金属腐蚀与防护论文范文1
【关键词】腐蚀；电化学；防护
前言
据统计，我国每年因为腐蚀而直接损耗的金属材料，约占金属年产量的10%左右，约占GDP的3%～5%，直接经济损失超过5000亿元人民币。目前石油行业使用最多的埋地管线是钢管，如没有好的防腐措施，大约2～3年就有可能腐蚀穿孔、发生漏气，因此，埋地钢管的防腐是油田地面建设施工中的一个重要部分。在各种腐蚀类型中，电化学腐蚀最为常见，危害也最大，探究行之有效的电化学防腐措施，已成为金属管道防腐的重要课题。
1、电化学腐蚀机理和防腐分析
1.1金属的腐蚀类型
金属的腐蚀主要分为两类，即化学腐蚀和电化学腐蚀。金属化学腐蚀的实质是金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的过程。金属的电化学腐蚀则是由于金属表面与介质如潮湿空气或电解质溶液等，因形成微电池，金属作为阳极发生氧化而使金属发生腐蚀。
1.2电化学腐蚀原理
金属管道的防腐层遭到腐蚀和破损后，的金属管道外表面被潮湿的土壤或雨水浸润，与土壤中氢离子和氧气组成自发电池，铁作为阳极发生氧化反应，所以铁很快腐蚀形成铁锈[1]。
电化学腐蚀可以看作由下列三个环节组成：
（1）在阴极，金属溶解，变成金属离子进入溶液中；
（2）电子由阳极流向阴极；
（3）在阴极，电子被溶液中能够吸收电子的物质 所接受；
1.3防护方法分析
根据对于金属腐蚀的原因分析以及其电化学机理的研究，针对电化学腐蚀的三个环节，制定相应的防护措施，可以从以下三个思路出发。
（1）防止或减缓金属的溶解。方法一，选择合适的金属或研制某种金属，它几乎不溶解；方法二，把金属与腐蚀的介质隔离开；方法三，改变金属的性能，如PH值。
（2）阻止电子向阴极流动。方法一，改变金属的电势；方法二，改变电子的流向。
（3）清除阴极上能够吸收电子的物质。由于氧会源源不断的从空气中，渗入土壤，因此，目前尚无清除阴极上能够吸收电子的物质的方法。
2、电化学腐蚀的具体防护措施
2.1具体防护措施
从电化学腐蚀的三个环节出发总结出的五种方法，可以通过以下几种措施，达到防腐的目的。
（1）选择合适的金属或研制某种金属。制成耐蚀金属，在炼制金属时加入其它组分，提高耐蚀能力。如在炼钢时加入等元素制成不锈钢。
（2）把金属与腐蚀的介质隔离开。金属与腐蚀的介质的隔离，可以采用涂抹漆膜的方法，即在金属表面涂上油漆、搪瓷、塑料、沥青等，也可以采用镀层的方式，在需保护的金属表面用电镀或化学镀的方法镀上 等金属，保护内层不被腐蚀。
（3）改变金属的性能。加缓蚀剂，在可能组成原电池的系统中加缓蚀剂，改变介质的性质，降低腐蚀速度。
（4）改变金属的电势。阴极保护法，外加电源组成一个电解池，将被保护金属作阴极，以废金属为牺牲型阳极，而以被保护金属为阴极的保护法。
（5）改变电子的流向。阳极保护法，外加电源使被保护的金属为阳极，进行阳极化，当正向极化超过一定数值后，由于表面某种吸附层或新的成相层的出现而使金属钝化[2]。
2.2防护措施的选择
制成耐蚀金属和添加镀层的方法成本较高，不适合大规模工业化生产；缓蚀剂多为半衰期长、不易降解的物质，对环境破坏较大，也不宜大范围使用。阳极保护法具有保护范围大、适合范围广、激励电势及输出电流高、综合费用低等优点，适用于长输管线或市郊管线的防腐，但应用于市区范围内时，则由于其会产生干扰电流而影响其他管线及建筑物，且需要征地或占用建筑物，因此在实施时会带来较大的困难。阴极保护法无需外部电源、对外界干扰少、安装维护费用低、无需征地或占用其他建构筑物且保护电流利用率高，因此特别适合于城市范围内的埋地钢管防腐。漆膜保护法成本低，防腐效果好，且适用范围广，但防腐层在生产、运输、与施工中无法保证不受到任何损坏，且用于防腐绝缘层的各种材料，都不同程度的具备水渗透性和氧渗透性，埋地后，在土壤溶液作用下会逐步吸水老化，防腐层不可能完全将管道与腐蚀环境、介质相隔离，要维持有效的防腐，就必需同时采取漆膜防腐与阴极保护的联合保护法。因此，管道防腐涂层与阴极保护的联合使用是最经济、最合理的防蚀措施[3]。
3、新方法的探究
从本人多年承担各采油厂的生产维修和老区改造施工经验来看，在施工过程中，大部分腐蚀老化管线都是从内部洞穿，这是由于管线运输的介质具有一定的酸、碱性，化学腐蚀性较高，另一方面，运输的介质中氢离子和氧气含量远高于其在土壤中的比例，电化学腐蚀更为严重。基于对腐蚀成因的分析和腐蚀防护措施的研究，经过大量的资料收集和理论考证，在这里，提出一种新的防腐方法──磁场保护法，与大家共同交流学习。这种方法的提出，源于腐蚀三个环节中的第三点，旨在消耗阴极上能够吸收电子的物质。磁场保护法的具体做法，是在受保护管线上缠绕一圈磁铁，当液体介质流经管线时，由于其沿与磁力线垂直的方向运动，而使介质中的水被磁化，如图2所示，图中红色箭头代表磁感线方向，绿色箭头代表流体的流动方向，蓝色箭头代表产生的电流方向；水经磁化后，水性质发生一系列物理和化学变化，氢键角由105°变成103°，水由原来的13～18个大分子团变成5～6个小分子团，水的渗透力、溶解度、表面张力增强，偶极距增大，因此水溶解氧和对正负离子的吸引力增大，使阴极上能够吸收电子的氧和氢离子得到一定的消耗，起到防腐蚀的作用。另一方面，磁流体发电机的诞生，用事实证明了液体切割磁感线一样可以产生电流，即便它不存在于闭合电路中。这些产生的电流，也会在一定程度上消耗阴极上能够吸收电子的物质，从而缓解金属的腐蚀。
4、结论
通过对比分析，阴极保护对腐蚀反应进行积极的干预，采用阴极极化的电化学手段，保证了被保护金属体的电化学均匀性，抑制了腐蚀电池的产生。结合漆膜防腐的阴极保护措施，是对于电化学腐蚀切实有效的防护手段。磁场保护法也是一种值得探究的新方法。
参考文献
[1]傅献彩，沈文霞，姚天扬等.物理化学（第四版）[M].高等教育出版社，1990.679～688.
金属腐蚀与防护论文范文2
关键词 输油管道；腐蚀与防护；涂层；保护
中图分类号U17 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）67-0141-02
在油品运输领域，管道运输节能环保高效的特点日益突显。但大多采用无缝钢管、螺旋焊缝钢管和直缝电阻焊钢管材质的输油管道，通过埋地或跨越时架空两种方式敷设，输油管道都会遭到所输油品和周围介质接触发生化学作用或电化学作用等而引起其表面腐蚀。这不仅缩短输油管道的使用寿命，还可能引发油品泄漏等污染环境事故，甚至会因腐蚀而使整条管线失效，笔者过很多管道已运行四十年之久，输油管道的长年运行，因管线腐蚀而引起的经济损失越来越大。研究管道腐蚀发生的原因，以及采取有效的防护措施，有十分重要的实际意义。
1 腐蚀类型
腐蚀是金属和周围环境发生化学或电化学反应而导致的一种破坏蚀，腐蚀是一种化学过程，而且大多都是电化学过程。输油管道根据其腐蚀过程的不同特点，主要分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。
1.1 化学腐蚀
输油管道表面与所接触氧化剂直接发生纯化学作用而引起的破坏。过程中金属与氧化剂之间直接进行电子的传递，没有电流产生。例如，金属在空气中，表面上会生成相应的化合物。此外，在油品中的多重硫化物、有机酸及其氧气等对金属输油管道也会产生化学腐蚀。
1.2电化学腐蚀
输油管道电化学腐蚀是指金属管道和与其接触的可电解介质作用，金属表面形成原电池作用而引起的腐蚀。金属管道与含有水分的大气、土壤接触时，含水分的大气、土壤都会形成不同浓度的电解质溶液，金属本身由于含有杂质，由于铁元素和杂质元素的电位不同，会形成原电池反应，由下列三个环节组成：
1）在阳极，金属溶解，变成金属离子（FeFe2++2e）进入溶液中；
2）阳极电子流向阴极；
3）电子被溶液中能够吸收电子的阴极所接受。大多数情况下，在酸性介质中，H+与电子结合形成H2；在中性或碱性液中，O2在溶液中与电子结合生成OH-。
以上3个环节缺一不可，三者是相互联系的，如果停止其中一个环节，则整个腐蚀过程也就停止进行。
输油管道除受化学腐蚀和电化学腐蚀外，还不同程度的遭到杂散电流腐蚀、物理腐蚀和微生物腐蚀等，坚定输油管道腐蚀的因素主要为金属的本性与接触介质两个方面。在管线腐蚀总体表现为管道内腐蚀和外腐蚀，输油管道管道的腐蚀情况存在以下规律：
1）管线设计规格过大，液量小，流速慢，含水高，输送距离远的管线使用周期短，穿孔频繁；
2）集输管线的腐蚀多发生在管线底部；
3）我国管线大多没有进行内防腐，采取内防的管线腐蚀要轻微的多；
4）所输油品含水、含沙、O2、CO2、硫酸盐还原菌（SRB）、Cl-等越大，腐蚀越严重；
5）不同材质的管线腐蚀差异很大。因金属中含有的MnS、Ca、Si、Mn、S 等非金属夹杂物会严重影响金属的耐腐蚀性，无缝钢管一般比螺纹钢管抗腐蚀；
6）管线内流体越混乱，腐蚀越小；在管线下游层流趋势明显，管线腐蚀相对较严重。
2 对腐蚀的防护
根据管道腐蚀特点和规律，我们主要从以下方面进行管道防护。
2.1合理的防腐设计
在输油管道建设立项之初，对输油任务合理核算，输油任务和管线大小匹配，不因设计规格过大而引起的流量小，流速慢等使管线腐蚀加快；
2.2选用耐腐蚀材料
在管道建设时期，管道选材和防护措施尽可能充分考虑所输油品物性及管道敷设环境，如果其含杂质和腐蚀物较大，应针对性选用抗腐蚀性强管材的管道，可行的话最好进行管道内外防腐处理。
2.3阴极保护
牺牲阳极阴极保护技术：
1）牺牲阳极阴极保护法：用一种电位比输油管道金属更负的金属或合金与管道连接在一起，形成新的腐蚀电池，依靠电位比较负的金属腐蚀溶解所产生的电流来保护输油管道。该技术一次投资费用偏低，且在运行过程中基本上不需要维护。但也因驱动电位低，保护电流调节范围窄，保护范围小，保护年限受牺牲阳极寿命的限制，需要定期更换等缺陷；
2）外加电流阴极保护法：是将外加的直流电源的负极与被保护管道相连，直流电源的正极接到另一辅助阳极，外加电流在管道和辅助阳极间形成较大的电位差，进而使被保护金属变成阴极，实施保护。其优点是保护电流可以调节，保护距离长，使用范围广，且可在恶劣的腐蚀条件下或高电阻率的环境中应用。但一次性投资偏高，且运行成本高，需要专业维护管理等特点严重制约其使用。
2.4介质处理
1）消除腐蚀物：油品中对管道腐蚀造成很大威胁的物质有水、泥沙、氧、硫化物等，在油品输送前对这些物质进行充分分离，使油品中含有最少量的腐蚀物可以很大程度上对管道腐蚀进行防护；2）应用缓蚀剂：在所输油品中添加缓蚀剂是对输油管道防护的有效措施，采用缓蚀剂防护时，系统中凡是与介质接触的金属体均可受到保护，这是任何其他防腐蚀措施都不可比拟的。由于缓蚀剂种类多样，缓蚀机理各不相同，所输油品也有多样性与复杂性的特点，因此，缓浊剂保护的应用具有严格的选择性，一定要根据油品成分和主要腐蚀物的含量设计和选择缓蚀剂，以求得合适的品种，正确的工艺，恰当的用量，从而获得较好的防护效果。
2.5表面隔离处理
在管道表面覆盖一层保护膜，使管道表面同腐蚀介质密封隔绝，阻止管线与周围介质进行化学反应或电化学反应等，从而防止管道腐蚀。防腐保护层必须与金属有良好的粘结力,防水耐蚀,机械强度高,韧性好,电绝缘性能好,涂层完整无孔等特性。目前我国在建的长输管道防腐层材料主要为少量的煤焦油瓷漆涂层和熔结环氧粉末、三层聚乙烯、双层FBE等，液态聚氨酯防腐涂料(PU)、无机非金属防腐层等也开始应用，纳米改性材料涂层成为防腐涂层发展的新方向。
输油管道腐蚀的影响因素很多，必须针对危害多管齐下，才能可以取得良好的防护效果，我国现用管道多采用涂层和阴极保护相结合的方法对管道外腐蚀进行防护，内腐蚀的防护还不很全面，很多管道没有进行内部防护。现在我国管道运输飞速发展，管道运输行业对管道腐蚀及其防护进一步提高认识，在管道建设和运行过程中，一把管道腐蚀防护做好，更好的保障管道的长效经济运行。
参考文献
[1]廖思成，等.输油管道的腐蚀及防护研究.湖南农机，2010.
金属腐蚀与防护论文范文3
【关键词】天然气；管道运输；防腐措施
中图分类号：U473文献标识码： A
一、天然气管道腐蚀的因素
（1）土壤腐蚀因素。土壤是具有固、液、气三相的多孔性的胶质体，土壤的空隙被气和水充满，水中含有一定的盐使土壤具有离子导电性。由于管道所埋土壤各处的物化性质不同、管道各部分的金相结构不同，如晶格缺陷、杂质、内部应力、表面粗糙程度等原因，一部分金属易电离，带正电的金属离子进入土壤中，从而该段电子过剩电位变负；而另一部分金属不容易电离，电位变正，从而在两段间发生电子流动即发生氧化还原反应。失去电子的管道段成为阳极区，得到电子管道段则成为阴极区，并和土壤一起组成回路，形成了电化学电流即腐蚀电流，从而产生了土壤腐蚀。
（2）管道腐蚀因素。长输埋地管道表面大都包裹有防腐层，将钢管和腐蚀介质隔离，切断电化学腐蚀电池的电路。 土壤腐蚀性介质从而浸入管体外壁，引起管道外腐蚀，再加上阴极保护不善，杂散电流的影响等均会使管道遭受腐蚀。
（3）金属材料因素。金属化学稳定性、合金成分、金属表面状态等都会影响金属材料的腐蚀性 。
（4）大气腐蚀。大气中含有水蒸气会在金属表面冷凝形成水膜，这种水膜由于溶解了空气中的气体及其它杂质，可起到电解液的作用，使金属表面发生电化学腐蚀。影响大气腐蚀的自然因素除污染物外还有气候条件。在非潮湿环境中，很多污染物几乎没有腐蚀效应。假如相对湿度超过80% ，腐蚀速度会迅速上升。因此，敷设在地沟中的管道或潮湿环境的架空管道表面极易锈蚀。
（5）细菌腐蚀 。细菌腐蚀也称微生物腐蚀，参与管道土壤腐蚀过程的细菌通常有硫酸盐还原菌、氧化菌 、铁细菌 、硝酸盐还原菌等。其中厌氧性硫酸盐还原菌最具代表性。它在pH6～ 8 碱性和透气性差的土壤中繁殖，广泛地分布在海、 河 、湖泊水田、 沼泽的淤泥中， 它利用自身的生息，将硫酸盐离子还原，同时促进阴极反应，生成硫化铁等腐蚀产物，覆于管道表面，形成二次的局部腐蚀（孔蚀），所以在硫酸盐还原菌腐蚀的现场，土壤颜色发黑，有硫化氢臭味。
（6）杂散电流腐蚀 。流散于大地中的电流对管道产生的腐蚀，又名干扰腐蚀，是一种外界因素引起的电化学腐蚀 。管道腐蚀部位由外部电流的极性和大小决定，其作用类似电解杂散电流从原油管道受电气化铁路的杂散电流腐蚀。在建成后约4个月即遭电流腐蚀穿孔交流电引起的腐蚀是在管道沿高压输电线敷设时，因电磁耦合在管道上感应的交流电所造成的，对人体和设备均有危害。
二、管道腐蚀防治措施
针对以上腐蚀原因提出相应防腐措施如下：
（1）涂层防护。涂层防护是管道防护最基本的方法。它的主要原理在于采用一些特殊材料涂抹到管道外侧，起到隔离金属管道的作用，腐蚀性物质无法与金属直接接触，因而起到防腐的作用。值得注意的是，有些管道在架设过程汇总不可避免的经过一些环境比较恶劣的地区，因此这就对涂膜材料的选择提出了要求。一般来说，涂膜材料应该满足以下几个要求：材料自身性能稳定，不会与周围腐蚀性物质发生反应，水的渗透率低，防止水与管道的接触，耐微生物腐蚀能力强，出现问题时方便修复，成本低，可以大规模使用，满足防腐要求的前提下满足工程要求。
（2）改善金属的本质。根据不同的用途选择不同的材料组成耐腐蚀合金，或在金属中添加合金元素，提高其耐蚀性，可以防止或减缓金属的腐蚀。例如，在钢中加入镍制成不锈钢可以增强钢的防腐蚀能力。
（3）电化学保护法。将被保护金属极化成阴极来防止金属腐蚀的方法。1928年第一次用于管道是将金属腐蚀电池中阴极不受腐蚀而阳极受腐蚀的原理应用于金属防腐技术上，利用外施电流迫使电解液中被保护金属表面全部阴极极化，则腐蚀就不会发生。判定管道是否达到阴极保护的指标有两项：一是最小保护电位，它是金属在电解液中阴极极化到腐蚀过程停止时的电位，其值与环境等因素有关，常用的数值为-850毫伏 （相对于铜-硫酸铜参比电极测定）；二是最大保护电位，即被保护金属表面容许达到的最高电位值。
（4）改善环境。改善环境对减少和防止金属腐蚀有重要作用。例如，减少腐蚀介质的浓度，除去介质中的氧，控制环境温度、湿度等，都可以减少和防止金属腐蚀；也可以采用在腐蚀介质中添加能降低腐蚀速率的物质（缓蚀剂）来减少和防止金属腐蚀。
（5）电蚀防止法。一是在杂散电流源有关设施上采取措施，使漏泄电流减小到最低限度；二是在敷设管道时尽量避开杂散电流地区，或提高扰管段绝缘防腐层质量，采用屏蔽、加装绝缘法兰等措施；三是对干扰管道作排流保护，即将杂散电流从扰管道排回产生漏泄电流的电网中，以消除杂散电流对管道的腐蚀。
三、天然气管道腐蚀防治改进措施探讨
当前，相对国外管道防腐较为先进的技术而言，我国对城市天然气管道腐蚀防治的研究还存在着一些问题急需解决，管道防腐技术还有待改进。
3.1 积极开发管道防腐材料
我国当前所使用的管道防腐材料虽然基本已经实现了国产化，但是由于技术上的缺陷，所生产出来防腐材料难免会出现一些问题。因此，我们要加大对管道防腐材料的研究力度，通过借鉴国外先进的技术，结合国内的实情，运用到生产实践当中去，生产出高质量的材料来更好的进行管道腐蚀的防护。
3.2 积极提升腐蚀管道的定位技术
进行天然气管道腐蚀程度的测量需要我们拥有一个完善的防腐数据库管理系统，我们要不断的加强腐蚀管道的定位能力，使得腐蚀管道的定位快速而准确，这样才能够有效的找出天然气管道的安全问题，排除安全隐患。当前我国在这一方面的技术和先进国家相比还存在着很大的差距，对管道防腐检测技术投入足够的精力，才能够缩小和国外技术上的差距，增强我国管道腐蚀检测的实力。
3.3 确保阴极的准确到位
在对管道进行电化学反应保护时我们要确保阴极的准确到位，才能够保障腐蚀的是充当阳极的其他金属，而不是消耗阴极的管道金属。要确保阴极的准确到位，我们必须要关注阴极保护的关键参数。保护电流和保护电位是对阴极进行保护的关键参数，保护电位是金属完全停止腐蚀时所需要的电位，保护电流则是被保护的结构单位面积中所需要的保护电流。只有准确的把握了阴极保护的关键参数，才能够确保阴极保护的准确到位，对管道的保护才能够得到保障。
四、结语
管道的防腐不仅关系到资源的有效利用，还关系到城市的正常运转。保证管道不被腐蚀才能保证社会的平稳运行，因此管道的防腐问题应该引起足够的重视，在开发新技术新材料的同时，注意对于现有工艺的改善，完善管道施工中的管理，避免人为因素对管道造成腐蚀，从多个方面综合治理管道的腐蚀问题，才能将损失降到最低。
参考文献：
[1]刘佳 天然气管道的腐蚀原因及防治措施 2012年第6期 内江科技
[2]冯士明，胡延新.油气管道腐蚀现状及修复技术对策.99中国国际腐蚀控制大会论文集，1999
[3]王刚，李会影，刘振兴.油气管道的腐蚀与防护[J] 黑龙江科技信息，2010
金属腐蚀与防护论文范文4
关键词：腐蚀，材料腐蚀，腐蚀控制
一般而言，金属、混凝土、木材等材料受周围环境介质的影响而发生的化学、电化学和物理等反应，而引起的变质和破坏统称为腐蚀，其中也包括上述因素与机械因素、生物因素等的共同作用。金属腐蚀的主要对象，其中尤以钢铁的腐蚀最为常见，危害、损害性极大。
一、腐蚀的概念及分类
（一）腐蚀的概念
腐蚀是材料与其环境间的物理化学作用引起材料本身性质的变化，如铁的生锈是金属腐蚀的普遍形式，又如氢氧化钠破坏肌肉和植物纤维。材料的腐蚀是包括材料本身和环境介质两者在内的一个具有反应作用的体系，腐蚀反应的场所，首先是材料和腐蚀性介质之间相界面处。材料包括金属和非金属材料，如碳钢及其合金、有色金属、塑料、混凝土和木材等，在一个腐蚀系统中，对材料行为起决定性作用的是化学成分、组织结构和表面形态。材料的周围环境介质包括与其接触的气体、液体和固体以及周围环境条件，如温度、压力、速度、光照、辐射、生物条件等。这个作用包括化学的、电化学的、机械的、生物的以及物理的作用。
采用科学的方法防止或者控制腐蚀的危害作用的工程，称为腐蚀工程。
（二）材料腐蚀的分类及特征
材料腐蚀的现象和机理比较复杂，材料腐蚀的分类方法也有许多，根据不同的起因、机理和破坏形式而有各种方法。以下介绍几种常用的分类方法。
1．按腐蚀机理分类
通常材料腐蚀按照腐蚀机理可以分为金属化学腐蚀、金属电化学腐蚀、结晶腐蚀、物理化学复合腐蚀。
（1）化学腐蚀：是指金属表面与非电解质直接发生纯化学反应而引起的破坏、其特点是在反应过程中没有电流产生。如铝在四氯化碳、三氯甲烷或乙醇中的腐蚀，镁或钛在甲醇中的腐蚀、物理化学复合腐蚀。
（2）电化学腐蚀：是指金属表面与离子导电的介质发生化学反应而产生的破坏。在反应过程中有电流产生，腐蚀金属表面上存在着阴极和阳极。阳极的反应是金属原失去电子而成为离子状态转移到介质中，成为阳极氧化反应。阴极反应是介质中的去极化剂吸收来自阳极的电子，成为阴极还原过程。这两个反应是相互独立而又同时进行的，称之为一对共轭反应。有阴阳极组成了短路电流，腐蚀过程中有电流产生。如金属在潮湿大气、海水、土壤及酸、碱、盐溶液中的腐蚀均属这一类。电化学腐蚀比较普遍，对金属结构的危害比较严重。
（3）结晶腐蚀：是指因酸、碱、盐等腐蚀介质侵入到建筑物或材料内部生成结晶盐，由于结晶盐的体积膨胀作用使建筑物或材料内部产生应力而引起的破坏现象。结晶腐蚀是工业厂房、非金属设备常见的腐蚀类型。
（4）物理化学复合腐蚀：是指因机械与化学复合作用而引起的破坏现象。如火炮发射引起炮身管的腐蚀等。
2．按腐蚀破坏形式分类
按腐蚀破坏形式可分为全面腐蚀和局部腐蚀，局部腐蚀又可细化为小孔腐蚀（即点蚀）、应力腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、选择性腐蚀、晶间腐蚀等。
（1）全面腐蚀：又叫均匀腐蚀，指腐蚀遍布于材料结构的整个表面上，其特征表现为金属质量减少，壁厚减小，非金属体积膨胀，韧或脆性能减退或失去。腐蚀虽然同样发生在整个材料便面上，但各部分的微观腐蚀速度实际上并不均等。
（2）小孔腐蚀：又称为点蚀，在金属表面上腐蚀成一些小而深的孔，蚀孔的深度大于直径，严重的可将设备腐蚀穿透，蚀孔上部往往被腐蚀产物覆盖。不锈钢和铝合金在海水中受到的破坏就是小孔腐蚀的典型实例。
（3）应力腐蚀：是指在机械应力（外载荷或内部残余应力）和腐蚀介质的共同作用下，金属材料发生的腐蚀破坏。如应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳等。
（4）电偶腐蚀：电位不同的金属或合金互相接触，并在一定介质中所发生的的电化学腐蚀称为电偶腐蚀。电偶腐蚀造成负电位的金属或合金部件加速腐蚀破坏，破坏一般集中在连接部位附近。
（5）缝隙腐蚀：由于金属表面的缝隙内滞留介质引起的电化学腐蚀破坏称为缝隙腐蚀。
（6）选择性腐蚀：多元合金在腐蚀介质中，较活泼的先溶解，因而造成材料强度而大大下降，这称之为选择性腐蚀。如黄铜脱锌等属此类腐蚀。
（7）晶间腐蚀：是指腐蚀破坏沿着晶粒边界进行，使晶粒之间失去合力，使材料丧失强度。
（8）磨损腐蚀：是由于机械因素（湍流、漩涡、流体冲击、空化作用、微振摩檫等）和腐蚀介质共同作用造成的腐蚀破坏，其特征是形成密集的凹坑或沟槽。免费论文，腐蚀控制。。
（9）氢损伤：是指氢进入金属内部造成的腐蚀破坏，它包括氢脆、氢鼓泡、氢破裂、氢腐蚀等。免费论文，腐蚀控制。。
3．按环境状态分类 按产生腐蚀的环境状态，可以将腐蚀分为自生环境中的腐蚀和工业环境介质中的腐蚀，其中自生环境中的腐蚀又可分为大气腐蚀、土壤腐蚀、淡水腐蚀、海水腐蚀、微生物腐蚀；工业环境介质中的腐蚀分为酸性溶液腐蚀、碱性溶液腐蚀、熔盐腐蚀、液态金属腐蚀、特殊工业介质腐蚀等。
事实上，在工业设备或建筑的实际腐蚀行为中，普遍存在的是两种或多种腐蚀类型共同作用，所采用的控制方法也往往不局限于单一方法措施，而是包括选材、选型、表面控制、环境介质控制等综合防腐蚀体系。
（三）腐蚀因素
材料的腐蚀是一个复杂的物理化学过程，所涉及的影响因素也很多，总结起来，可以分为内部因素、外部因素、内外结合因素三大类，内部因素指涉及到材料自身的材质、结构、性能等因素；外部因素指环境因素，如溶液酸碱度、介质温度、压力、速度、应力、杂散电流、土壤含水量、溶液杂质等；内外结合因素指涉及到材料和环境相互作用影响的因素，如埋地管道的管地电位等。
二、金属腐蚀控制方法
腐蚀控制技术涉及面广，内容也十分丰富。材料防腐蚀的基本原则是：针对腐蚀产生的原因和影响腐蚀的各种因素，从实际出发，以预防为主和进行重点保护，防止或减少腐蚀而造成的经济损失。在生产实践中应用最多的腐蚀控制技术可归纳为以下几类。
（1）合理选材。根据不同介质、操作条件、材料的性质等，选用合适的金属或非金属代用材料。
（2）表面覆盖层。表面覆盖层是在金属表面采用涂刷、喷涂、贴衬、参透、施镀等方法覆盖上耐腐蚀性较好的金属或非金属层，将金属表面与介质隔离以减缓金属的腐蚀。这是多数防腐蚀工程施工中使用的方法，因其简便实用，喷涂或刷涂防腐涂料是工业设备、设施在线不停产进行防腐施工的主要措施。
（3）电化学保护。电化学保护是利用电化学原理来减缓金属的腐蚀速度。电化学保护分为阴极保护和阳极保护。阴极保护就是将被保护金属进行外加阴极极化以减缓或防止金属腐蚀，它分为牺牲阳极法和外加电源法。阳极保护是对被保护金属进行阳极极化以减缓或防止金属腐蚀。
（4）添加缓蚀剂。添加缓蚀剂是向介质中添加少量能够阻止或减缓金属腐蚀的物质以保护金属材料。缓蚀剂不改变介质的性质，往往用量很小，大多在1%左右，但效果显著，缓蚀剂根据存在状态可分为液态缓蚀剂、气态缓蚀剂、固态缓蚀剂。免费论文，腐蚀控制。。
（5）金属表面转化。金属表面转化是用化学和电化学的方法将金属表面进行氧化、磷化、钝化转化等，在金属表面形成一层保护层，隔离金属基体与腐蚀介质，以减缓金属的腐蚀。
参考文献
1、张清学、吕今强主编，腐蚀施工管理及施工技术.北京：化学工业出版社，2005
2、吴涛主编，施工项目经理工作手册.北京：地震出版社，1999
3、胡士信主编，阴极保护工程手册.北京：化学工业出版社
金属腐蚀与防护论文范文5
【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。
2、盐酸的腐蚀与防护
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。
3、烧碱的腐蚀与防护
氢氧化钠也是氯碱生产的主要产品之一，烧碱的存在会导致在锅式法固碱生产过程中设备的应力性腐蚀开裂，浓缩的氢氧化钠溶液也会腐蚀相关的设备器材。在氯碱工业中必须采取相应的方法较少设备的腐蚀，从而延长设备的使用寿命。
烧碱所用大锅一般为铸铁材质，大锅的损坏有两方面原因：一是碱液中氯酸盐在熬煮时对大锅存在腐蚀，二是由于大锅壁内与壁外有较大的温度差会产生应力，在反复的不均匀的应力作用下造成大锅的腐蚀开裂。延长大锅寿命可以有以下几点措施：⑴在生产过程中严格按照章程操作，尽量减少碱液中氯酸盐的形成。⑵向锅内加入少量的硝酸钠，再进行进料点火，锅内表面生成的氧化保护膜可以有效减少大锅的腐蚀。⑶对碱液进行预热，在预热后再加入到熬碱锅中。⑷在对锅底进行清理时，必须先用热碱溶解后用热水稀释，减缓锅温的变化。⑸尽量使锅体均匀受热，可以优化大锅的设计，防止偏烧。⑹操作要严格要求，升温降温要均匀。
拥有优良的机械、加工性能的镍同样有较强的耐腐蚀性，能够承受热浓碱液的腐蚀，同时也耐中性和酸性溶液以及有机溶液的腐蚀，但是对氧化性酸和含有氧化剂的溶液以及熔金属的抗腐蚀性较差。在多种氯碱工业设备装置上，镍都有较为广泛的运用。
4、次氯酸钠的腐蚀与防护
次氯酸钠在强酸性或碱性条件下是稳定的，次氯酸钠具有非常强的腐蚀性，在高温时腐蚀性最大。当次氯酸钠较为稳定时，有许多的非金属材料有较强的防腐蚀性。聚酯FRP及乙烯酯FRP、氯丁橡胶、PVC和PP等都具有较高的经济性和适用性。次氯酸钠的分解反应会产生大量的热，如果热量不能及时散去集中于一个区域，会造成局部温度过高导致设备器壁的损坏，同时分解反应会使许多非金属材料遭到破坏。P11FE、FEP及PFA等材质对次氯酸钠的防腐性能较好，能够满足防腐要求。
当次氯酸钠温度较高时，对大多数金属物质都具有一定的腐蚀性，严重的话会造成金属穿孔。应用钛金属材料能够对次氯酸钠起到很好的防腐性，在实际运用的中运行的效果也比较好。在实际的氯碱生产中，选用玻璃钢与PVC材料储存输送次氯酸钠具有较好的经济性。
三、氯碱工业的电化学保护
阴极保护和阳极保护是电化学保护的两种形式。
在氯碱生产中广泛采用阴极保护法。阴极保护就是将直流电源的负极与工业设备连接，电源正极与其他阳极连接。阴极保护的原理是金属—电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，电位负移，金属阳极氧化反应过电位ηa减小，反应速度减小，因而金属腐蚀速度减小。辅助阳极材料一般选用石墨或者硅等。目前我国应用较多的还有阳极保护，对于阴极保护来说它是比较新的防腐蚀技术。阳极保护是电化学防腐蚀技术之一，它基于金属的阳极钝化性。钝性机理目前为止有两种：（1）氧化膜理论：认为钝化了的金属，其表面被一层氧化膜所遮盖。膜的稳定性很高，不容易溶解，从而保护了金属；（2）吸附理论：认为金属在钝化时，其表面吸附了一层氧的原子（或其它原子），并饱和金属表面原子的活泼价，或者是被金属中的电子所离子化而形成双电层的结构，因此阻滞了金属阳极溶解过程，使腐蚀速率极低。阳极适合致钝电流密度和维钝电流教小的情况，这样可以降低能耗提高生产的经济效益。
四、结束语
氯碱工业中氯碱产品的生产环境非常复杂，所用的原材料都是强酸、强碱等腐蚀性较强的物质，发生腐蚀的机理也比较多样，如果不重视防腐问题，由于腐蚀造成的后果也会非常严重，企业应予以高度重视，切实采取有关措施保护氯碱设备，归结起来有以下几点：
⑴优化工程设计，采用先进的科学技术，恰当选取设备材料。⑵对相关氯碱设备定期检查维修。⑶使用操作过程必须严格按照相关章程要求，做到零失误。⑷完善氯碱生产的管理体制，加强对工作、安全人员的教育，提升相关的专业素质，增强防腐专业力量。
参考文献
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金属腐蚀与防护论文范文6
【关键词】油田硫化氢，腐蚀机理，防护，现状，发展
中图分类号：R142文献标识码： A
一、前言
油田硫化氢的腐蚀已经对人们的生活造成了一定程度的破坏，如何对油田进行安全且合理的开采，已成为专业人士所重视的课题。
二、油田硫化氢腐蚀概况
油气井开发过程中，从钻杆到套管、油管、井口装置、井下工具、输气管道，都存在不同情况的腐蚀。研究如何安全高效地防止硫化氢腐蚀成为勘探和开发硫化氢气藏的一个重要课题。
1.对金属的腐蚀
在绝大多数油田井腐蚀中，产出液含水量及其组成对腐蚀起着决定性作用。油田开发初期含水率较低，腐蚀并不严重。但随着含水率的升高，井下管柱的腐蚀变得日益严重。
2.对水泥环的腐蚀
硫化氢能破坏水泥石的所有成分，水泥石所有水化产物都呈碱性，硫化氢与水泥石水化产物反应生成CaS、FeS、Al2S3，硫化氢 含量大时生成Ca（HS）2，其中FeS、Al2S3等是没有胶结性的物质。如果水泥环耐硫化氢腐蚀，则可以阻挡硫化氢对套管的腐蚀。而溶于潮气中的硫化氢腐蚀性更强。
三、防硫化氢完井工艺现状
1.选择耐腐蚀材质
井下管柱、井下工具以及井口装置,是油井生产的关键设备,若出现腐蚀破坏会危害油井安全生产,不同腐蚀介质对不同材质的腐蚀程度存在很大差异,为了延长设备的使用寿命,保证生产和作业安全,节约成本,需要合理选择材质。井口装置、井下工具及完井工具配套设备的材质选用抗硫材质；油套管可选用防硫或既抗硫化氢又抗CO2腐蚀的管材或内衬油管；井下油管柱包括入井工具的连接,丝扣宜采用金属对金属密封扣。主要还是应根据油井腐蚀环境,确定合适的管材。但在耐腐蚀的材质选择上还存在一些不足。
井口装置、井下工具及完井工具配套设备的材质选用抗硫材质,如使用35CrMo、13Cr、AISI4140(18-22Cr)等或合金钢;油套管可选用防硫或既抗H2S又抗CO2腐蚀的管材或内衬油管,在管柱结构上,为保证井口安全、减缓套管、油管的腐蚀,一般多采用了封隔器完井。井下油管柱包括入井工具的连接,丝扣宜采用金属对金属密封扣,如FOX 、3SB等气密封性较好的特殊密封扣,以保证气密封性;根据安全开采期投资收益的高低选择适当的抗硫管材。
2.涂层防腐
涂层在金属表面形成一层牢固的薄膜,使金属与腐蚀介质和腐蚀环境隔离,从而达到防腐的目的。此方法简便易行,因此在油田防腐中广泛应用。保护性涂层分为金属涂层与非金属涂层,大多数金属涂层采用电镀或热镀的方法实现,非金属涂层绝大多数是隔离性涂层,其主要作用是把金属材料与腐蚀介质隔开,非金属涂层可分为无机涂层与有机涂层。
为获得良好的涂层防腐效果,一方面金属表面在敷涂层之前应进行处理,达到一定要求;另外涂层材料应具有必要的物理、化学性能,在金属表面应有较强的附着力;具有一定的机械强度,耐磨、耐撞击、耐冲刷和具有一定疲劳强度;涂层对环境的温度、湿度、酸碱度应有一定的耐受性,从而具有优良的防腐性能。使用防腐涂层可以极大提高油管的抗腐蚀性,目前由于油气井作业的复杂性,涂层使用还存在较大的限制。
3.缓蚀剂保护技术
缓蚀剂是用于腐蚀环境中抑制金属腐蚀的添加剂,又称腐蚀抑制剂。主要是防止电化学失重腐蚀,对氢脆和硫化物应力腐蚀破裂也有一定的减缓作用。使用缓蚀剂有以下明显的优点:基本上不改变腐蚀环境,就可获得良好的防腐蚀效果;基本不增加设备投资,操作简便,见效快;对于腐蚀环境的变化,可以通过相应改变缓蚀剂的种类或浓度来保证防腐蚀效果;同一配方的缓蚀组分有时可以同时防止多种金属在不同腐蚀环境中的腐蚀破坏。
4.电化学方法防腐
电化学保护就是利用外部电流使金属电位发生改变从而达到减缓或防止金属腐蚀的一种方法。保护法包括阴极保护和阳极保护。阴极保护主要是对套管柱的保护,对于超深井,需要进一步的探讨。阳极保护法是通过控制电压,使阳极电位达到钝化电位,最终达到保护金属的目的,阳极保护作为防腐措施在油气田应用较少
四、油田硫化氢腐蚀及防护重要性及危害
在钻井作业中，硫化氢主要来自于地层。原始有机质转化为石油和天然气的过程中会产生硫化氢。硫化氢贮藏在地层中，当我们进行钻井作业时将地层打开，地层内的硫化氢气体释放出来，进入井眼内，对井眼内的钻头、钻具和套管产生很强的腐蚀作用。同时硫化氢向上运移到达地面，如果没有预防措施或突然发生?喷失控，大量硫化氢从井里喷出，势必造成严重的灾难性事故。因此钻井现场必须有硫化氢预警装置，有预防设施，并且每一位现场职工都清楚硫化氢的危害性及紧急逃生路线，以防发生事故时，能够快速离开危险区域，杜绝事故的发生。
硫化氢的职业危害大部分是由硫化氢对设备腐蚀造成泄漏而引发的，在钻井作业中，硫化氢对油气田设备的腐蚀主要包括电化学腐蚀和硫化物的腐蚀破裂。钻具暴露在空气中或在井内钻井液中，受到硫化氢的腐蚀，发生电化学反应，放了出氢气，渗入钢材内部，体积增大，在金属内部产生很大应力，致使低强度钢和软钢发生鼓泡，高强度钢产生裂纹，使钢材变脆，再受外力断裂，产生“氢脆”现象。硫化氢腐蚀会造成钻具发生氢脆断裂而无法压井，被迫完钻。尤其在含硫油气田钻井中，硫化氢对油管、套管、钻杆腐蚀比较严重，其中由于钻杆受到拉、压、挤、扭、冲等复杂载荷的作用，且工作环境十分恶劣，造成钻杆的硫化氢腐蚀最为严重。
五、控制油田硫化氢腐蚀及防护的措施
目前，我国已开发的油气田均不同程度含有硫化氢气体，其中部分油气田含量较高一些。由于现场员工对于其特性及危害性认识程度不高，再加之现场的管理和防范措施不到位，曾经引发了多起硫化氢中毒事故，对职工的生命安全构成了很大威胁。因此，为确保人身安全，杜绝硫化氢中毒事故的发生，加强防硫化氢中毒的这项工作就显得越发重要。因此需要采取有效措施，做好防范工作
1.“培训”：在上岗前首先要接受硫化氢防护技术的培训。对可能接触硫化氢气体的所有作业人员应经过专门机构的培训，使其明确硫化氢的特性及其危害，明确硫化氢存在的地区应采取的安全措施，以及推荐的应急预案和急救程序。另外对于工作人员进行现有防护设备的使用和训练，最终经考试合格后，取得有资质的机构颁发的相应证书后方可上岗。
2.“准入”：培训考核合格取得上岗资质才能够进入含硫化氢现场。对于涉及接触含硫化氢环境作业的本岗位人员和外来人员都要办理准入手续。使其明确自身工作环境中的风险以及遇到该风险时应该采取的安全措施以及推荐的应急救护程序，从而最大限度的避免人身伤亡事件。
3.“防护”：在进入含硫化氢环境作业之前一定要采取防护措施。施工单位应按规定为现场作业人员配备足够数量的正压式空气呼吸器；并且要放在作业人员能迅速取用的方便位置。
4.“警示”：在可能遇有硫化氢的作业井场必须要在井场的入口处设置上明显、清晰的警示标志。
5.“警报”：当空气中硫化氢含量超过阈限值时，现场所有的监测设备应能自动报警。
6.“预案”：制定应急预案，是保证作业安全进行的前提
在进入含硫化氢地区作业前做好应急管理工作，制定一个切实可行、有效的应急预案，是保证作业安全进行的前提。一旦作业场所内有硫化氢气体超标的情况，应急预案将能够控制现场事故的扩大，降低事故后果的严重程度，保证现场人员的生命健康。
六、油田硫化氢腐蚀及防护的发展方向
1.因为高酸性油气田具有高压、高含硫化氢以及高流速等恶劣的腐蚀环境。所以建立一整套高流速、高含硫化氢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.由于缓蚀剂体系的复杂性,以往的研究集中在用电化学和表面分析探讨缓蚀剂结构参数与缓蚀性能的关系,而对用量子化学计算缓蚀剂与材料的相互作用研究甚少,将这3种方法结合,能建立更加完善的腐蚀控制机理模型。
3.面向工程的神经网络技术、模糊数学及灰色系统理论发展较快,已运用于腐蚀科学。用这些技术研究缓蚀剂,在预测缓蚀效率、模拟缓蚀现象和建立缓蚀模型方面有广阔的前景。
4.油气井中设备的局部腐蚀(点蚀、应力腐蚀、氢致开裂等)也很严重,而对防止局部腐蚀的缓蚀剂研究相对较少。搞好衡钻井，设计人员要弄清楚可能含硫的层位、深度、含硫量、地层压力，在一次井控上做到衡钻井。在施工过程中进行地层压力监测，发现与设计有出入者立即告知设计单位并要求更改设计。保证全过程的衡钻井，将硫化氢控制在地层内。 在井筒内消除硫化氢。在钻井液中通过调整 pH 和使用硫化氢化学清除剂的方法，使硫化氢在井筒内转化为其他无毒物质。化学药品用得越多,药品间的适配越难。因此, 多功能缓蚀剂,而且应多利用炼油副产品作为原料,降低成本,节约资源。
七、结束语
本文介绍了油田硫化氢的腐蚀原理和防护工艺的现状及发展趋势，相信不久之后，就能够进行危害相对减小的对含硫化氢的油田进行开采，而这一课题将会是我国油田开采的一大进展。
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