地下金属管道防腐技术ch0s_1009

1、地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 1 主讲主讲：周昊周昊 常州大学石油工程学院油气储运工程系常州大学石油工程学院油气储运工程系地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 2地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 30.1.1 防腐蚀工作的意义防腐蚀工作的意义1.金属腐蚀的经济上损失金属腐蚀的经济上损失q金属腐蚀给国民经济造成了巨大的经济损失，甚至带来灾难性金属腐蚀给国民经济造成了巨大的经济损失，甚至带来灾难性的事故，浪费宝贵的资源与能源，而且污染环境。的事故，浪费宝贵的资源与能源，而且污染环境。v据发达国家调查，每年由于腐蚀造成的损失约占国民经济据发达国家调查，每年由于腐蚀

2、造成的损失约占国民经济总产值的总产值的2%4%。v腐蚀作用，世界上每年生产的钢铁中有腐蚀作用，世界上每年生产的钢铁中有10%被腐蚀消耗。被腐蚀消耗。 0.1 油气储运系统防腐蚀工作的重要性油气储运系统防腐蚀工作的重要性地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 4u仅在美国仅在美国1975年腐蚀的经济损失达年腐蚀的经济损失达700亿美元，为美国当年亿美元，为美国当年生产总值的生产总值的4.2%。而美国全年由于水灾、火灾、地震和飓。而美国全年由于水灾、火灾、地震和飓风造成的损失据估算不过风造成的损失据估算不过123亿美元。可见亿美元。可见腐蚀造成的经济腐蚀造成的经济损失遥遥领先其他类自然灾害损

3、失遥遥领先其他类自然灾害。最近美国腐蚀工程师协会。最近美国腐蚀工程师协会（NACE International）介绍目前美国每年的腐蚀经济损失）介绍目前美国每年的腐蚀经济损失已高达已高达3000亿亿美元，平均每人每年的腐蚀损失费超过美元，平均每人每年的腐蚀损失费超过1100美美元。我国尚未进行全国性的腐蚀损失调查，但据元。我国尚未进行全国性的腐蚀损失调查，但据1981年国家年国家科委腐蚀科学学科组第三分组对全国科委腐蚀科学学科组第三分组对全国10家化工企业的腐蚀损家化工企业的腐蚀损失调查表明：失调查表明：1980年这些企业因腐蚀造成的经济损失约为当年这些企业因腐蚀造成的经济损失约为当年生产总值

4、的年生产总值的3.9%。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 5q在油气田开发生产中，从油水井到管道和储罐以及各种工在油气田开发生产中，从油水井到管道和储罐以及各种工艺设备都会遭受严重的腐蚀，造成了巨大的经济损失艺设备都会遭受严重的腐蚀，造成了巨大的经济损失。v有关资料报道，世界各国每年仅管道腐蚀造成的损有关资料报道，世界各国每年仅管道腐蚀造成的损失，美国约为失，美国约为20亿美元，英国约亿美元，英国约17亿美元，德国和亿美元，德国和日本各为日本各为33亿美元。据美国国家输送安全局统计有亿美元。据美国国家输送安全局统计有74%是腐蚀造成的。是腐蚀造成的。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管

5、道腐蚀与防护 62. 金属腐蚀的危害性金属腐蚀的危害性1）腐蚀是影响管道系统可靠性及使用寿命的关键因素）腐蚀是影响管道系统可靠性及使用寿命的关键因素u美国美国45%管道损坏是由于外壁腐蚀引起的。管道损坏是由于外壁腐蚀引起的。 u19811987年前苏联输气管道事故统计表明，总长约年前苏联输气管道事故统计表明，总长约24万万km的管线上曾发生事故的管线上曾发生事故1210次，其中外腐蚀次，其中外腐蚀517次，占事故次，占事故的的42.7%；内腐蚀；内腐蚀29次，占次，占2.4%。u我国的地下油气管道投产我国的地下油气管道投产12年后即发生腐蚀穿孔的情况已年后即发生腐蚀穿孔的情况已屡见不鲜。屡见不

6、鲜。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 72）带来灾难性的事故，威胁人身安全，污染环境）带来灾难性的事故，威胁人身安全，污染环境 u1965年年3月美国一输油管线因应力腐蚀破裂而着火，造成月美国一输油管线因应力腐蚀破裂而着火，造成17人死亡。人死亡。u1980年年3月北海油田一采油平台发生腐蚀疲劳破坏，致使月北海油田一采油平台发生腐蚀疲劳破坏，致使123人丧生。人丧生。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 83）腐蚀穿孔引起油、气、水泄漏，造成资源的浪费）腐蚀穿孔引起油、气、水泄漏，造成资源的浪费 4）腐蚀造成管道、构件、阀门损坏而报废或者需维修，增加了）腐蚀造成管道、构件、

7、阀门损坏而报废或者需维修，增加了管道、设备的费用，增加了生产成本，降低了经济效益管道、设备的费用，增加了生产成本，降低了经济效益地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 93.防护的意义防护的意义u重视腐蚀问题，防止或减缓腐蚀的危害，加强石油工业重视腐蚀问题，防止或减缓腐蚀的危害，加强石油工业的防腐蚀工作，提高防腐蚀技术水平和管理水平不仅有的防腐蚀工作，提高防腐蚀技术水平和管理水平不仅有明显的经济效益，也有重大的社会效益，对石油工业的明显的经济效益，也有重大的社会效益，对石油工业的发展至关重要。实践证明：发展至关重要。实践证明：当采用了有效的防腐蚀措施当采用了有效的防腐蚀措施和科学管理，和

8、科学管理，3030的腐蚀是可预防的。的腐蚀是可预防的。按美国每年的腐按美国每年的腐蚀损失量，就可节省蚀损失量，就可节省10001000亿美元。亿美元。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 10 研究腐蚀和防护的意义是多方面的研究腐蚀和防护的意义是多方面的: u经济方面经济方面 v包括降低因管道、储罐、设备和结构的腐蚀所造成的金包括降低因管道、储罐、设备和结构的腐蚀所造成的金属损失。属损失。v经济因素是当前腐蚀与防护领域中许多研究工作的原动经济因素是当前腐蚀与防护领域中许多研究工作的原动力。力。v经济损失可分为经济损失可分为直接损失和间接损失直接损失和间接损失。地下金属管道腐蚀与防护地下

9、金属管道腐蚀与防护 11直接损失直接损失直接损失是指更换被腐蚀的构件、机械或它们的零部件，直接损失是指更换被腐蚀的构件、机械或它们的零部件，如管道、金属罐，并包括这种更换工作所需的劳动力在内如管道、金属罐，并包括这种更换工作所需的劳动力在内合计花费的金额。合计花费的金额。包括对构件进行以防锈为主要目的的重新油漆的费用和建包括对构件进行以防锈为主要目的的重新油漆的费用和建立对管道阴极保护的基本投资及维持费用。立对管道阴极保护的基本投资及维持费用。 包括因使用耐蚀材料代替机械强度足够，但耐蚀性不足的包括因使用耐蚀材料代替机械强度足够，但耐蚀性不足的碳钢时所需支付的额外费用。碳钢时所需支付的额外费用

10、。包括钢上镀锌或镀镍的费用以及向水里加缓蚀剂的费用和包括钢上镀锌或镀镍的费用以及向水里加缓蚀剂的费用和对储存金属设备的仓库内除湿所需的费用。对储存金属设备的仓库内除湿所需的费用。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 12间接损失间接损失停产损失停产损失产品损失产品损失效率损失效率损失产品污染产品污染过度设计过度设计地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 13举例举例u中原油田频繁腐蚀穿孔，造成大量原油泄漏，农田污染。中原油田频繁腐蚀穿孔，造成大量原油泄漏，农田污染。仅中原油田胡状油田仅中原油田胡状油田1991-19931991-1993年被迫停产年被迫停产750750井次，影响井

11、次，影响原油产量原油产量96009600吨，损失吨，损失16511651万元，污染赔偿费万元，污染赔偿费318318万元。万元。19931993年中原油田生产系统因腐蚀造成的经济损失达年中原油田生产系统因腐蚀造成的经济损失达1.61.6亿亿元。元。u我国石化工业（仅指原石化总公司所属企业）我国石化工业（仅指原石化总公司所属企业）19891989年因腐年因腐蚀造成的经济损失约蚀造成的经济损失约2020亿元。亿元。u从上述因腐蚀造成的危害实例，我们可看出腐蚀问题关系从上述因腐蚀造成的危害实例，我们可看出腐蚀问题关系到石油工业的生存及发展。到石油工业的生存及发展。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐

12、蚀与防护 14u安全方面安全方面v提高了设备运行的安全性，因为腐蚀可能造成设备灾提高了设备运行的安全性，因为腐蚀可能造成设备灾难性的破断事故。难性的破断事故。u环保方面环保方面v保护环境保护环境，主要是指金属资源，因为它们在全球的储主要是指金属资源，因为它们在全球的储量有限，并且，它们的浪费还伴随着这些金属构件生量有限，并且，它们的浪费还伴随着这些金属构件生产制造中的能源和水的浪费。产制造中的能源和水的浪费。 地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 150.1.3 油气管道防腐的发展过程油气管道防腐的发展过程q 20年代埋设裸管加阴极保护年代埋设裸管加阴极保护q 40年代开始采用覆盖层加

13、阴极保护年代开始采用覆盖层加阴极保护q 迄今仍在进行管道防腐蚀技术的不懈探索迄今仍在进行管道防腐蚀技术的不懈探索 地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 16腐蚀科学技术的发展简史腐蚀科学技术的发展简史u可以毫不夸张地说，可以毫不夸张地说，人类有效地利用金属的历史，就是与金人类有效地利用金属的历史，就是与金属腐蚀作斗争的历史。属腐蚀作斗争的历史。我国早在商代就冶炼出了青铜，即用我国早在商代就冶炼出了青铜，即用锡改善了铜的耐蚀性。锡改善了铜的耐蚀性。u金属腐蚀防护的历史虽然悠久，但长期处于经验性阶段。到金属腐蚀防护的历史虽然悠久，但长期处于经验性阶段。到了了1818世纪中叶以后，才陆续出现

14、对腐蚀现象的研究和解释。世纪中叶以后，才陆续出现对腐蚀现象的研究和解释。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 17u但是，金属腐蚀作为一门独立的学科则是从但是，金属腐蚀作为一门独立的学科则是从20世纪初世纪初才逐渐形成的。才逐渐形成的。u20世纪世纪50年代以来，金属腐蚀已发展成为一门独立的年代以来，金属腐蚀已发展成为一门独立的综合性边缘学科。综合性边缘学科。u 近近30多年来，形成了许多边缘腐蚀学科分支，如腐蚀多年来，形成了许多边缘腐蚀学科分支，如腐蚀电化学、腐蚀金属学、腐蚀工程力学、生物腐蚀学和电化学、腐蚀金属学、腐蚀工程力学、生物腐蚀学和防护系统工程等。防护系统工程等。腐蚀科学技

15、术的发展简史腐蚀科学技术的发展简史地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 18u我国的腐蚀与防护的科技研究工作在新中国成立之后我国的腐蚀与防护的科技研究工作在新中国成立之后得到很大发展。得到很大发展。早在建国初期，国家科学技术委员会在机械科学学科组内早在建国初期，国家科学技术委员会在机械科学学科组内成立了腐蚀与防护分组。成立了腐蚀与防护分组。19581958年以后我国一些高等院校建立了腐蚀防护专业。年以后我国一些高等院校建立了腐蚀防护专业。19611961年，国家科学技术委员会成立国家腐蚀科学学科组年，国家科学技术委员会成立国家腐蚀科学学科组（一度停止工作，（一度停止工作，1978197

16、8年年1212月恢复）。月恢复）。19791979年年1212月成立了中国腐蚀与防护学会。月成立了中国腐蚀与防护学会。我国腐蚀科学技术的发展简介我国腐蚀科学技术的发展简介地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 190.1.4 油气管道的内外腐蚀因素油气管道的内外腐蚀因素q外腐蚀原因外腐蚀原因v穿越各种不同类型的土壤，河流湖泊，气温，地下水穿越各种不同类型的土壤，河流湖泊，气温，地下水位的变化以及杂散电流位的变化以及杂散电流 ，外腐蚀环境具有复杂性。，外腐蚀环境具有复杂性。 q 内腐蚀原因内腐蚀原因v输送天然气时，会有有害物质输送天然气时，会有有害物质H2S和和CO2v输送原油时，含输送原

17、油时，含S和和H2Ov输送成品油时，含有输送成品油时，含有O2和和H2O地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 200.1.5 防腐蚀工作防腐蚀工作q 广泛采用的方法广泛采用的方法v涂层、衬里、电法保护、缓蚀剂涂层、衬里、电法保护、缓蚀剂q 新技术、新方法新技术、新方法v 新型防腐层材料，管道防腐层的复合结构、涂敷新新型防腐层材料，管道防腐层的复合结构、涂敷新工艺、埋地管线的内外壁修复技术（翻转内衬、穿插工艺、埋地管线的内外壁修复技术（翻转内衬、穿插衬塑、管内涂布）衬塑、管内涂布） v 在线智能测量技术，腐蚀数据库，腐蚀预测以及风在线智能测量技术，腐蚀数据库，腐蚀预测以及风险评价专家系统

18、等计算机铺助管理决策系统。险评价专家系统等计算机铺助管理决策系统。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 210.1.6 相关杂志、学会相关杂志、学会q美国在美国在1943年成立美国腐蚀工程师协会，总部设在休斯敦。年成立美国腐蚀工程师协会，总部设在休斯敦。q中国腐蚀与防护学会中国腐蚀与防护学会1979.11成立。成立。q三大刊物（国内）三大刊物（国内）:v 中国腐蚀与防护学报中国腐蚀与防护学报中国腐蚀与防护学会中国腐蚀与防护学会v 材料保护材料保护 机械工业部机械工业部v 腐蚀与防护腐蚀与防护 上海腐蚀科学技术学会上海腐蚀科学技术学会地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 220.

19、1. 7 我国石油工业腐蚀与防护技术的发展及展望我国石油工业腐蚀与防护技术的发展及展望1、发展、发展 经过几十年的艰苦发展，我国石油工业腐蚀与防护技术经过几十年的艰苦发展，我国石油工业腐蚀与防护技术已经形成了系列技术，取得了以下几方面的成绩。已经形成了系列技术，取得了以下几方面的成绩。u形成了比较完善、适应我国石油工业生产需要的系统腐蚀与形成了比较完善、适应我国石油工业生产需要的系统腐蚀与防护技术。建立并完善了符合我国应用特点、接近国际水平防护技术。建立并完善了符合我国应用特点、接近国际水平的的石油腐蚀与防护技术标准体系石油腐蚀与防护技术标准体系。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护

20、23u建立并深化了防腐蚀技术和管理建立并深化了防腐蚀技术和管理“系统抓，抓系统系统抓，抓系统” 的的工作方针，形成了石油工业防腐蚀工程设计、施工和管理工作方针，形成了石油工业防腐蚀工程设计、施工和管理各环节腐蚀控制的基本原则。各环节腐蚀控制的基本原则。u石油管道及设施防腐蚀方案的确定要依靠科技进步，因地石油管道及设施防腐蚀方案的确定要依靠科技进步，因地制宜，根据保护对象特点一般制宜，根据保护对象特点一般采用系统的联合保护技术及采用系统的联合保护技术及综合治理。综合治理。保护措施应与主体工程寿命相匹配，防腐蚀工保护措施应与主体工程寿命相匹配，防腐蚀工程应与主体工程同时设计、同时施工、同时投产等。

21、程应与主体工程同时设计、同时施工、同时投产等。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 24u研究、开发了指导油气田及长输管道科学管理及决策的评研究、开发了指导油气田及长输管道科学管理及决策的评价、预测等综合技术。价、预测等综合技术。u开发、引进了防腐蚀新材料，形成了较完善的防腐层材料开发、引进了防腐蚀新材料，形成了较完善的防腐层材料系统及应用技术。系统及应用技术。u阴极保护技术逐步走向成熟：阴极保护技术逐步走向成熟：区域阴极保护技术，开发了区域阴极保护技术，开发了阴极保护优化设计技术，阴极保护电参数检测及效果评价阴极保护优化设计技术，阴极保护电参数检测及效果评价技术，阳极新材料（高电位牺

22、牲阳极、复合牺牲阳极）、技术，阳极新材料（高电位牺牲阳极、复合牺牲阳极）、新结构等新技术（如带状阳极、柔性阳极）新结构等新技术（如带状阳极、柔性阳极）。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 25u控制高含硫油气处理及炼油装置的腐蚀已经形成了系列技控制高含硫油气处理及炼油装置的腐蚀已经形成了系列技术：术：即抗硫化物新材料的开发，抗硫化物材料选择技术，即抗硫化物新材料的开发，抗硫化物材料选择技术，含硫化物气井、输气管线用缓蚀剂及含硫化物气田管线内含硫化物气井、输气管线用缓蚀剂及含硫化物气田管线内防腐层应用技术等防腐层应用技术等。u检测及检测技术得到了迅速的发展。检测及检测技术得到了迅速的发

23、展。该方面技术向着非破该方面技术向着非破坏、在线、自动采集数据的方向迈进。坏、在线、自动采集数据的方向迈进。研制成功了埋地管研制成功了埋地管道变频道变频-选频防腐层绝缘电阻测试技术等几项成果，引进了选频防腐层绝缘电阻测试技术等几项成果，引进了如智能清管检测仪、阴极保护参数的遥测技术等测试技术，如智能清管检测仪、阴极保护参数的遥测技术等测试技术，促进了测试手段的更新换代。促进了测试手段的更新换代。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 26u开发并形成了石油工业防腐蚀化学药剂系统应用技术。如开发并形成了石油工业防腐蚀化学药剂系统应用技术。如油、气田地面设施的水处理系统，注水系统及炼油厂装置

24、油、气田地面设施的水处理系统，注水系统及炼油厂装置等内壁防腐蚀缓蚀剂、防垢剂、杀菌剂、除氧剂、中和剂等内壁防腐蚀缓蚀剂、防垢剂、杀菌剂、除氧剂、中和剂等化学药剂的选择及应用技术。等化学药剂的选择及应用技术。u开发了多种埋地旧管线内外壁修复技术。包括修复材料的开发了多种埋地旧管线内外壁修复技术。包括修复材料的基本选择技术、埋地管道的外防腐层修复技术、埋地管道基本选择技术、埋地管道的外防腐层修复技术、埋地管道的内防腐层修复技术（如穿插衬塑技术、翻转内衬技术、的内防腐层修复技术（如穿插衬塑技术、翻转内衬技术、管内涂布技术）。并在工程中得到了较好的应用，基本解管内涂布技术）。并在工程中得到了较好的应用

25、，基本解决了在用老管线延长使用寿命的问题。决了在用老管线延长使用寿命的问题。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 27u为了适应石油工程及油田、炼厂生产的需要，及国为了适应石油工程及油田、炼厂生产的需要，及国内外防腐蚀新技术交流的需要，开展了多种形式的内外防腐蚀新技术交流的需要，开展了多种形式的学术及技术交流活动。促进了新技术的开发、推广学术及技术交流活动。促进了新技术的开发、推广和应用。和应用。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 282、展望、展望u进一步加强导向性的应用基础研究。进一步加强导向性的应用基础研究。如结合油气田、炼厂、管道等生产实际，深化腐蚀规律、如结合油气田

26、、炼厂、管道等生产实际，深化腐蚀规律、腐蚀预测方法的研究；防腐蚀材料寿命及失效机理的研腐蚀预测方法的研究；防腐蚀材料寿命及失效机理的研究。究。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 29u加强预防性防腐蚀生产管理，提高管理决策水平加强预防性防腐蚀生产管理，提高管理决策水平。实行实行主动、预防性主动、预防性的防腐蚀生产管理是目前国内外生产的防腐蚀生产管理是目前国内外生产管理的基本指导思想，国外开发的管理的基本指导思想，国外开发的“风险管理风险管理”、“条条件评估管理件评估管理”及国内研究的及国内研究的“分级管理分级管理”等技术均反映等技术均反映了这种新型的防腐蚀生产管理模式。这种管理模式不

27、仅了这种新型的防腐蚀生产管理模式。这种管理模式不仅能提高管理、决策的准确性及预防性，同时也能带动石能提高管理、决策的准确性及预防性，同时也能带动石油工业防腐蚀应用技术的深化及发展。油工业防腐蚀应用技术的深化及发展。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 30u深化阴极保护应用技术。深化阴极保护应用技术。如在区域阴极保护技术方面，不同程度上仍存在如在区域阴极保护技术方面，不同程度上仍存在着凭经验进行设计等问题。着凭经验进行设计等问题。 阴极保护设计的优化技术研究和应用阴极保护设计的优化技术研究和应用计算机模拟技术进行阴极保护系统干扰等分析计算机模拟技术进行阴极保护系统干扰等分析完善阴极保护

28、参数检测及保护效果评价技术完善阴极保护参数检测及保护效果评价技术深入开展阳极新材料、新结构的研究，使其更宜深入开展阳极新材料、新结构的研究，使其更宜于工程应用，保护效果得到进一步提高。于工程应用，保护效果得到进一步提高。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 31u深化防腐层选材等应用技术，开发新型防腐层材料。深化防腐层选材等应用技术，开发新型防腐层材料。优化选用防腐层技术优化选用防腐层技术防腐层寿命评价技术防腐层寿命评价技术防腐层应用技术防腐层应用技术 管道内防腐层补口技术管道内防腐层补口技术 管道内壁防腐层的检测技术管道内壁防腐层的检测技术开发、应用高固体成份环保型防腐层等新材料。开

29、发、应用高固体成份环保型防腐层等新材料。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 32u深入研究埋地管道防腐层修复技术深入研究埋地管道防腐层修复技术。u加快检测、监测技术的更新换代加快检测、监测技术的更新换代。目前国内外此类技术正向着目前国内外此类技术正向着非破坏性、在线监测和非破坏性、在线监测和遥测遥测的方向发展。的方向发展。 智能清管器测线技术智能清管器测线技术 现场涡流遥测技术现场涡流遥测技术 电池式气体腐蚀性测试技术电池式气体腐蚀性测试技术 土壤腐蚀电流密度测试技术土壤腐蚀电流密度测试技术 多频管中电流监测技术多频管中电流监测技术地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 33u

30、 完善环境腐蚀开裂的评价及应用技术。完善环境腐蚀开裂的评价及应用技术。 埋地管道在高埋地管道在高pH，近中性，近中性pH值环境下应力腐蚀破裂值环境下应力腐蚀破裂（SCC）的腐蚀问题。）的腐蚀问题。u开发、应用钢筋混凝土设施保护新技术。开发、应用钢筋混凝土设施保护新技术。随着海洋和滩涂油气田的快速开发，混凝土钢筋的腐随着海洋和滩涂油气田的快速开发，混凝土钢筋的腐蚀已日趋明显。国外在此方面已发展了相应的防腐层蚀已日趋明显。国外在此方面已发展了相应的防腐层技术、阴极保护技术及缓蚀剂技术。目前应用较多的技术、阴极保护技术及缓蚀剂技术。目前应用较多的有阴极保护技术，特别是开发了多种结构的阳极新材有阴极保

31、护技术，特别是开发了多种结构的阳极新材料，得到较好的应用。料，得到较好的应用。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 34u开展开展CO2腐蚀与防护技术的深入研究。腐蚀与防护技术的深入研究。CO2腐蚀是目前国内外防腐蚀技术发展的一个热点，腐蚀是目前国内外防腐蚀技术发展的一个热点，我国新老油气田不同程度的存在着我国新老油气田不同程度的存在着CO2腐蚀问题，腐蚀问题，有的油气田由于此项技术没有完全解决，影响了有的油气田由于此项技术没有完全解决，影响了油气田的开发。我国需加快油气田的开发。我国需加快CO2腐蚀机理、测试技腐蚀机理、测试技术、评价技术、应用技术的研究，引进国外的先术、评价技术、应

32、用技术的研究，引进国外的先进技术，加快此方面的技术发展。进技术，加快此方面的技术发展。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 350.2.1 金属腐蚀的定义金属腐蚀的定义1.金属腐蚀金属腐蚀q金属和它所处的环境介质之间发生金属和它所处的环境介质之间发生化学或电化学作用化学或电化学作用而引起而引起的的变质和破坏变质和破坏称为金属腐蚀，同时包括上述因素与机械因素称为金属腐蚀，同时包括上述因素与机械因素或生物因素的共同作用。或生物因素的共同作用。u这个定义明确指出了金属腐蚀是包括金属材料和环境介质两这个定义明确指出了金属腐蚀是包括金属材料和环境介质两者在内的一个具有反应作用的体系。金属为什么很

33、容易受腐者在内的一个具有反应作用的体系。金属为什么很容易受腐蚀？从热力学的观点看，是因为金属处于不稳定状态，它有蚀？从热力学的观点看，是因为金属处于不稳定状态，它有与周围介质发生作用转变成金属离子的倾向。与周围介质发生作用转变成金属离子的倾向。0.2 腐蚀的定义腐蚀的定义地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 36u金属及其合金的腐蚀主要是化学和电化学作用引起的破坏，金属及其合金的腐蚀主要是化学和电化学作用引起的破坏，有时伴随有机械、物理或生物作用。有时伴随有机械、物理或生物作用。单纯的物理作用的破单纯的物理作用的破坏，如合金在液态金属中的物理溶解（存放熔融锌的钢容坏，如合金在液态金属中

34、的物理溶解（存放熔融锌的钢容器，器，Fe在高温下被液态锌溶解，使容器壁变薄），这种情在高温下被液态锌溶解，使容器壁变薄），这种情况比较少。况比较少。u不包含化学变化的纯机械破坏不属于腐蚀范畴不包含化学变化的纯机械破坏不属于腐蚀范畴，例如钢索，例如钢索断裂、机器轴的损坏等断裂、机器轴的损坏等 ，这是材料本身性能的失效。，这是材料本身性能的失效。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 370.2.2 金属发生腐蚀的特点金属发生腐蚀的特点u破坏总是从金属表面逐渐向内部深入破坏总是从金属表面逐渐向内部深入因金属腐蚀的过程发生在金属与介质面上的多相反应因金属腐蚀的过程发生在金属与介质面上的多相反应

35、u金属在发生腐蚀过程时，一般也同时发生外貌变化金属在发生腐蚀过程时，一般也同时发生外貌变化如疡斑、小孔、表面有腐蚀产物、金属材料变薄如疡斑、小孔、表面有腐蚀产物、金属材料变薄u金属的机械性能，组织结构发生变化金属的机械性能，组织结构发生变化如金属变脆，强度降低，金属组织结构发生相变如金属变脆，强度降低，金属组织结构发生相变u金属还没有腐蚀到严重变质的程度，但足以造成设备事故或金属还没有腐蚀到严重变质的程度，但足以造成设备事故或损坏损坏 地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 380.2.3 金属腐蚀环境金属腐蚀环境 腐蚀的实质腐蚀的实质金属材料和环境的反应过程金属材料和环境的反应过程 材

36、料所处的介质、温度、压力材料所处的介质、温度、压力 几乎所有介质都有一定的腐蚀几乎所有介质都有一定的腐蚀 地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 390.3.1 按腐蚀机理按腐蚀机理 电化学腐蚀电化学腐蚀金属与介质性发生金属与介质性发生 电化学反应的腐蚀电化学反应的腐蚀 化学腐蚀化学腐蚀发生化学反应的腐蚀发生化学反应的腐蚀 0.3 金属腐蚀的分类金属腐蚀的分类地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 400.3.2 按腐蚀形态划分按腐蚀形态划分全面腐蚀（全面腐蚀（General Corrosion） 腐蚀分布在整个金属表面上（均匀腐蚀分布在整个金属表面上（均匀/不均匀不均匀)局部腐蚀

37、局部腐蚀 (Localized Corrosion） 腐蚀主要集中在金属表面某一区域腐蚀主要集中在金属表面某一区域点蚀（点蚀（Pitting） 电偶腐蚀（电偶腐蚀（Galvanic corrosion） 氢脆氢脆 应力腐蚀开裂（应力腐蚀开裂（SCC） 晶间腐蚀晶间腐蚀选择性腐蚀（选择性腐蚀（Selective leaching)等等地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 41 图图1 1 局部腐蚀形态示意图局部腐蚀形态示意图地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 42图图2 2 点蚀照片点蚀照片点蚀（点蚀（Pitting） q又称小孔腐蚀。这种破坏常集中又称小孔腐蚀。这种破坏常集中

38、在某些活性点上，并向金属内部在某些活性点上，并向金属内部深处发展，通常其腐蚀深度大于深处发展，通常其腐蚀深度大于其孔径，严重时可使金属穿孔。其孔径，严重时可使金属穿孔。如不锈钢在含有氯离子的溶液中如不锈钢在含有氯离子的溶液中常呈现这种破坏形式。常呈现这种破坏形式。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 43应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂(Stress Corrosion Cracking)q在局部腐蚀中居首位。根据在局部腐蚀中居首位。根据腐蚀介质的性质和应力状态腐蚀介质的性质和应力状态的不同，裂纹特征会有所不的不同，裂纹特征会有所不同，显微裂纹呈穿晶、晶界同，显微裂纹呈穿晶、晶界或两者混合形式

39、，裂纹呈树或两者混合形式，裂纹呈树枝状，其走向与所受拉应力枝状，其走向与所受拉应力的方向垂直。的方向垂直。钢制轻烃罐的腐蚀开裂钢制轻烃罐的腐蚀开裂地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 44氢脆（氢脆（Hydrogen embitterment）q在某些介质中，因腐蚀或其他原因所产生的氢原子可渗入金在某些介质中，因腐蚀或其他原因所产生的氢原子可渗入金属内部，使金属变脆，并在应力作用下发生脆裂。如含硫化属内部，使金属变脆，并在应力作用下发生脆裂。如含硫化氢的油、气输送管道中常发生这种腐蚀。氢的油、气输送管道中常发生这种腐蚀。 地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 450.3.3 按

40、腐蚀温度划分按腐蚀温度划分低温腐蚀低温腐蚀高温腐蚀高温腐蚀0.3.4 按腐蚀介质的状态划分按腐蚀介质的状态划分干腐蚀干腐蚀一般为化学腐蚀一般为化学腐蚀 湿腐蚀湿腐蚀一般为电化学腐蚀一般为电化学腐蚀地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 460.3.5 按腐蚀按腐蚀介质的种类介质的种类划分划分化学介质腐蚀化学介质腐蚀 大气腐蚀大气腐蚀 海水腐蚀海水腐蚀土壤腐蚀土壤腐蚀 工业水腐蚀工业水腐蚀 高温腐蚀高温腐蚀液态金属腐蚀液态金属腐蚀 熔盐腐蚀熔盐腐蚀 燃气腐蚀燃气腐蚀 0.3.6 按作用原理按作用原理划分划分化学腐蚀化学腐蚀( 气体腐蚀、在非电解质溶液中的腐蚀）气体腐蚀、在非电解质溶液中的腐

41、蚀）电化学腐蚀（一个短路的原电池电极反应的结果）电化学腐蚀（一个短路的原电池电极反应的结果）地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 471. 化学腐蚀化学腐蚀q金属的化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作金属的化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏用而引起的破坏 分为两类：分为两类：1 1）气体腐蚀）气体腐蚀。一般是指金属在干燥气体中发生的腐蚀。例。一般是指金属在干燥气体中发生的腐蚀。例 如如, ,用氧气切割和焊接管道时在金属表面上产生的氧化皮。用氧气切割和焊接管道时在金属表面上产生的氧化皮。 2 2）在非电解质溶液中的腐蚀）在非电解质溶液中的腐蚀。例如金属

42、在某些有机液体（如苯、汽油）。例如金属在某些有机液体（如苯、汽油） 中的腐蚀。中的腐蚀。q化学腐蚀是在一定的条件下，非电解质中的氧化剂直接与金化学腐蚀是在一定的条件下，非电解质中的氧化剂直接与金属表面的原子相互作用，即氧化还原反应是在反应粒子相互属表面的原子相互作用，即氧化还原反应是在反应粒子相互作用的瞬间于碰撞的那一个反应点上完成的。在化学腐蚀过作用的瞬间于碰撞的那一个反应点上完成的。在化学腐蚀过程中，电子的传递是在金属与氧化剂之间直接进行，因而程中，电子的传递是在金属与氧化剂之间直接进行，因而没没有电流发生有电流发生。单纯的化学腐蚀不多见。单纯的化学腐蚀不多见。 地下金属管道腐蚀与防护地下

43、金属管道腐蚀与防护 482. 电化学腐蚀电化学腐蚀q电化学腐蚀指金属与电解质因发生电化学反应而产生的破坏。电化学腐蚀指金属与电解质因发生电化学反应而产生的破坏。q任何一种按电化学机理进行的腐蚀反应至少包含有一个任何一种按电化学机理进行的腐蚀反应至少包含有一个阳极阳极反应反应和一个和一个阴极反应阴极反应，并与流过金属内部的电子流和介质中，并与流过金属内部的电子流和介质中定向迁移的离子定向迁移的离子联系在一起。联系在一起。v阳极反应阳极反应是金属原子从金属转移到介质中并放出电子的过是金属原子从金属转移到介质中并放出电子的过程，即程，即氧化过程氧化过程。v阴极反应阴极反应是介质中的氧化剂夺取电子发生

44、还原反应的是介质中的氧化剂夺取电子发生还原反应的还原还原过程过程。 地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 49u例如，碳钢在酸中腐蚀时，在阳极区例如，碳钢在酸中腐蚀时，在阳极区FeFe被氧化成被氧化成FeFe2+2+，所放，所放出的电子自阳极（出的电子自阳极（FeFe）流至钢表面的阴极区（如）流至钢表面的阴极区（如FeFe3 3C C）上，）上，与与H H+ +作用而还原成氢气，即作用而还原成氢气，即 阳极反应：阳极反应：FeFe2+2e 阴极反应：阴极反应：2H+2e H2 总反应：总反应： Fe+2H+ Fe2+H2 地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 50电化学腐蚀的特

45、点电化学腐蚀的特点：q介质为离子导电的电解质。介质为离子导电的电解质。q金属电解质界面反应过程必须包括金属电解质界面反应过程必须包括电子和离子在界面上的转电子和离子在界面上的转移移。q界面上的电化学过程可以分为两个相互独立的界面上的电化学过程可以分为两个相互独立的氧化和还原过程氧化和还原过程，金属金属/电解质界面上伴随电荷转移发生的化学反应称为电极反电解质界面上伴随电荷转移发生的化学反应称为电极反应。应。q电化学腐蚀过程伴随电子的流动，即电流的产生电化学腐蚀过程伴随电子的流动，即电流的产生。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 51q腐蚀介质中必须有导致金属发生腐蚀的氧化性组分，如溶液

46、腐蚀介质中必须有导致金属发生腐蚀的氧化性组分，如溶液中的氧化剂如：中的氧化剂如：H+,O2等等。 2H+2e H2 酸性，贫氧酸性，贫氧O2+2H2O+4e 4OH- 中性或弱碱，富氧中性或弱碱，富氧 O2+ 4H+4e 2H2O 酸性，富氧酸性，富氧 地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 52u 综上所述，电化学腐蚀实际上是综上所述，电化学腐蚀实际上是一个短路的原电池反应一个短路的原电池反应的结果，这种原电池又称为的结果，这种原电池又称为腐蚀原电池腐蚀原电池。油气管道和储油气管道和储罐在潮湿的大气中、海水中、土壤中以及油气田的污水、罐在潮湿的大气中、海水中、土壤中以及油气田的污水、注

47、水系统等环境中的腐蚀均属此类。注水系统等环境中的腐蚀均属此类。u腐蚀原电池与一般原电池的差别仅在于原电池是把化学腐蚀原电池与一般原电池的差别仅在于原电池是把化学能转变为电能，作有用功，而腐蚀原电池则只能导致材能转变为电能，作有用功，而腐蚀原电池则只能导致材料的破坏，不对外界作有用功。料的破坏，不对外界作有用功。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 53 u当管、罐金属表面受到外界的当管、罐金属表面受到外界的交、直流杂散电流交、直流杂散电流的干扰，的干扰，产生产生电解电池电解电池的作用时，腐蚀金属电极的阳极溶解，即发的作用时，腐蚀金属电极的阳极溶解，即发生所谓的生所谓的杂散电流腐蚀杂散电

48、流腐蚀。电解池的正极进行阳极反应，负。电解池的正极进行阳极反应，负极进行阴极反应，其电极的正、负极性与腐蚀原电池相反。极进行阴极反应，其电极的正、负极性与腐蚀原电池相反。u故电化学反应是借助于故电化学反应是借助于原电池和电解池原电池和电解池进行的。进行的。电化学腐电化学腐蚀较普遍和常见，是油气田设备及管道腐蚀的主要类型。蚀较普遍和常见，是油气田设备及管道腐蚀的主要类型。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 540.4.1 均匀腐蚀的腐蚀速度均匀腐蚀的腐蚀速度u金属遭受腐蚀后，其质量、厚度、机械性能、组织结构、电金属遭受腐蚀后，其质量、厚度、机械性能、组织结构、电极过程都会变化，这些物理

49、性能和力学性能的变化率可用来极过程都会变化，这些物理性能和力学性能的变化率可用来表示金属腐蚀的程度。在均匀腐蚀的情况下通常采用质量指表示金属腐蚀的程度。在均匀腐蚀的情况下通常采用质量指标、深度指标和电流指标来表示。标、深度指标和电流指标来表示。0.4 金属腐蚀速度的表示方法金属腐蚀速度的表示方法地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 55u均匀腐蚀或全面腐蚀程度一般采用均匀腐蚀或全面腐蚀程度一般采用平均腐蚀速率平均腐蚀速率表示。表示。u平均腐蚀速率又有平均腐蚀速率又有腐蚀率腐蚀率和和侵蚀率侵蚀率两种表达方法。两种表达方法。u单位时间内单位面积上的腐蚀量称为单位时间内单位面积上的腐蚀量称为

50、腐蚀率腐蚀率(重量法，厚度重量法，厚度法）法）；u单位时间内侵入的深度称为单位时间内侵入的深度称为侵蚀率侵蚀率。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 56u失重表示法失重表示法损耗的质量是指腐蚀前的质量与消除了腐蚀产物后的质量之间的损耗的质量是指腐蚀前的质量与消除了腐蚀产物后的质量之间的差值。差值。AtWWV1金属试件的初始重量，金属试件的初始重量，g消除腐蚀产物后的金属试件重量，消除腐蚀产物后的金属试件重量，g腐蚀进行的时间，腐蚀进行的时间，h试件表面积，试件表面积，m2地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 57u增重表示法增重表示法损耗的质量指腐蚀后带有腐蚀产物时的质量与腐

51、蚀前的质量之差。损耗的质量指腐蚀后带有腐蚀产物时的质量与腐蚀前的质量之差。AtWWV02经腐蚀后带有腐蚀产物的金属试件的重量，经腐蚀后带有腐蚀产物的金属试件的重量，g腐蚀前的金属试件重量，腐蚀前的金属试件重量，g腐蚀进行的时间，腐蚀进行的时间，h试件表面积，试件表面积，m2地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 58u可根据腐蚀产物容易去除或完全牢固地附着在试件可根据腐蚀产物容易去除或完全牢固地附着在试件表面的情况来选取失重或增重表示法，表面的情况来选取失重或增重表示法，一般均用失一般均用失重表示腐蚀速度重表示腐蚀速度，但如腐蚀产物不易消除或牢固附，但如腐蚀产物不易消除或牢固附着在金属的

52、表面，亦有用增重表示。着在金属的表面，亦有用增重表示。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 59u根据我国选定的非国际单位制的时间单位除了上面所根据我国选定的非国际单位制的时间单位除了上面所用的小时（用的小时（h）外，还有天，符号为）外，还有天，符号为 d（day）；年，）；年，符号为符号为 a（annual）。因此，以质量变化表示的腐蚀）。因此，以质量变化表示的腐蚀速度的单位还有速度的单位还有 kgm2a，g/dm2d，gcm2h和和mg/ dm2d。有些文献上用英文缩写。有些文献上用英文缩写mdd代表代表mg/ dm2d，用，用gmd代表代表g/m2d。地下金属管道腐蚀与防护地下金属管道腐蚀与防护 60u如果确切地知道如果确切地知道腐蚀产物的组成和分子式腐蚀产物的组成和分子式，即可对，即可对v失失、v增增进行换算。进行换算。u例如：已知例如：已知Zn在空气中加热氧化后的腐蚀产物是在空气中加热氧化后的腐蚀产物是ZnO时，时，Zn+