海洋石油工程结构的腐蚀

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1、海洋石油工程结构的腐蚀石油工程专业海洋石油工程模块学生：陶军学号：0601011212前言众所周知，海洋环境是极为严酷的重腐蚀环境，导致各种材料数倍于内陆的腐蚀速度，产生重大的经济损失并带来不安全的因素。随着油气勘探工作越来越向着海洋深处发展，使得海工结构所处的环境越来越复杂；这些条件的变化，使得钢质结构腐蚀加剧，不仅带来巨大的经济损失，而且也影响工业生产，造成环境污染，给生命财产造成重大损失。因此，加强对腐蚀与防腐研究是十分必要的。本文将重点讨论海洋石油工程结构在海洋环境下的腐蚀问题，及其解决办法，以及材料选择问题。一、电化学腐蚀㈠腐蚀机理：⑴阳极过程金属溶解，即

2、以离子形式进入介质，同时把等量的电子留在金属中，为金属氧化过程。⑵阴极过程电子从阳极迁移出来，被电解质溶液中的去极化剂即能够吸收电子的物质D（可以使离子、原子或分子）所接受，为D物质还原过程。㈡电化学腐蚀的分类：①电偶电池腐蚀异种金属在同一腐蚀介质中相接触，构成腐蚀电偶电池，从而腐蚀金属。①浓差电池腐蚀金属材料的电位与介质中金属离子的浓度有关。当金属与含不同浓度的该金属离子的溶液接触时，浓度稀处，金属的电位较负；浓度高处，金属的电位较正，从而形成金属离子浓差腐蚀电池。显然，浓度稀处的金属作为阳极而受到腐蚀。②温差电池腐蚀由能斯特公式可知，金属材料的电位与介质温度有关

3、。浸入腐蚀介质中金属各部分，常由于所处环境温度不同，可形成温差腐蚀电池。③微观腐蚀由于金属才料表面性质的不均匀性，使金属材料表面在许多微笑的、电位高低不等的区域，可构成各种各样的微观腐蚀电池。㈢防止电化学腐蚀的措施：①根据耐腐蚀性能喝结构使用性能要求合理选材：合理选材的要求是既能保证结构的承载能力，又能保证在使用期内金属不发生腐蚀破坏，同时还要兼顾经济效益。海水环境中的金属结构材料主要有铸铁、碳钢、不锈钢、铝基合金、钛合金、镍合金、铜合金等。钛合金、镍合金、铜合金的耐蚀性较好，但价格昂贵，一般用于关键部位。铸铁和碳钢耐蚀性较差，但价格便宜，可与涂层，阴极保护等联合使

4、用。不锈钢耐均匀腐蚀，但易产生点蚀，价格中等。对于大型海洋工程结构，如海上石油平台，海底管线等，材料消耗性很大，通常采用低碳钢和普通钢，但必须采用涂层以及电化学阴极保护。对于腐蚀严重的环境，材料用量又不是很大时，应采用高耐蚀性材料。当设备可靠性要求很高时，应选用镍基合金和钛合金。某些结构要求材料需具有高的强度/质量来满足特殊要求，可选用钛合金和耐海水腐蚀铝合金。海洋结构中常常要用到不止一种材料，在选材是应注意避免出现电偶腐蚀问题。应尽可能选用同种材料或动电序中比较靠近的材料，当两种电位差较大的金属不得不接触时，要使阴阳极面积比尽可能小，并辅以可靠的绝缘涂层保护，也可

5、以采用电化学保护，如在船体尾部加一定数量的锌块，可防止铜螺旋桨对船体尾部的电偶腐蚀。①阴极保护：采用印记保护是在海水全浸条件下防止金属腐蚀的有效方法。采用牺牲阳极（铝合金或锌合金）或外加电流对铸铁、碳钢、不锈钢、铜合金及铝合金等金属构件实施电化学保护，投资少、保护周期长，与涂层联合保护效果更佳。②表面覆盖层保护：海洋工程结构中大量使用低碳钢和合金钢，这类钢材在海洋环境中部耐蚀，采用防腐有机涂层是最普遍的防蚀方法，除油性和油改性漆、环氧类涂料、乙烯基树脂、卤化橡胶类涂料等常规涂料外，近年来以水性无机富锌涂料、氟碳树脂超耐候性漆料、长效玻璃鳞片防腐涂料为代表的海洋重防腐

6、涂料的研究和应用较多。除了应用防腐涂料外，有时还采用氧化亚铜或有机锡化合物作防污剂的防污漆，防止生物玷污。对于处于海洋飞溅区和海水潮差区地重要钢结构，由于实施阴极保护有困难，有机涂层耐蚀性又较差，可以采用蒙乃尔合金，不锈钢合金、钛合金、铜合金、镍合金等进行金属包覆层保护。一、海洋环境及腐蚀㈠海洋环境特征及腐蚀行为：海洋腐蚀环境环境特征材料的腐蚀行为海洋大气区由风带来细小海盐颗粒。影响腐蚀性的因素是距离海面的高度、风速、风向、降露周期、雨量、温度、太阳辐射、尘埃、季节和污染等。阴面可能比阳面损坏得更快。雨水能把顶面的盐冲掉。珊瑚粉尘与盐一起也可能对钢铁设备有特殊的腐蚀

7、性，离开海岸腐蚀迅速减弱。海洋飞溅区潮湿供氧充分的表面，无海洋生物污损。许多像钢铁这样的金属在此区地侵蚀最严重。在该区服役的钢铁材料需要良好的防护，保护涂层通常更易损坏。海水潮差区随海水涨落而干湿交替，通常有足够的氧气在整体钢桩的情况下，位于海水潮差区地钢可充当阴极（充分充气），并可对处于海水潮差区以下钢的腐蚀提供一定程度的保护。在海水潮差区，单独的钢样板有较严重的腐蚀。海水全浸区在岸边的浅海海水通常为氧所饱和。污染、沉积物、海生物污损、海水流速等都是可能起重要作用。在深海区，氧含量变小，比表层低得多。在浅海腐蚀可能比海洋大气中更迅速。可能采用保护涂层和阴极保护