀（FAC），外部的海洋性大气腐蚀和保温层下腐蚀等。本文以FAC为例，并结合大修期间的腐蚀检查，从FAC机理和影响因素的角度详细阐述相关的腐蚀问题，以及对应的减缓或消除FAC的管理措施。 关键词：二回路汽水循环系统、流动加速腐蚀 1.引言 田湾核电站二回路汽水循环系统主要包括蒸汽系统、给水系统、凝结水系统和疏水系统等。二回路的管道和设备运行时，内部为流动的高温、高压蒸汽或凝结水，高温设备外部包覆保温层，低温设备外部涂装防腐涂层。腐蚀问题主要表现为内部的流动加速腐蚀（FAC），外部的海洋性大气腐蚀和保温层下腐蚀等。本文以FAC为例，从机理及其影响因素的角度详细阐述二回路汽水循环系统腐蚀的问题、以及相应的管理措施。 2.FAC机理 在机组运行过程中，管壁内表面覆盖了一层Fe3O4保护膜，在运离保护膜区域的主流区，其流体流速较快，而靠近氧化膜流体边界层的流速较慢，如果主流区中溶解的铁离子未达到饱和，则边界层中已经溶解的铁离子会不断向主流区中迁移，因而在边界层中溶解的铁也处于不饱和状态，故氧化膜中的铁就会溶解到未饱和的边界层中，使Fe3O4氧化膜以一定的速率溶解。另外氧化膜的孔隙内填有水，金属基体腐蚀产生的铁离子可通过通道直接扩散到氧化膜外的边界层。这三个区域（主流区、边界层、氧化膜）不断发生溶解铁的迁移，而高速流动的水又将迁移于水中的溶解铁带走，从而导致管件内表面的不断腐蚀，这个过程称为FAC发生的机理。 3.FAC的影响因素 结合FAC发生过程中所需的条件，可确定影响FAC的因素有三类，即流体动力学因素、环境因素及金属学因素。各因素对FAC的作用情况如下： 3.1流体动力学因素 该因素包括流速、管壁粗糙度、管路几何形状和流体含汽率等。这些参数的变化会影响腐蚀产物通过边界层扩散到主流中的传质速率，从而影响FAC速率。比如，管壁减薄随管道内介质流速增加而增大；在同样的流速流体中，管壁粗糙度越大，其对管壁材料FAC的影响也就越大；当流体介质中的含汽率较低时，蒸汽的存在会增加流动的混乱度，使边界层变得不稳定而减薄，从而导致传质阻力的减小，FAC速率会加快。 3.2环境因素 环境因素包括温度、pH值、溶解氧、联氨和水的纯度等。 3.3金属学因素 金属学因素主要指材料的化学成份。管件表面的氧化膜稳定性、溶解度与材料的化学成份相关。相关研究已经表明，铬、钼、铜元素均能降低FAC速率，但钼、铜元素抗FAC的性能没有铬元素显著。 4.田湾核电站二回路汽水循环系统FAC问题 根据以上FAC的机理以及相关的影响因素，在大修期间对电站二回路汽水循环系统设备的腐蚀状态进行了检查，发现疏水系统的一些小管径管段（直径小于Ф30mm）出现了管道的壁厚减薄，有的管道壁厚甚至只剩原壁厚的40%。经过对其中一段管道进行分析可知：1）碳钢管道母材的Cr含量均仅有0.1％～0.2％，弯头内表面氧化膜主要是Fe3O4，而Fe3O4膜抗流体侵蚀能力较差，该氧化膜疏松多孔，基体金属离子容易通过这些空隙到达氧化膜/水界面而发生溶解。 2）从管道弯头处的宏观、微观形貌上看，弯管肘部内壁及破口处有明显的流体冲刷痕迹，且沿流体的流动方向呈橘皮状（典型的FAC 宏观形貌特征）。 3）从该段管道的工作环境来看，该管段处在106℃～172℃运行温度之间，并且管道内部的流体为汽液混合两相液或单相高温水。根据国内外电站的运行经验，在该工况条件下，碳钢管道对FAC较为敏感。 4）力学分析表明，弯头附近材料的显微硬度与管道其它部位的显微硬度相当，即腐蚀并没有导致材料的机械性能下降。 5）金相分析显示，材料内表面的晶粒形状、取向、尺寸等与基体没有明显差别，这说明管道减薄的原因是金属离子不断溶解在水中的过程，该过程对材料的微观结构和力学性能没有影响。 因此，通过以上分析手段，发现疏水系统的这些小管径管段发生壁厚减薄的原因是FAC。 5.减缓或消除FAC的的管理措施 根据以上分析，可以考虑从以下方面来减缓或消除FAC的影响： 1）材料 选择抗FAC性能好的材料是从根本上缓解和避免FAC问题的有效措施。合金成分对FAC的影响主要体现在Cr、Mo两种元素的含量上。含Cr量只要超过1％就能显著提高合金的抗FAC性能，因此，不锈钢设备和管道基本上不存在FAC隐患。 因此，在新电站建设期间，需要明确提出对二回路材料含Cr量的要求，从根本上抑制二回路FAC问题。对已运行核电站，应对FAC敏感部位的材料进行及时更换。 2）水化学控制 给水pH值对FAC有重要影响。在运行工况下，当pH升高到9.0，FAC速率降低。研究表明，pH为9.5时，FAC速率最低。因此，将pH值
非牛顿流体力学研究进展 摘要 对非牛顿流体流变学特性的正确理解程度直接影响我们对非牛顿流体本质特性的理解，所以研究非牛顿流体的流变学特性有助于人类更好的驾驭非牛顿流体，对建立非牛顿流体的本构方程、从数学上描绘非牛顿流体具有重要的意义。近来,国内外学者从非牛顿流体不同的应用范围对非牛顿流体的流变特性开展了大量的研究。比如对聚合物和表面活性剂溶液流变特性的研究、对食品生产辅助材料流变特性的研究、以及对聚合物溶液和石油等流变特性的研究等。 关键词：非牛顿流体；本构方程；流变特性
前言 非牛顿流体是不服从粘度的牛顿定律的流体。非牛顿流体力学是研究非牛顿流体的本构方程，材料参数（函数）的测量和非牛顿流体的流动等的学科。在国内由于国民经济的急需,非牛顿流体力学日益受到科技界的重视，不少单位从应用的角度出发进行了这方面的研究工作。 1978年全国力学规划认为非牛顿流体力学是必须重视和加强力量的薄弱领域，此后非牛顿流体力学有了很大的发展。1979年后在北京、成都、青岛等地举办了多次讲习班。许多国外非牛顿流体力学家、流变学家访问了中国并举办了讲座。1982年4月召开的第2届全国多相流体力学、非牛顿流体力学和物理一化学流体力学学术会议，同第l届会议相比,非牛顿流体力学方面的研究进展显著。1983年10月第2届亚洲流体力学会议上，中国宣读了8篇非牛顿流体力学方面的论文。1985年11月在长沙召开的第3届全国流体力学会议和第1届全国流变学会议上，宣读了非牛顿流体力学论文几十篇。目前在北京、上海、成都等地正逐渐形成非牛顿流体力学研究和教学的基地。
非牛顿流体力学研究进展 自然界最常见的流体以空气和水为代表,通常被认为是牛顿流体,它们的主要特征是切应力和切应变率之间的关系服从牛顿内摩擦定律,在流体力学的发展史上,经典流体力学的研究对象主要局限在牛顿流体的范畴,迄今为止已经形成了比较完整的理论体系。应该指出的是,在自然界和工程技术界,还存在一系列形形色色的非牛顿流体,比如油漆、蜂蜜、牙膏、泥浆、煤水浆、沥青和火山熔岩等,它们往往具有与牛顿流体不同的本构方程和流动特性。此外,随着科学技术的发展,某些原本被认为是牛顿流体的介质在精细的观测或特殊的情况下也被发现存在非牛顿流体的特性。 以血液在毛细管中的流动为例,Poiesulell于19世纪初的研究结果认为它具有牛顿流的特征；1942年CoPIey的测量却表明它存在剪切稀化的非牛顿流特性；1972年Huang等人的进一步实验测定了血液的迟滞环和应力衰减特性,定量给出了描述血液触变性的曲线。再比如,在水锤这一类瞬变运动中,由于特征时间非常短,水也会在瞬间呈现出弹性等非牛顿流体才可能存在的特征。在微流动中,当特征尺度非常小时,水分子旋转效应对流动的影响也会使水呈现出微极性流体所具有的非牛顿流特征。 当前,国际上非牛顿流体力学中重要的研究领域有以下几个方面。 (一)本构方程 本构方程最好用张量形式写出,它不但能满足对坐标系具不变性的原则,而且形式简练。对于不可压和各向同性的流体,其应力张量S可写成:S=pI十T,` 式中p为标量,I为单位张量,T为偏应力张量。非牛顿流体力学与牛顿流体力学不同,由于它不能用一种本构方程来适用各种流动情况,所以发展了各式各样的本构方程。 （1）广义牛顿流体这种流体没有弹性,但其粘度是剪切速率的函数,其本构方程如下: T=η（Ⅱ）A， 其中A为里夫林一埃里克森张量(应变率张量的两倍)；Ⅱ一1/2trA2,为A的第二个不变量；η（Ⅱ）为各种粘度函数。 (2)具有屈服应力的流体石油工业中的钻井泥浆和牙膏等物质具有一屈服应力τy。当剪应力低于τy时,流体静止；当剪应力超过τy时,流体流动。此种流体也称为粘塑性流体。 (3)触变性流体当施加剪切速率γ0于凝胶漆等物质时,剪切应力达到τ0。当γ0保持
西安理工大学 研究生课程论文/研究报告 课程名称：材料防腐及测试技术 课程代号：020136 任课教师：冯拉俊 论文/研究报告题目：金属的防腐蚀研究 完成日期：2010 年07 月02 日 学科：材料物理与化学 学号：0908050356 姓名：吴伟星 成绩：
金属的防腐蚀研究 摘要：本文论述了腐蚀的产生机理，从而探讨了防腐蚀的办法。文章介绍了金属腐蚀与腐蚀机理,详细综述了形成保护层、电化学保护法、缓蚀剂法等几种常见腐蚀防护方法的原理以及在金属腐蚀与防腐中的应用和研究进展。 关键词：金属腐蚀防护 1 金属腐蚀研究的意义和重要性 金属材料是现代社会中使用最广泛的工程材料，在人类的文明与发展方面起着十分重要的作用。人们不仅在工农业生产，科学研究方面用到金属材料，在日常生活中也随处可见，无时无刻不在使用金属材料。然而这些金属材料都会被破坏，其损坏的形式是多种多样的，最常见的是断裂，磨损和腐蚀三种形式。 断裂是在金属材料承受的负荷超过它的承载极限而发生的破坏；磨损是金属材料由于机械摩擦而引起的逐渐损坏；腐蚀是在周围环境介质的作用下逐渐产生的编制和破坏。这三种损坏形式经常是两种或三种同时作用，互相促进而加速腐蚀，其中磨损和腐蚀都是渐变的过程。在众多的损坏形式中，腐蚀的损坏已被广泛重视。其原因在于，现代社会中无论是大的工程结构件还是细小的零部件，都毁于周围的介质接触，不仅高温，高压，工业气体等可以使金属腐蚀，就是在完全自然的条件下，受气候的变化也会引起金属的腐蚀。 腐蚀给人类社会带来的直接损失是巨大的。20世纪70年代前后，许多工业发达国家相继进行了比较系统的腐蚀调查工作，并发表了调查报告。结果显示，腐蚀的损蚀占全国GNP的1%到5%。这次调查是各国政府关注腐蚀的危害，也对腐蚀科学的发展起到了重要的推动作用。在此后的30年间，人们在不同程度上进行了金属的保护工作。在以后的不同时间各国又进行了不同程度的调查工作，不同时期的损失情况也是不同的。有资料记载，美国1975年的腐蚀损失为820亿美元，占国民经济总产值的4.9%；1995年为3000亿美元，占国民经济总产值的4.21%。这些数据只是与腐蚀有关的直接损失数据，间接损失数据有时是难以统计的，甚至是一个惊人的数字。 我国的金属腐蚀情况也是很严重的，特别是我国对金属腐蚀的保护工作与发达的工业国家相比还有一段距离。据2003年出版的《中国腐蚀调查报告》中分析，中国石油工业的金属腐蚀损失每年约100亿人民币，汽车工业的金属腐蚀损
H2S腐蚀研究进展 摘要 近年来我国发现的气田均含有硫化氢、二氧化碳等腐蚀性气体，特别是我们盆地，含硫化氢天然气分布最广泛。众所周知，硫化氢腐蚀是井下油套管的主要腐蚀类型之一。本文简述了硫化氢的物性，研究了硫化氢腐蚀的机理和影响因素，并在此基础上介绍了采用缓蚀剂、涂镀层管材、根据国际标准合理选材、电化学保护等几种国外常用的防腐措施，并指出了各种方法的优缺点，最后还探讨了硫化氢油气田腐蚀研究的热点问题及发展方向。 关键词：硫化氢腐蚀，腐蚀机理，防腐技术 ABSTRACT In recent years, the gas fields found in our country contain hydrogen sulfide, carbon dioxide and other corrosive gases, especially in the Sichuan basin, with the most extensive distribution of hydrogen sulfide gas. It is well known that the hydrogen sulfide corrosion is one of the main corrosion types of the oil casing in the well. Properties of hydrogen sulfide is described in this paper to study the hydrogen sulfide corrosion mechanism and influencing factors, and on this basis, introduces the corrosion inhibitor, coating tubing, according to international standard and reasonable material and electrochemical protection at home and abroad, several commonly used anti-corrosion measures, and points out the advantages and disadvantages of each method, and finally discusses the hot issues and development direction of the research on oil and gas fields of hydrogen sulfide corrosion by. Key word s：hydrogen sulfide corrosion, corrosion mechanism, corrosion
船舶耐蚀铝合金研究进展一、铝合金的分类 铝合金一共分为十个系列：一系列、二系列、三系列、……、九系列、十系列。下面分别简略介绍一下。 1、1XXX系列 代表 1050 1060 1070 1XXX系列铝板又被称为纯铝板，在所有系列中1XXX系列属于含铝量最多的一个系列。纯度可以达到99.00%以上。由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。目前市场上流通的大部分为1050以及1060系列。1XXX系列铝板根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量，比如1050系列最后两位阿拉伯数字为50，根据国际牌号命名原则，含铝量必须达到99.5%以上方为合格产品。我国的铝合金技术标准(GB/T3880-2006)中也明确规定1050含铝量达到99.5%.同样的道理1060系列铝板的含铝量必须达到99.6%以上。 1050 食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉。 1060 要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，化工设备是其典型用途。1100 用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具。 1145 包装及绝热铝箔，热交换器。 1199 电解电容器箔，光学反光沉积膜。 1350 电线、导电绞线、汇流排、变压器带材。 2、2XXX系列 代表2A16（LY16） 2A06（LY6）2XXX系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜元素含量最高，大概在3-5%左右。2XXX系列铝板属于航空铝材，目前在常规工业中不常应用。我国目前生产2XXX系列铝板的厂家较少。质量还无法与国外相比。目前进口的铝板主要是由韩国和德国生产企业提供。随着我国航空航天事业的发展，2XXX系列的铝板生产技术将进一步提高。2A06 工作温度150~250℃的飞机结构及工作温度125~250℃的航空器结构铆钉。 2A16 工作温度250~300℃的航天航空器零件，在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱。 3、3XXX系列 代表3003 3A21为主。又可以称为防锈铝板。我国3XXX系列铝板生产工艺较为优秀。3XXX 系列铝板是由锰元素为主要成分。含量在 1.0-1.5%之间。是一款防锈功能较好的系列。常规应用在空调，冰箱，车底等潮湿环境中，价格高于1XXX系列，是一款较为常用的合金系列。 3003 用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件，或既要求有这些性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作，如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置，运输液体产品的槽、罐，以薄板加工的各种压力容器与管道。 3004 全铝易拉罐罐身，要求有比3003合金更高强度的零部件，化工产品生产与贮存装置，薄板加工件，建筑加工件，建筑工具，各种灯具零部件。 3105 房间隔断、档板、活动房板、檐槽和落水管，薄板成形加工件，瓶盖、瓶塞等。 3A21 飞机油箱、油路导管、铆钉线材等；建筑材料与食品等工业装备等。 4、4XXX系列 代表为4A01 4XXX系列的铝板属于含硅量较高的系列。通常硅含量在4.5-6.0%之间。属建筑用材料、机械零件、锻造用材、焊接材料;低熔点,耐蚀性好。产品描述: 具有耐热、耐磨
一文让你看懂什么是流动腐蚀 1 流动腐蚀现象 流动腐蚀其实很常见，云南昆明附近有一个著名的石林景区，它就是大自然的流动腐蚀造成的喀斯特地貌，见图1。它的形成是由于在这片石灰岩地区的地表水长期溶蚀的结果。石灰岩的主要成分是碳酸钙CaCO3，在有水和二氧化碳时发生化学反应生成碳酸氢钙Ca(HCO3)2，后者可溶于水，于是空洞形成后随着雨水的不断溶蚀作用而逐步扩大最终形成了这样的神奇地貌。 图1 喀斯特地貌——大自然界的“流动腐蚀” 流动腐蚀在工业界也是一个很普遍的现象，它广泛存在于水利、电力、石油、化工、冶金等有流动介质存在的行业中，与一般的电化学腐蚀相比，由于额外引入了“流动”这个物理过程，所以在叠加了物理和电化学的耦合效果后导致了更加严重的腐蚀问题。
图2 流动加速腐蚀引起的管道破裂 图2是日本美滨核电厂发生的一起由于流体对腐蚀的影响而引发的管道破裂的事故图片。在2004年8月9日，该核电厂的3号机组正在满功率运行，计划8月14日开始进行年度停堆检修，因此200多人在汽机厂房进行大修前的准备工作。下午15时22分，二回路凝结水系统4台低压加热器至除氧器的直径560mm碳钢管道突然破裂，大破口使得温度140℃、压力0.95MPa、 流量约1700m3/h的高温水倾泄到汽机厂房，在大气压下迅速汽化成的高温蒸汽造成在其附近工作的四名工人死亡，七人被灼伤。据事后分析，该蒸汽泄漏事故管道破口的位置正好在流量测量装置下游附近，其管道内部流体的湍流度很高，流动对管道的腐蚀起到了明显的加速作用，所以在核电行业内把这种腐蚀类型称为流动加速腐蚀。 图3 铜管的冲刷腐蚀现象 这里有另一个流动腐蚀的案例，某电厂的凝汽器入口管道采用铜合金制成，受到循环冷却水中的悬浮物、泥砂等固体颗粒硬物的冲击、摩擦。长时间运行后，入口端铜管前段弯管的下游管道内壁粗糙，虽无明显腐蚀坑，但表面粗糙，黄铜基体裸露，铜管减薄。冲刷腐蚀的阳极过程是铜的溶解，阴极过程是氧的还原。腐蚀坑内无腐蚀产物，表面呈铜合金的本色。 2 与流动腐蚀相关的术语 由于流体对腐蚀的影响过程非常复杂，对这些现象的研究认识在早期阶段存在着较多概念混乱的情况，直到国内外相关研究的深入开展和不断重视，各种流体相关的腐蚀机理才逐渐清晰，对这些术语有了一些明确的定义。 流致腐蚀（Flow-induced corrosion）：是指由于流体在金属表面上流动导致流体湍流强度和传质增加而引起的腐蚀增加。 冲刷腐蚀（Erosion-Corrosion）：是由于金属表面上的物理冲击造成了机械损伤而引起的腐蚀增加。冲击可以来自液体或气相中的固体颗粒，也可以是气相中的液滴。 流动加速腐蚀（Flow-accelerated corrosion，FAC）：由于单相液流或汽/液双相流将碳钢
存档日期：存档编号: 北京化工大学 研究生课程论文 课程名称：材料保护学 课程代号： 任课教师： 完成日期： 专业： 学号： 姓名： 成绩：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
金属材料大气腐蚀研究进展 摘要：本文对金属大气腐蚀研究做了简介，综述了我国的大气腐蚀研究进展，并比较了国内外的发展水平。得出我国的大气腐蚀研究已经进入了世界强国之列，但是总体上与美国等发达国家有着20-30年的差距。对以后的大气腐蚀研究方面提出了展望。 关键词：金属，大气，腐蚀
大气腐蚀是指大气中的腐蚀性气体溶解在水中作用于金属表面所引起的腐蚀[1]。大气腐蚀是金属腐蚀的基本类型，几乎所有与大气接触的金属材料都会受到大气腐蚀，大气腐蚀所造成的损失约占腐蚀总损失的一半以上[2]，因此，开展大气腐蚀与防护的研究具有重要的意义。 1.金属大气腐蚀研究简介 金属的大气腐蚀是自然界中存在的最普遍的腐蚀现象，因此人们在很早以前就已经开始对它进行研究。特别是基于自然环境中的大气腐蚀现场曝晒试验直观、可靠的特点，世界各国对其都格外重视。尤其是像美国、英国和日本等工业发达的国家，早在上个世纪初就开始通过现场曝晒试验研究多种材料在自然大气环境中的腐蚀行为。相比之下，我国开展自然环境的大气腐蚀研究起步较晚，始于20世纪50年代中期，即1955年开始建立大气腐蚀曝晒试验站，但由于历史原因，发展迟缓，不具系统性，期间由于“文革”影响还中断了十几年，直到1980年才在全国范围内恢复自然环境腐蚀试验网站的建设工作[3]。我国在大气腐蚀基础研究方面在国内外发表了大量的论文，这些系列论文的发表极大的提高了我国在大气腐蚀方面的研究地位，标志着我国已经进入大气腐蚀研究强国之列，而且这方面还保持着很好的发展势头[4]。 2.大气腐蚀行为与规律若干研究进展 （1）金属材料自然环境腐蚀幂指数规律的建立和金属大气腐蚀初期行为与规律研究[5]。以黑色金属和有色金属材料在我国典型大气环境中的长期现场腐蚀试验为基础，通过数据采集、评价和综合分析，获得了金属材料在我国典型大气环境中的腐蚀速率幂函数规律和相关参数以及拟合曲线，由此建立的幂函数模型可以表征我国典型大气环境下金属材料的腐蚀规律，这一规律的确认与获得是我国材料大气腐蚀学科领域的重要进展。其模型为： D A n t 其中，D——腐蚀深度（mm）； t——暴晒试验时间（a）； A——第一年的腐蚀深度（与环境及材料有关）； n——代表腐蚀发展趋势（随钢种和环境变化极大，数值一般小于1）； 对Q235和09CuPCrNi耐候钢在模拟潮湿和湿热大气环境中的腐蚀初期行为；铝合金AZ91D镁合金在模拟大气环境中的腐蚀初期行为与机理；Q235、09CuPCrNi耐候钢、铝合金AZ91D镁合金在单一SO2、CO2、NaCl沉积污染状况下和SO2、CO2、NaCl沉积复合污染下的腐蚀初期行为与机理等进行了系统研究，得到了一系列结果，发表在国内外学术刊物上。
Inconel690合金是一种含30%Cr的奥氏体型镍基耐蚀合金。它不仅在含氯化物溶液和氢氧化钠溶液中，具有比Inconel600、Inconel800、304不锈钢优异的抗应力腐蚀开裂能力，还具有高的强度、良好的冶金稳定性和优良的加工特性。特别是在各种类型的高温水中，Inconel690合金显示出了低的腐蚀速率和优异的应力腐蚀抗力。这些性能很适用于核废料处理装置，蒸汽发生器，耐硝酸部件。 Inconel690特性：inconel690具有优良的抗晶间腐蚀和抗晶间应力腐蚀开裂的能力，故inconel690主要用于压水堆核电站蒸汽发生器传热管材料。inconel690合金作为压水堆核电站蒸汽发生器传热管材料，从上世纪90年代投入使用以来还没有发现破损的报道。 化学成分(%) _____________________________________ Ni.............................≥58.0 Cr..........................27.0-31.0 Fe..........................7.0-11.0 C..............................≤0.05 Si.............................≤0.50 Mn.............................≤0.50 S.............................≤0.015 Cu..............................≤0.5 _______________________________________ 物理性能（室温）: _______________________________________ 密度(g/cm3)………………………………8.19 熔点(℃) …………………………1343-1377 比热(J/kg-℃) (450) 电阻率( μΩ-m) ……………………1.148
上海商虎/张工：158 –0185 -9914 H03320（NS332）耐蚀合金 NS332化学成分 NS332产品 NS332标准 NS332功能 NS332首要特性 NS332用途举例 耐含氯离子的氧化--恢复介质腐蚀，耐点腐蚀。 用于制作湿氯，亚硫酸，次氯酸，硫酸、盐酸及氯化物溶液设备等。 产品：哈氏合金、高温合金、铜镍合金、英科耐尔、蒙乃尔、钛合金、沉淀硬化钢等各种中高端不锈钢，镍基合金等。 高温合金： GH3030、GH4169、GH3128、GH145、GH3039、GH3044、GH4099、GH605、GH5188等 软磁合金： 1J06、1J12、1J22、1J27、1J30、1J36、1J50、1J79、1J85等 弹性合金：
3J01、3J09、3J21、3J35等。蒙乃尔合金：Monel 400（N04400）、Monel K500（N05500）等 膨胀合金： 4J28、4J29（与玻璃烧结）、4J32、4J33、4J34、4J36、（与陶瓷烧结）4J38、4J42、4J50等 耐蚀合金： Inconel 600、601、617、625、686、690、713C、718、Inconel X-750等 因科洛伊合金： Incoloy 20、330、718、800、800H、800HT、825、925、Inconel 926【N08926/1.4529】等 哈氏合金： Hastelloy C、C-4、C-22（N06022）、C-276、C-2000、Hastelloy B、B-2、B-3等 纯镍 / 钛合金： N4、N5（N02201）N6、N7（N02200）TA1、TA2、TA9、TA10、TC4等 沉淀硬化钢/双相不锈钢 17-4PH（sus630）、17-7PH（sus631）、15-5PH/ 2205、2507、904L、254SMO、20#（N08020） 生产工艺：热轧、锻轧、精扎、机轧、挤压、连铸、冷拔、浇铸、冷拉等 供应规格：棒材、板材、管材、带材、毛细管、丝材及块料。
科技广场２０１５．１２ ０引言 随着工业化向现代化高速发展，节能减重环保型材料需求量剧增。这种需求，使得铝合金的用量逐年增加。铝在地壳中的含量很高，在所有金属元素中排第一，其年产量大于其他有色金属年产总和，且铝合金质轻无毒性易回收利用，满足轻量化环保型合金的发展应用。铝合金密度低、比强度高、熔点低、铸造性能好、力学性能佳、加工性能好、导电性、传热性及抗腐蚀性能优良的特点使其广泛应用于交通运输、航海航天航空、化工工业、食品工业、电子通讯、复合材料、金属包装、建筑、输电行业、文体卫生等领域[1-2]。铝合金在所有金属材料中的使用排第二，仅次于钢铁[3]。由于冶炼铝生产工艺的优化以及技术水平的提高，降低了铝合金的成本，铝合金的应用越来越广泛。本文论述了铝合金的特点、分类、研究现状及应用，并提出铝合金未来研究方向。１铝合金的研究现状 铝工业的发展进程不到两百年，但因其密度小、易导热导电、耐蚀性好，且能与其他金属形成优质铝基合金，因此，铝合金发展迅猛并广泛应用于汽车、船舶、火车、飞机、炼钢等领域，成为国富民强的重要材料。根据成分和工艺不同，可将铝合金分为铸造铝 铝合金的研究现状及应用 ＳｔａｔｕｓＱｕｏｏｆＲｅｓｅａｒｃｈｉｎＡｌｕｍｉｎｕｍＡｌｌｏｙｓａｎｄｔｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 白志玲 Bai Zhiling （六盘水师范学院，贵州六盘水553004） （Liupanshui Normal University，Guizhou Liupanshui553004） 摘要：铝合金具有密度低、力学性能佳、加工性能好、无毒、易回收、导电性、传热性及抗腐蚀性能优良等特点，在船用行业、化工行业、航空航天、金属包装、交通运输等领域广泛使用。本文叙述了铝合金的特点、分类，综述了铝合金的研究现状及应用，指出目前铝合金在发展中存在的问题，明确了铝合金的研究方向。 关键词：铝合金；研究现状；应用 中图分类号：TG146文献标识码：A文章编号：1671-4792（2015）12-0018-03 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Aluminum alloys have been widely used in marine,chemical industry,aerospace,metal packaging, transportation and other fields owing to their merits,such as low density,good mechanical property,good cutting property,non-toxic,recyclable,electrical conductivity,thermal conductivity,good corrosion resistance and so on. The paper introduces the characteristics and classification of aluminum alloys,as well as the status quo in its re-search and application,points out existing problems in the development,and puts forward directions for researches in the future. Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Aluminum Alloys；Status Quo of Research；Application ★基金项目：六盘水师范学院高层次人才科研启动 基金（编号：LPSSYKYJJ201417）；贵州省科技厅联 合基金项目（黔科合LH字[2014]7460号） １８ DOI:10.13838/https://www.doczj.com/doc/ec3235885.html,ki.kjgc.2015.12.004
第26卷,总第148期2008年3月,第2期《节能技术》 E NERGY C ONSERVATI ON TECH NO LOGY V ol 126,Sum 1N o 1148 Mar 12008,N o 12 脉动流动强化传热的研究进展 路慧霞,马晓建,赵 凌 (郑州大学化工学院,河南 郑州 450001) 摘 要:介绍了脉动流动强化传热的机理、方法,分析了脉动频率、脉动振幅、雷诺数、管径、脉 动型式、流体物理性质对传热特性的影响,概括了脉动流动强化传热的国内外研究现状,并提出了进一步研究的建议。 关键词:脉动流动;影响参数;强化传热中图分类号:TK 124 文献标识码:A 文章编号:1002-6339(2008)02-0168-04 R esearch Advancements of H eat Transfer E nhancement by Pulsating Flow LU Hui -xia ,MA X iao -jian ,ZH AO Ling (C ollege of Chemical Engineering ,Zhengzhou University ,Zhengzhou 450001,China ) Abstract :The mechanism and the study method of heat trans fer enhancement by pulsating flow are intro 2duced 1The effecting factors such as the pulsating frequency ,pulsating am plitude ,Reynolds number ,inner di 2ameter ,pulsating patterns ,and physical properties of the w orking fluid ,are analyzd 1The present status of the experiments and theoretical investigations is summarized 1Recommendations for further research are presented 1K ey w ords :pulsating flow ;affecting factor ;enhancement heat trans fer 收稿日期 2008-01-05 修订稿日期 2008-03-07作者简介:路慧霞(1981～),女,硕士研究生。 马晓建(1953～),男,教授,博士生导师。 由于电子工业的飞速发展,对电子集成块中各 元件间散热的要求越来越高,脉动流动可以加快电子集成块中各元件的散热,从而延长电子元件的使用寿命。脉动传热现象的研究是伴随着脉动燃烧研究的出现、发展和不断完善而孕育发展起来的。由于脉动流动的复杂性,其传热特性受到多因素的影响,涉及多学科理论知识。脉动流动可以作为一种扰流技术应用于强化传热,国内外对于这方面也已进行了相关的研究,并指出流体的掺混是强化传热主要因素之一,因脉动流动能显著增强通道内流体的相互扰动与混合,破坏热边界层,进而改变热阻, 达到强化传热目的〔1,2〕 。脉动流动强化传热以其独特的优越性一直受到国内外的广泛关注,并且在工业生产及日常生活中具有广泛的应用前景。 1 脉动传热的机理 流体脉动强化传热主要是由于流体的脉动导致了壁面处旋涡的大量生成,使紧贴壁面的粘性底层减薄,增加主流流体的湍流度,并增加了流体的掺 混,破坏了边界层,增大换热面的效果,达到强化传 热的目的〔2〕 。整个强化换热过程分为旋涡的生成、分解和扩散三个紧密相连的环节〔3〕。这一过程中, 生成环节是占主导地位的,旋涡的生成密度越大,换热效果越好,而旋涡的生成是沿壁面径向速度梯度增大的结果,因此造成大的径向速度梯度就能达到增加强化传热效果。 2 流体脉动强化传热的方法 流体脉动流动主要有流道几何形状和流体的速度或流动方向呈周期性变化两种类型。利用流体脉动强化传热也主要从这两方面入手,目前主要有传 ? 861?