地下金屬管道腐蝕和防護(hù)工作

1、1地下金屬管道腐蝕和防護(hù)工作 2 緒 論3 防腐蝕工作的意義1.金屬腐蝕的經(jīng)濟(jì)上損失金屬腐蝕給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至帶來(lái)災(zāi)難性的事故，浪費(fèi)寶貴的資源與能源，而且污染環(huán)境。據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家調(diào)查，每年由于腐蝕造成的損失約占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的2%4%。腐蝕作用，世界上每年生產(chǎn)的鋼鐵中有10%被腐蝕消耗。 0.1 油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)防腐蝕工作的重要性4僅在美國(guó)1975年腐蝕的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)700億美元，為美國(guó)當(dāng)年生產(chǎn)總值的4.2%。而美國(guó)全年由于水災(zāi)、火災(zāi)、地震和颶風(fēng)造成的損失據(jù)估算不過(guò)123億美元。可見(jiàn)腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失遙遙領(lǐng)先其他類(lèi)自然災(zāi)害。最近美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)（NACE International）

2、介紹目前美國(guó)每年的腐蝕經(jīng)濟(jì)損失已高達(dá)3000億美元，平均每人每年的腐蝕損失費(fèi)超過(guò)1100美元。我國(guó)尚未進(jìn)行全國(guó)性的腐蝕損失調(diào)查，但據(jù)1981年國(guó)家科委腐蝕科學(xué)學(xué)科組第三分組對(duì)全國(guó)10家化工企業(yè)的腐蝕損失調(diào)查表明：1980年這些企業(yè)因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約為當(dāng)年生產(chǎn)總值的3.9%。5在油氣田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)中，從油水井到管道和儲(chǔ)罐以及各種工藝設(shè)備都會(huì)遭受?chē)?yán)重的腐蝕，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。有關(guān)資料報(bào)道，世界各國(guó)每年僅管道腐蝕造成的損失，美國(guó)約為20億美元，英國(guó)約17億美元，德國(guó)和日本各為33億美元。據(jù)美國(guó)國(guó)家輸送安全局統(tǒng)計(jì)有74%是腐蝕造成的。62. 金屬腐蝕的危害性1）腐蝕是影響管道系統(tǒng)可靠性及使用壽命的

3、關(guān)鍵因素美國(guó)45%管道損壞是由于外壁腐蝕引起的。 19811987年前蘇聯(lián)輸氣管道事故統(tǒng)計(jì)表明，總長(zhǎng)約24萬(wàn)km的管線上曾發(fā)生事故1210次，其中外腐蝕517次，占事故的42.7%；內(nèi)腐蝕29次，占2.4%。我國(guó)的地下油氣管道投產(chǎn)12年后即發(fā)生腐蝕穿孔的情況已屢見(jiàn)不鮮。72）帶來(lái)災(zāi)難性的事故，威脅人身安全，污染環(huán)境 1965年3月美國(guó)一輸油管線因應(yīng)力腐蝕破裂而著火，造成17人死亡。1980年3月北海油田一采油平臺(tái)發(fā)生腐蝕疲勞破壞，致使123人喪生。83）腐蝕穿孔引起油、氣、水泄漏，造成資源的浪費(fèi) 4）腐蝕造成管道、構(gòu)件、閥門(mén)損壞而報(bào)廢或者需維修，增加了管道、設(shè)備的費(fèi)用，增加了生產(chǎn)成本，降低了經(jīng)

4、濟(jì)效益93.防護(hù)的意義重視腐蝕問(wèn)題，防止或減緩腐蝕的危害，加強(qiáng)石油工業(yè)的防腐蝕工作，提高防腐蝕技術(shù)水平和管理水平不僅有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，也有重大的社會(huì)效益，對(duì)石油工業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。實(shí)踐證明：當(dāng)采用了有效的防腐蝕措施和科學(xué)管理，30的腐蝕是可預(yù)防的。按美國(guó)每年的腐蝕損失量，就可節(jié)省1000億美元。10 研究腐蝕和防護(hù)的意義是多方面的: 經(jīng)濟(jì)方面 包括降低因管道、儲(chǔ)罐、設(shè)備和結(jié)構(gòu)的腐蝕所造成的金屬損失。經(jīng)濟(jì)因素是當(dāng)前腐蝕與防護(hù)領(lǐng)域中許多研究工作的原動(dòng)力。經(jīng)濟(jì)損失可分為直接損失和間接損失。11直接損失直接損失是指更換被腐蝕的構(gòu)件、機(jī)械或它們的零部件，如管道、金屬罐，并包括這種更換工作所需的勞動(dòng)力在內(nèi)

5、合計(jì)花費(fèi)的金額。包括對(duì)構(gòu)件進(jìn)行以防銹為主要目的的重新油漆的費(fèi)用和建立對(duì)管道陰極保護(hù)的基本投資及維持費(fèi)用。 包括因使用耐蝕材料代替機(jī)械強(qiáng)度足夠，但耐蝕性不足的碳鋼時(shí)所需支付的額外費(fèi)用。包括鋼上鍍鋅或鍍鎳的費(fèi)用以及向水里加緩蝕劑的費(fèi)用和對(duì)儲(chǔ)存金屬設(shè)備的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)除濕所需的費(fèi)用。12間接損失停產(chǎn)損失產(chǎn)品損失效率損失產(chǎn)品污染過(guò)度設(shè)計(jì)13舉例中原油田頻繁腐蝕穿孔，造成大量原油泄漏，農(nóng)田污染。僅中原油田胡狀油田1991-1993年被迫停產(chǎn)750井次，影響原油產(chǎn)量9600噸，損失1651萬(wàn)元，污染賠償費(fèi)318萬(wàn)元。1993年中原油田生產(chǎn)系統(tǒng)因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)億元。我國(guó)石化工業(yè)（僅指原石化總公司所屬企業(yè)）19

6、89年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約20億元。從上述因腐蝕造成的危害實(shí)例，我們可看出腐蝕問(wèn)題關(guān)系到石油工業(yè)的生存及發(fā)展。14安全方面提高了設(shè)備運(yùn)行的安全性，因?yàn)楦g可能造成設(shè)備災(zāi)難性的破斷事故。環(huán)保方面保護(hù)環(huán)境，主要是指金屬資源，因?yàn)樗鼈冊(cè)谌虻膬?chǔ)量有限，并且，它們的浪費(fèi)還伴隨著這些金屬構(gòu)件生產(chǎn)制造中的能源和水的浪費(fèi)。 15 油氣管道防腐的發(fā)展過(guò)程 20年代埋設(shè)裸管加陰極保護(hù) 40年代開(kāi)始采用覆蓋層加陰極保護(hù) 迄今仍在進(jìn)行管道防腐蝕技術(shù)的不懈探索 16腐蝕科學(xué)技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史可以毫不夸張地說(shuō)，人類(lèi)有效地利用金屬的歷史，就是與金屬腐蝕作斗爭(zhēng)的歷史。我國(guó)早在商代就冶煉出了青銅，即用錫改善了銅的耐蝕性。金屬腐

7、蝕防護(hù)的歷史雖然悠久，但長(zhǎng)期處于經(jīng)驗(yàn)性階段。到了18世紀(jì)中葉以后，才陸續(xù)出現(xiàn)對(duì)腐蝕現(xiàn)象的研究和解釋。17但是，金屬腐蝕作為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科則是從20世紀(jì)初才逐漸形成的。20世紀(jì)50年代以來(lái)，金屬腐蝕已發(fā)展成為一門(mén)獨(dú)立的綜合性邊緣學(xué)科。 近30多年來(lái)，形成了許多邊緣腐蝕學(xué)科分支，如腐蝕電化學(xué)、腐蝕金屬學(xué)、腐蝕工程力學(xué)、生物腐蝕學(xué)和防護(hù)系統(tǒng)工程等。腐蝕科學(xué)技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史18我國(guó)的腐蝕與防護(hù)的科技研究工作在新中國(guó)成立之后得到很大發(fā)展。早在建國(guó)初期，國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)在機(jī)械科學(xué)學(xué)科組內(nèi)成立了腐蝕與防護(hù)分組。1958年以后我國(guó)一些高等院校建立了腐蝕防護(hù)專(zhuān)業(yè)。1961年，國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)成立國(guó)家腐蝕科學(xué)學(xué)

8、科組（一度停止工作，1978年12月恢復(fù)）。1979年12月成立了中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)。我國(guó)腐蝕科學(xué)技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)介19 油氣管道的內(nèi)外腐蝕因素外腐蝕原因穿越各種不同類(lèi)型的土壤，河流湖泊，氣溫，地下水位的變化以及雜散電流，外腐蝕環(huán)境具有復(fù)雜性。 內(nèi)腐蝕原因輸送天然氣時(shí)，會(huì)有有害物質(zhì)H2S和CO2輸送原油時(shí)，含S和H2O輸送成品油時(shí)，含有O2和H2O20 防腐蝕工作 廣泛采用的方法涂層、襯里、電法保護(hù)、緩蝕劑 新技術(shù)、新方法 新型防腐層材料，管道防腐層的復(fù)合結(jié)構(gòu)、涂敷新工藝、埋地管線的內(nèi)外壁修復(fù)技術(shù)（翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯、穿插襯塑、管內(nèi)涂布） 在線智能測(cè)量技術(shù)，腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)，腐蝕預(yù)測(cè)以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)專(zhuān)家系統(tǒng)等計(jì)算機(jī)鋪

9、助管理決策系統(tǒng)。21 相關(guān)雜志、學(xué)會(huì)美國(guó)在1943年成立美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)，總部設(shè)在休斯敦。中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)成立。三大刊物（國(guó)內(nèi)）: 中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì) 材料保護(hù) 機(jī)械工業(yè)部 腐蝕與防護(hù) 上海腐蝕科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)220.1. 7 我國(guó)石油工業(yè)腐蝕與防護(hù)技術(shù)的發(fā)展及展望1、發(fā)展 經(jīng)過(guò)幾十年的艱苦發(fā)展，我國(guó)石油工業(yè)腐蝕與防護(hù)技術(shù)已經(jīng)形成了系列技術(shù)，取得了以下幾方面的成績(jī)。形成了比較完善、適應(yīng)我國(guó)石油工業(yè)生產(chǎn)需要的系統(tǒng)腐蝕與防護(hù)技術(shù)。建立并完善了符合我國(guó)應(yīng)用特點(diǎn)、接近國(guó)際水平的石油腐蝕與防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。23建立并深化了防腐蝕技術(shù)和管理“系統(tǒng)抓，抓系統(tǒng)” 的工作方針，形成了石油工業(yè)防

10、腐蝕工程設(shè)計(jì)、施工和管理各環(huán)節(jié)腐蝕控制的基本原則。石油管道及設(shè)施防腐蝕方案的確定要依靠科技進(jìn)步，因地制宜，根據(jù)保護(hù)對(duì)象特點(diǎn)一般采用系統(tǒng)的聯(lián)合保護(hù)技術(shù)及綜合治理。保護(hù)措施應(yīng)與主體工程壽命相匹配，防腐蝕工程應(yīng)與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投產(chǎn)等。24研究、開(kāi)發(fā)了指導(dǎo)油氣田及長(zhǎng)輸管道科學(xué)管理及決策的評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)等綜合技術(shù)。開(kāi)發(fā)、引進(jìn)了防腐蝕新材料，形成了較完善的防腐層材料系統(tǒng)及應(yīng)用技術(shù)。陰極保護(hù)技術(shù)逐步走向成熟：區(qū)域陰極保護(hù)技術(shù)，開(kāi)發(fā)了陰極保護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，陰極保護(hù)電參數(shù)檢測(cè)及效果評(píng)價(jià)技術(shù)，陽(yáng)極新材料（高電位犧牲陽(yáng)極、復(fù)合犧牲陽(yáng)極）、新結(jié)構(gòu)等新技術(shù)（如帶狀陽(yáng)極、柔性陽(yáng)極）。25控制高含硫油氣處理及

11、煉油裝置的腐蝕已經(jīng)形成了系列技術(shù)：即抗硫化物新材料的開(kāi)發(fā)，抗硫化物材料選擇技術(shù)，含硫化物氣井、輸氣管線用緩蝕劑及含硫化物氣田管線內(nèi)防腐層應(yīng)用技術(shù)等。檢測(cè)及檢測(cè)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。該方面技術(shù)向著非破壞、在線、自動(dòng)采集數(shù)據(jù)的方向邁進(jìn)。研制成功了埋地管道變頻-選頻防腐層絕緣電阻測(cè)試技術(shù)等幾項(xiàng)成果，引進(jìn)了如智能清管檢測(cè)儀、陰極保護(hù)參數(shù)的遙測(cè)技術(shù)等測(cè)試技術(shù)，促進(jìn)了測(cè)試手段的更新?lián)Q代。26開(kāi)發(fā)并形成了石油工業(yè)防腐蝕化學(xué)藥劑系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)。如油、氣田地面設(shè)施的水處理系統(tǒng)，注水系統(tǒng)及煉油廠裝置等內(nèi)壁防腐蝕緩蝕劑、防垢劑、殺菌劑、除氧劑、中和劑等化學(xué)藥劑的選擇及應(yīng)用技術(shù)。開(kāi)發(fā)了多種埋地舊管線內(nèi)外壁修復(fù)技術(shù)。包括

12、修復(fù)材料的基本選擇技術(shù)、埋地管道的外防腐層修復(fù)技術(shù)、埋地管道的內(nèi)防腐層修復(fù)技術(shù)（如穿插襯塑技術(shù)、翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯技術(shù)、管內(nèi)涂布技術(shù)）。并在工程中得到了較好的應(yīng)用，基本解決了在用老管線延長(zhǎng)使用壽命的問(wèn)題。27為了適應(yīng)石油工程及油田、煉廠生產(chǎn)的需要，及國(guó)內(nèi)外防腐蝕新技術(shù)交流的需要，開(kāi)展了多種形式的學(xué)術(shù)及技術(shù)交流活動(dòng)。促進(jìn)了新技術(shù)的開(kāi)發(fā)、推廣和應(yīng)用。282、展望進(jìn)一步加強(qiáng)導(dǎo)向性的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。如結(jié)合油氣田、煉廠、管道等生產(chǎn)實(shí)際，深化腐蝕規(guī)律、腐蝕預(yù)測(cè)方法的研究；防腐蝕材料壽命及失效機(jī)理的研究。29加強(qiáng)預(yù)防性防腐蝕生產(chǎn)管理，提高管理決策水平。實(shí)行主動(dòng)、預(yù)防性的防腐蝕生產(chǎn)管理是目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)管理的基本指導(dǎo)思想，

13、國(guó)外開(kāi)發(fā)的“風(fēng)險(xiǎn)管理”、“條件評(píng)估管理”及國(guó)內(nèi)研究的“分級(jí)管理”等技術(shù)均反映了這種新型的防腐蝕生產(chǎn)管理模式。這種管理模式不僅能提高管理、決策的準(zhǔn)確性及預(yù)防性，同時(shí)也能帶動(dòng)石油工業(yè)防腐蝕應(yīng)用技術(shù)的深化及發(fā)展。30深化陰極保護(hù)應(yīng)用技術(shù)。如在區(qū)域陰極保護(hù)技術(shù)方面，不同程度上仍存在著憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)等問(wèn)題。 陰極保護(hù)設(shè)計(jì)的優(yōu)化技術(shù)研究和應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)進(jìn)行陰極保護(hù)系統(tǒng)干擾等分析完善陰極保護(hù)參數(shù)檢測(cè)及保護(hù)效果評(píng)價(jià)技術(shù)深入開(kāi)展陽(yáng)極新材料、新結(jié)構(gòu)的研究，使其更宜于工程應(yīng)用，保護(hù)效果得到進(jìn)一步提高。31深化防腐層選材等應(yīng)用技術(shù)，開(kāi)發(fā)新型防腐層材料。優(yōu)化選用防腐層技術(shù)防腐層壽命評(píng)價(jià)技術(shù)防腐層應(yīng)用技術(shù)管道內(nèi)防腐層

14、補(bǔ)口技術(shù)管道內(nèi)壁防腐層的檢測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用高固體成份環(huán)保型防腐層等新材料。32深入研究埋地管道防腐層修復(fù)技術(shù)。加快檢測(cè)、監(jiān)測(cè)技術(shù)的更新?lián)Q代。目前國(guó)內(nèi)外此類(lèi)技術(shù)正向著非破壞性、在線監(jiān)測(cè)和遙測(cè)的方向發(fā)展。智能清管器測(cè)線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)渦流遙測(cè)技術(shù)電池式氣體腐蝕性測(cè)試技術(shù)土壤腐蝕電流密度測(cè)試技術(shù)多頻管中電流監(jiān)測(cè)技術(shù)33 完善環(huán)境腐蝕開(kāi)裂的評(píng)價(jià)及應(yīng)用技術(shù)。 埋地管道在高pH，近中性pH值環(huán)境下應(yīng)力腐蝕破裂（SCC）的腐蝕問(wèn)題。開(kāi)發(fā)、應(yīng)用鋼筋混凝土設(shè)施保護(hù)新技術(shù)。隨著海洋和灘涂油氣田的快速開(kāi)發(fā)，混凝土鋼筋的腐蝕已日趨明顯。國(guó)外在此方面已發(fā)展了相應(yīng)的防腐層技術(shù)、陰極保護(hù)技術(shù)及緩蝕劑技術(shù)。目前應(yīng)用較多的有陰極保護(hù)技

15、術(shù)，特別是開(kāi)發(fā)了多種結(jié)構(gòu)的陽(yáng)極新材料，得到較好的應(yīng)用。34開(kāi)展CO2腐蝕與防護(hù)技術(shù)的深入研究。CO2腐蝕是目前國(guó)內(nèi)外防腐蝕技術(shù)發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)，我國(guó)新老油氣田不同程度的存在著CO2腐蝕問(wèn)題，有的油氣田由于此項(xiàng)技術(shù)沒(méi)有完全解決，影響了油氣田的開(kāi)發(fā)。我國(guó)需加快CO2腐蝕機(jī)理、測(cè)試技術(shù)、評(píng)價(jià)技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)的研究，引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，加快此方面的技術(shù)發(fā)展。35 金屬腐蝕的定義1.金屬腐蝕金屬和它所處的環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起的變質(zhì)和破壞稱(chēng)為金屬腐蝕，同時(shí)包括上述因素與機(jī)械因素或生物因素的共同作用。這個(gè)定義明確指出了金屬腐蝕是包括金屬材料和環(huán)境介質(zhì)兩者在內(nèi)的一個(gè)具有反應(yīng)作用的體系。金屬為什么

16、很容易受腐蝕？從熱力學(xué)的觀點(diǎn)看，是因?yàn)榻饘偬幱诓环€(wěn)定狀態(tài)，它有與周?chē)橘|(zhì)發(fā)生作用轉(zhuǎn)變成金屬離子的傾向。0.2 腐蝕的定義36金屬及其合金的腐蝕主要是化學(xué)和電化學(xué)作用引起的破壞，有時(shí)伴隨有機(jī)械、物理或生物作用。單純的物理作用的破壞，如合金在液態(tài)金屬中的物理溶解（存放熔融鋅的鋼容器，F(xiàn)e在高溫下被液態(tài)鋅溶解，使容器壁變?。?，這種情況比較少。不包含化學(xué)變化的純機(jī)械破壞不屬于腐蝕范疇，例如鋼索斷裂、機(jī)器軸的損壞等 ，這是材料本身性能的失效。370.2.2 金屬發(fā)生腐蝕的特點(diǎn)破壞總是從金屬表面逐漸向內(nèi)部深入因金屬腐蝕的過(guò)程發(fā)生在金屬與介質(zhì)面上的多相反應(yīng)金屬在發(fā)生腐蝕過(guò)程時(shí)，一般也同時(shí)發(fā)生外貌變化如瘍斑、

17、小孔、表面有腐蝕產(chǎn)物、金屬材料變薄金屬的機(jī)械性能，組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化如金屬變脆，強(qiáng)度降低，金屬組織結(jié)構(gòu)發(fā)生相變金屬還沒(méi)有腐蝕到嚴(yán)重變質(zhì)的程度，但足以造成設(shè)備事故或損壞 380.2.3 金屬腐蝕環(huán)境 腐蝕的實(shí)質(zhì)金屬材料和環(huán)境的反應(yīng)過(guò)程 材料所處的介質(zhì)、溫度、壓力 幾乎所有介質(zhì)都有一定的腐蝕 390.3.1 按腐蝕機(jī)理 電化學(xué)腐蝕金屬與介質(zhì)性發(fā)生 電化學(xué)反應(yīng)的腐蝕 化學(xué)腐蝕發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的腐蝕 0.3 金屬腐蝕的分類(lèi)400.3.2 按腐蝕形態(tài)劃分全面腐蝕（General Corrosion） 腐蝕分布在整個(gè)金屬表面上（均勻/不均勻)局部腐蝕 (Localized Corrosion） 腐蝕主要集中在金

18、屬表面某一區(qū)域點(diǎn)蝕（Pitting） 電偶腐蝕（Galvanic corrosion） 氫脆 應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（SCC） 晶間腐蝕選擇性腐蝕（Selective leaching)等41 圖1 局部腐蝕形態(tài)示意圖42圖2 點(diǎn)蝕照片點(diǎn)蝕（Pitting） 又稱(chēng)小孔腐蝕。這種破壞常集中在某些活性點(diǎn)上，并向金屬內(nèi)部深處發(fā)展，通常其腐蝕深度大于其孔徑，嚴(yán)重時(shí)可使金屬穿孔。如不銹鋼在含有氯離子的溶液中常呈現(xiàn)這種破壞形式。43應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂(Stress Corrosion Cracking)在局部腐蝕中居首位。根據(jù)腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)和應(yīng)力狀態(tài)的不同，裂紋特征會(huì)有所不同，顯微裂紋呈穿晶、晶界或兩者混合形式，裂紋呈樹(shù)

19、枝狀，其走向與所受拉應(yīng)力的方向垂直。鋼制輕烴罐的腐蝕開(kāi)裂44氫脆（Hydrogen embitterment）在某些介質(zhì)中，因腐蝕或其他原因所產(chǎn)生的氫原子可滲入金屬內(nèi)部，使金屬變脆，并在應(yīng)力作用下發(fā)生脆裂。如含硫化氫的油、氣輸送管道中常發(fā)生這種腐蝕。 450.3.3 按腐蝕溫度劃分低溫腐蝕高溫腐蝕0.3.4 按腐蝕介質(zhì)的狀態(tài)劃分干腐蝕一般為化學(xué)腐蝕濕腐蝕一般為電化學(xué)腐蝕460.3.5 按腐蝕介質(zhì)的種類(lèi)劃分化學(xué)介質(zhì)腐蝕 大氣腐蝕 海水腐蝕土壤腐蝕 工業(yè)水腐蝕 高溫腐蝕液態(tài)金屬腐蝕 熔鹽腐蝕 燃?xì)飧g0.3.6 按作用原理劃分化學(xué)腐蝕(氣體腐蝕、在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕）電化學(xué)腐蝕（一個(gè)短路的原電池

20、電極反應(yīng)的結(jié)果）471. 化學(xué)腐蝕金屬的化學(xué)腐蝕是指金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞 分為兩類(lèi)：1）氣體腐蝕。一般是指金屬在干燥氣體中發(fā)生的腐蝕。例 如,用氧氣切割和焊接管道時(shí)在金屬表面上產(chǎn)生的氧化皮。 2）在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕。例如金屬在某些有機(jī)液體（如苯、汽油） 中的腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕是在一定的條件下，非電解質(zhì)中的氧化劑直接與金屬表面的原子相互作用，即氧化還原反應(yīng)是在反應(yīng)粒子相互作用的瞬間于碰撞的那一個(gè)反應(yīng)點(diǎn)上完成的。在化學(xué)腐蝕過(guò)程中，電子的傳遞是在金屬與氧化劑之間直接進(jìn)行，因而沒(méi)有電流發(fā)生。單純的化學(xué)腐蝕不多見(jiàn)。 482. 電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕指金屬與電解質(zhì)因發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)

21、而產(chǎn)生的破壞。任何一種按電化學(xué)機(jī)理進(jìn)行的腐蝕反應(yīng)至少包含有一個(gè)陽(yáng)極反應(yīng)和一個(gè)陰極反應(yīng)，并與流過(guò)金屬內(nèi)部的電子流和介質(zhì)中定向遷移的離子聯(lián)系在一起。陽(yáng)極反應(yīng)是金屬原子從金屬轉(zhuǎn)移到介質(zhì)中并放出電子的過(guò)程，即氧化過(guò)程。陰極反應(yīng)是介質(zhì)中的氧化劑奪取電子發(fā)生還原反應(yīng)的還原過(guò)程。 49例如，碳鋼在酸中腐蝕時(shí)，在陽(yáng)極區(qū)Fe被氧化成Fe2+，所放出的電子自陽(yáng)極（Fe）流至鋼表面的陰極區(qū)（如Fe3C）上，與H+作用而還原成氫氣，即 陽(yáng)極反應(yīng)：FeFe2+2e 陰極反應(yīng)：2H+2e H2 總反應(yīng)： Fe+2H+ Fe2+H2 50電化學(xué)腐蝕的特點(diǎn)：介質(zhì)為離子導(dǎo)電的電解質(zhì)。金屬電解質(zhì)界面反應(yīng)過(guò)程必須包括電子和離子在界

22、面上的轉(zhuǎn)移。界面上的電化學(xué)過(guò)程可以分為兩個(gè)相互獨(dú)立的氧化和還原過(guò)程，金屬/電解質(zhì)界面上伴隨電荷轉(zhuǎn)移發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)稱(chēng)為電極反應(yīng)。電化學(xué)腐蝕過(guò)程伴隨電子的流動(dòng)，即電流的產(chǎn)生。51腐蝕介質(zhì)中必須有導(dǎo)致金屬發(fā)生腐蝕的氧化性組分，如溶液中的氧化劑如：H+,O2等。 2H+2e H2 酸性，貧氧 O2+2H2O+4e 4OH- 中性或弱堿，富氧 O2+ 4H+4e 2H2O 酸性，富氧 為最常見(jiàn)，主要類(lèi)型，本課程重點(diǎn) 52 綜上所述，電化學(xué)腐蝕實(shí)際上是一個(gè)短路的原電池反應(yīng)的結(jié)果，這種原電池又稱(chēng)為腐蝕原電池。油氣管道和儲(chǔ)罐在潮濕的大氣中、海水中、土壤中以及油氣田的污水、注水系統(tǒng)等環(huán)境中的腐蝕均屬此類(lèi)。腐蝕原

23、電池與一般原電池的差別僅在于原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，作有用功，而腐蝕原電池則只能導(dǎo)致材料的破壞，不對(duì)外界作有用功。53 當(dāng)管、罐金屬表面受到外界的交、直流雜散電流的干擾，產(chǎn)生電解電池的作用時(shí)，腐蝕金屬電極的陽(yáng)極溶解，即發(fā)生所謂的雜散電流腐蝕。電解池的正極進(jìn)行陽(yáng)極反應(yīng)，負(fù)極進(jìn)行陰極反應(yīng)，其電極的正、負(fù)極性與腐蝕原電池相反。故電化學(xué)反應(yīng)是借助于原電池和電解池進(jìn)行的。電化學(xué)腐蝕較普遍和常見(jiàn)，是油氣田設(shè)備及管道腐蝕的主要類(lèi)型。540.4.1 均勻腐蝕的腐蝕速度金屬遭受腐蝕后，其質(zhì)量、厚度、機(jī)械性能、組織結(jié)構(gòu)、電極過(guò)程都會(huì)變化，這些物理性能和力學(xué)性能的變化率可用來(lái)表示金屬腐蝕的程度。在均勻腐蝕的情況

24、下通常采用質(zhì)量指標(biāo)、深度指標(biāo)和電流指標(biāo)來(lái)表示。0.4 金屬腐蝕速度的表示方法55均勻腐蝕或全面腐蝕程度一般采用平均腐蝕速率表示。平均腐蝕速率又有腐蝕率和侵蝕率兩種表達(dá)方法。單位時(shí)間內(nèi)單位面積上的腐蝕量稱(chēng)為腐蝕率(重量法，厚度法）；單位時(shí)間內(nèi)侵入的深度稱(chēng)為侵蝕率。56(1)質(zhì)量指標(biāo)失重表示法損耗的質(zhì)量是指腐蝕前的質(zhì)量與消除了腐蝕產(chǎn)物后的質(zhì)量之間的差值。金屬試件的初始重量，g消除腐蝕產(chǎn)物后的金屬試件重量，g腐蝕進(jìn)行的時(shí)間，h試件表面積，m257增重表示法損耗的質(zhì)量指腐蝕后帶有腐蝕產(chǎn)物時(shí)的質(zhì)量與腐蝕前的質(zhì)量之差。經(jīng)腐蝕后帶有腐蝕產(chǎn)物的金屬試件的重量，g腐蝕前的金屬試件重量，g腐蝕進(jìn)行的時(shí)間，h試件表面積，m258可根據(jù)腐蝕產(chǎn)物容易去除或完全牢固地附著在試件表面的情況來(lái)選取失重或增重表示法，一般均用失重表示腐蝕速度，但如腐蝕產(chǎn)物不易消除或牢固附著在金屬的表面，亦有用增重表示。59根據(jù)我國(guó)選定的非國(guó)際單位制的時(shí)間單位除了上面所用的小時(shí)（h）外，還有天，符號(hào)為 d（day）；年，符號(hào)為 a（annual）。因此，以質(zhì)量變化表示的腐蝕速度的單位還有