序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇金屬腐蝕與防護論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

我國石油、天然氣資源長距離輸送主要依靠埋地管道來實現(xiàn)，埋地輸油管道運輸方向不受限制，比公路、鐵路、水運等運輸方式安全、有效、運輸費用低，是目前最主要的油氣運輸方式。但埋地輸油管線大多以鋼管為主，長距離大口徑金屬管道埋入地下后必然要遭受嚴重的腐蝕。目前，國內(nèi)外埋地鋼質(zhì)管道廣泛采用陰極保護防護技術(shù)。

1、陰極保護技術(shù)

金屬發(fā)生腐蝕的實質(zhì)是金屬與周圍環(huán)境發(fā)生電化學反應(yīng)。金屬腐蝕時失去電子被氧化成為金屬陽離子。

腐蝕反應(yīng)的陽極反應(yīng)為：

陰極反應(yīng)為：

金屬電化學腐蝕必須具備的4個條件：（1）必須有陽極和陰極；（2）陽極和陰極之間必須存在電位差；（3）陽極和陰極處于有流動自由離子的同一電解質(zhì)中，；（4） 有電路連接。

根據(jù)金屬腐蝕原理，為減緩腐蝕，有效的途徑是減小或消除陰陽兩極間的電位差。實現(xiàn)陰極保護的方法主要有兩種。

1.1 外加電流陰極保護法

外加電流陰極保護法是將直流電源的負極連接到被保護的金屬，利用外加電流對金屬進行陰極極化（如圖1）[1]。

圖1 外加電流陰極保護原理示意圖

進行陰極保護時，用輔助陽極將保護電流傳遞給被保護金屬，被保護金屬在大地電池中成為陰極，表面只發(fā)生還原反應(yīng)，不發(fā)生氧化反應(yīng)，從而抑制被保護金屬的腐蝕。

1.2 犧牲陽極保護法

犧牲陽極保護法是在被保護金屬上連接一個如鎂陽極、鋅陽極或鋁陽極等電位更負的金屬作為陽極，使之與被保護金屬在電解質(zhì)溶液中形成大電池，連接的金屬作為陽極被腐蝕消耗掉，被保護的金屬則為陰極，進行陰極極化，降低腐蝕速率。 （如圖2）。

圖2犧牲陽極陰極保護原理示意圖

2、陰極保護基本原理

圖3陰極保護原理的極化圖

陰極保護原理用腐蝕電極的極化圖進行解釋。由圖3可看出，Ea為金屬腐蝕陽極初始電位，Ec為金屬腐蝕陰極初始電位。未通外電流前，陽極極化和陰極極化曲線交于點S，點S電位為腐蝕電池的自腐蝕電位Ecorr與自腐蝕電流Icorr。在腐蝕電流作用下，金屬表面陽極不斷發(fā)生腐蝕破壞。對金屬施加陰極電流進行陰極保護，金屬自腐蝕電位向下方移動，當金屬總電位負移到Ep，所需極化電流為Ic，Ic由兩部分組成，一部分是外加電流的（相當于 BC 線段），另一部分是陽極溶解產(chǎn)生的電流（相當于 AB 段）。如圖可見陽極溶解的電流小于Icorr，表明金屬得到保護。外加陰極電流繼續(xù)增大，則金屬電位變得更負。當金屬極化電位負移到陽極初始電位Ea時，腐蝕電流趨于零，則金屬完全保護，此時外加電流就是使金屬達到完全保護所需電流[2]。

3、陰極保護參數(shù)

3.1最小保護電位

最小保護電位是陰極保護時金屬表面得到完全保護時的電位。在實際生產(chǎn)中，為兼顧保護程度和保護效率，給出了一個保護電位范圍，允許金屬在保護電位下以不大的速度進行均勻腐蝕[3]。我國國家標準規(guī)定了不同類型金屬構(gòu)筑物在水中和埋地的保護電位范圍（見表1）。

3.2最小保護電流密度

在陰極保護中，當被保護結(jié)構(gòu)達到最小保護電位時，所對應(yīng)的保護電流密度稱最小保護電流密度。最小保護電流密度受金屬的表面狀態(tài)、環(huán)境條件及被保護金屬種類等多種因素的影響[4]。常見金屬構(gòu)件最小保護電流密度見表2。

4、埋地管道陰極保護技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1823年，英國學者Davy用鋅作為犧牲陽極來防止固定木船銅包皮的鐵螺釘?shù)母g，開始了現(xiàn)代腐蝕科學中陰極保護技術(shù)的研究。1890年，愛迪生嘗試用外加陰極電流保護船舶，然而，由于當時沒有合適的陽極材料和電源設(shè)備，他的設(shè)想未能成功。1902年，K.Cohen成功將外加直流電流應(yīng)用于陰極保護。1906年，Herbert Geppert建成了第一個管道陰極保護站，并于1908年3月27日申請了第一個有關(guān)外加電流陰極保護的德國專利[5]。如今，陰極保護技術(shù)經(jīng)過190多年的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于地下管道、埋地儲罐、艦船、碼頭海洋平臺等設(shè)施，是一項實用、有效、簡便、經(jīng)濟的金屬防蝕措施。

我國陰極保護技術(shù)發(fā)展得比較完備，但陰極保護檢測評價技術(shù)還比較落后，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：（1）測試方法落后，長輸管線管地電位測量，普遍采用埋設(shè)測試樁來測量，這種方法在測量過程中，存在著土壤及防護層IR 降的影響，因此，通過近參比或地表法測量的極化電位，并不是真實的管道保護電位，致使長輸管道局部管段實際上處于欠保護狀況。（2）在電位測量的準確性與完整性上都需要進一步提高，部分管道基 本人工測量，沒有自動通/斷電系統(tǒng)，測得的是通電電位，含有 IR 降，這不符合現(xiàn)行標準要求。在遙測方面，國內(nèi)也在大膽探索，但因路線和水平所限，進展緩慢。針對目前這些現(xiàn)狀，未來陰極護技術(shù)的發(fā)展大致朝以下幾個方向發(fā)展[6]：（1）實現(xiàn)陰極保護的計算機輔助設(shè)計、構(gòu)建保護系統(tǒng)數(shù)學模型，優(yōu)化保護參數(shù)實現(xiàn)對陰極保護效果的科學預(yù)測與評估。（2）開發(fā)研制對環(huán)境污染小、壽命長、穩(wěn)定性好、高性能輔助陽極材料；（3）輸出功率高、體積小、環(huán)保、節(jié)能的陰極保護系統(tǒng)電源的應(yīng)用；（4）建立陰極保護自檢測系統(tǒng)，以實現(xiàn)對陰極保護系統(tǒng)的遠程監(jiān)測與控制。

參考文獻：

[1] 嚴大凡， 翁勇基， 董少華. 油氣長輸管道風險評價與完整性管理[M]. 北京： 化學工業(yè)出版社， 2005. 45-53.

[2] 鄧津洋， 馬夏康， 引謝平.長輸管道安全[M]. 北京： 化學工業(yè)出版社， 2004. 68-69.

[3] 郭明. 陰極保護技術(shù)的研究與應(yīng)用[D]. 大慶石油學院碩士論文， 2006.8-13.

篇（2）

20世紀50年代前腐蝕的定義只局限于金屬腐蝕。從50年代以后，許多權(quán)威的腐蝕學者

或研究機構(gòu)傾向于把腐蝕的定義擴大到所有的材料。金屬及其合金至今仍然是最重要的結(jié)構(gòu)材料，所以金屬腐蝕還是最引人注意的問題之一。腐蝕給合金材料造成的直接損失巨大。有人統(tǒng)計每年全世界腐蝕報廢的金屬約一億噸,占年產(chǎn)量的20%～40%。估計全世界每年因腐蝕報廢的鋼鐵設(shè)備相當于年產(chǎn)量的30%。顯然，金屬構(gòu)件的毀壞，其價值遠比金屬材料的價值大的多；發(fā)達國家每年因腐蝕造成的經(jīng)濟損失約占國民生產(chǎn)總值的2-4%；美國每年因腐蝕要多消耗3.4%的能源；我國每年因腐蝕造成的經(jīng)濟損失至少達二百億。腐蝕的巨大危害不僅體現(xiàn)在經(jīng)濟損失上，它還會帶來慘重的人員傷亡、環(huán)境污染、資源浪費、阻礙新技術(shù)的發(fā)展、促進自然資源的損耗。

電鍍技術(shù)對解決材料的腐蝕具有重大作用。 電鍍在工業(yè)中的作用大致分為美觀裝飾、防護延壽、特殊功能等三大類其作用有： 1、 美化產(chǎn)品美觀，提升產(chǎn)品附加值

通過在基體表面電鍍一層金屬鍍膜，賦予產(chǎn)品表面金屬質(zhì)感、仿古色等多種精美金屬色，提高商品的附加值，在家居建材裝飾等行業(yè)廣泛應(yīng)用，如：門鎖、燈具、衛(wèi)浴、家居裝飾、工藝制品等。常見的鍍種有，鎳、鉻、仿金（黃銅）、黑鎳、金、銀等。 2、防護基體，延長產(chǎn)品壽命，節(jié)約金屬資源

防護性電鍍是電鍍加工工藝中主要的工藝種類之一。通過在基體表面鍍覆一層薄而致密的耐蝕鍍層或比基體電位負的陽極性鍍層，以達到保護基體、延長產(chǎn)品使用壽命的目的。在裝飾產(chǎn)品的同時也節(jié)約了資源。防護型鍍層廣泛應(yīng)用在汽車、輪船、機械等行業(yè)。如：汽車輪轂、摩托車檔泥板、機械配件、鋼構(gòu)等，代表工藝有多層鎳鉻、鋅、錫等。

3、使非金屬材料金屬化：塑料電鍍是此類工藝的代表。隨著塑料電鍍工藝的發(fā)展成熟，使得塑料等新材料工業(yè)得到了飛速發(fā)展，使得電子工業(yè)中的集成電路成為可能，推動了整個電子工業(yè)的發(fā)展，最具代表的就是PCB塑料電路板電鍍工藝。通過在塑料表面金屬化后鍍覆一層銅，再經(jīng)過電路刻蝕后形集成電鍍板?，F(xiàn)代的體積小，功能強大的電子產(chǎn)品均得益于此電鍍工藝。

二、國內(nèi)外電鍍技術(shù)研究現(xiàn)狀、水平及發(fā)展趨勢

目前，電鍍技術(shù)主要在裝飾、材料輕量化和異形結(jié)構(gòu)加工方面研究發(fā)展較為成熟。現(xiàn)代汽車、摩托車和自行車日趨輕量化且豪華美觀, 其塑料電鍍發(fā)揮了重要作用。建筑裝飾已是建筑物的重要組成部分。無論是從經(jīng)濟效益, 還是從提高建筑安全性能的角度來看, 采用輕質(zhì)非金屬材料制作建筑裝飾件都是十分有利的, 而材料的首選就是玻璃鋼(FRP)。在FRP無電鍍技術(shù)以前, 在建筑中就有多項應(yīng)用。減輕材料的重量，對建筑的安全性具有重要作用。塑料電鍍技術(shù)是首選。目前此技術(shù)已在建筑領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。

2007年12月14日，在北京航空航天大學如心學術(shù)會議廳，由北京電鍍學會組織召開了2007年下半年的電鍍新技術(shù)學術(shù)研討會。會議介紹了最近的研究成果，包括高性能貴金屬氧化物不溶性陽極、有機廢水電解處理、導(dǎo)電性納米電極、氫能利用、DSA的應(yīng)用以及鍍金、鍍銠技術(shù)等。

塑料電鍍是現(xiàn)代加工工藝中典型的新型材料和新工藝結(jié)合的技術(shù)。隨著21世紀高科技發(fā)展的需要，塑料電鍍在工程和功能方面還會大幅度擴展，一些新的電鍍技術(shù)將會應(yīng)運而生。如在陶瓷基上電鍍銅制作的電容器，對全塑封裝的小型變壓器的外封裝塑料進行電鍍來屏蔽電磁場，增強了變壓器的性能和壽命。塑料電鍍技術(shù)是值得表面處理界關(guān)注的技術(shù),尤其是塑料表面的直接電鍍, 綜合了非金屬材料和金屬材料兩方面的優(yōu)點, 只要設(shè)計人員對兩者的性能有足夠的了解, 充分加以利用, 就有可能制作出有特點的制品, 應(yīng)用前景廣闊。

三、電鍍技術(shù)研究理論依據(jù)、內(nèi)容和方法

電鍍指的是通過化學、物理手段在需要的材料表面鍍上保護材料，改變材料的性能。未來電鍍技術(shù)的發(fā)展在塑料、陶瓷方面研究前景廣闊。通常需要電鍍的材料為固態(tài)，被電鍍上的材料的有效成分在溶液中，通過外加電壓，使需電鍍的材料均勻析出在需要電鍍的材料表面。

通過理論計算需要電鍍材料的電勢，和所加的外加電壓，通過試驗，使需要的材料電鍍到使用材料上，從而改變材料的性能。

四、課題研究的過程

篇（3）

中圖分類號：TU279文獻標識碼： A

石油化工裝置中流體輸送是必不可少的，工藝管線是流體輸送的重要組成部分，其投資占總投資的比例相當高，所以做好工藝管線的防腐工作至關(guān)重要。

金屬腐蝕是金屬和周圍環(huán)境發(fā)生作用而被破壞的現(xiàn)象，它是一種自發(fā)進行的過程，給人類帶來的經(jīng)濟和社會危害極大。例如：金屬構(gòu)件在大氣中生銹，化工生產(chǎn)中 金屬設(shè)備與腐蝕性強的介質(zhì)接觸，尤其在高溫、高壓和高流速的條件下造成設(shè)備生銹，老化變形現(xiàn)象。

一、管道腐蝕控制的基本方法

管道腐蝕的控制方法應(yīng)根據(jù)腐蝕機理的不同和所處環(huán)境條件的不同采用相應(yīng)的腐蝕控制方法，其基本原則有以下幾方面：

1、選用在該管道具體運行條件下的適用鋼材和焊接工藝

2、選用管道防腐層及陽極保護的外防護措施

3、控制管輸流體的成分如凈化處理除去水以及酸性組分

4、使用緩蝕劑控制內(nèi)腐蝕

5、選用內(nèi)防腐涂層

6、建立腐蝕監(jiān)控和管理系統(tǒng)

二、常見管道防腐層的結(jié)構(gòu)及特點

防腐層 石油瀝青 熔結(jié)環(huán)氧粉末 3PE 聚乙烯膠粘帶

防腐材料 石油瀝青 環(huán)氧粉末 環(huán)氧粉末+高（低）密度聚乙烯 聚乙烯膠粘帶

防腐層結(jié)構(gòu) 石油瀝青+玻璃布+塑料薄膜（3-5層瀝青總厚度4-7mm） 環(huán)氧粉末熔結(jié)在管壁上涂層厚0.3~0.5mm 環(huán)氧粉末+膠黏劑+聚乙烯（擠壓）總厚度度2~4mm 底膠+防腐膠粘帶（內(nèi)帶）+保護膠粘帶（外帶）總厚度1~4mm

適用溫度 -20~70 -40~100 -40~70 -30~60

施工方法 人工或半機械化作業(yè) 靜電或等離子噴涂工廠機械化作業(yè)線分段預(yù)制現(xiàn)場熱收縮套補口 擠出成型法工廠機械化作業(yè)線分段預(yù)測現(xiàn)場熱收縮套補口 人工或機械化作業(yè)

優(yōu)缺點 機械強度和低溫韌性差，吸水率高，易受細菌腐蝕，施工流動性條件差但成本低目前國內(nèi)應(yīng)用廣泛 機械化性能和粘結(jié)性能強，耐陰極剝離及耐溫性對施工質(zhì)量要求高，成本低，損耗小 機械性能耐溫性及電絕緣性能強，其突出的優(yōu)點是耐磨對現(xiàn)場補口質(zhì)量要求較高，損耗小 防腐性可靠性高便于施工進度快對管材焊接部位的包覆質(zhì)量不易達標

根據(jù)圖表所示，在選擇防腐層時應(yīng)根據(jù)每一種防腐層的適用范圍，選擇能滿足管道沿線環(huán)境的防腐要求的防腐層，在此基礎(chǔ)上考慮施工方便，經(jīng)濟合理等因素通過技術(shù)經(jīng)濟綜合分析與評價確定最佳方案。

三、工藝管線腐蝕的表現(xiàn)特征

1、均勻腐蝕：整個表面腐蝕深度比較一致均勻的腐蝕又稱一般腐蝕或連續(xù)性腐蝕，在腐蝕中腐蝕發(fā)生在金屬的整個表面上，沿金屬表面均勻進行。

2、縫隙腐蝕（表面腐蝕深度不一致，呈斑點狀態(tài)）：金屬管道內(nèi)通入介質(zhì)如金屬與金屬或金屬與非金屬介質(zhì)處于滯流狀態(tài)，從而引起縫內(nèi)金屬的加速腐蝕。這種局部腐蝕稱為縫隙腐蝕。

3、點腐蝕腐蝕（集中在較小范圍，腐蝕深度較大也稱為孔腐蝕）：在金屬表面的局部地區(qū)出現(xiàn)向深處發(fā)展的腐蝕小孔，這些小孔有的孤立存在，有些則緊湊在一起看上去像一片粗糙的表面這種腐蝕叫做點腐蝕。

四、預(yù)防工藝管線腐蝕常用方法和措施

根據(jù)金屬腐蝕原理分析，可以對腐蝕性介質(zhì)的金屬材料及其制品采用各種不同的防腐蝕技術(shù)進行防腐蝕處理，只要措施得當就可以延長金屬制品的使用壽命，保證工藝設(shè)備的安全和順利進行，常用的防腐蝕技術(shù)和措施主要有下列幾類

1、合理選材：這是防止和控制設(shè)備腐蝕的普通和最有效的方法之一，管道的種類繁多，常用的有碳素鋼管，不銹鋼管以及塑料管等它們的工作壓力通過的介質(zhì)的性質(zhì)和溫度，敷設(shè)的條件，所處的環(huán)境都各不相同，為了延長管道的使用壽命，達到經(jīng)久耐用的目的，施工時要根據(jù)各種管材的腐蝕特性合理選用管材。

2、緩蝕劑法：管理內(nèi)壁用涂料防腐比較困難，常用的方法是在腐蝕介質(zhì)中添加能降低腐蝕速率的物質(zhì)也就是緩蝕劑法。根據(jù)化學組成，習慣上將緩蝕劑分為無極緩蝕劑和有機緩蝕劑兩大類。

A無極緩蝕劑：通常在中性介質(zhì)中使用無極緩蝕劑有NaNO2，K2Gr2O7、Na3PO4等，例如Ca(Hco3)2在堿性介質(zhì)中發(fā)生如下反應(yīng)：

Ca2++2Hco3-+2OH-=CaCo3+CO3+2H2o

生成的難溶碳酸鹽覆蓋于陽極表面成為具有保護性的薄膜，阻滯了陽極反應(yīng)，降低了金屬的腐蝕速率。

B 有機緩蝕劑：在酸性介質(zhì)中通常使用有機緩蝕劑，如動物膠，六次甲基四胺以及含氮，硫的有機物等有機緩蝕劑對金屬的緩蝕作用。一般認為是由吸附膜生成即金屬將緩蝕劑的離子或分子吸附在表面上形成一層難溶而腐蝕性介質(zhì)又很難透過的保護膜阻礙了氫離子的陰極反應(yīng)，因而減慢了腐蝕。

3、陰極保護法：陰極保護法就是被保護的金屬作為腐蝕電池的陰極或作為電解池的陰極而不受腐蝕。

犧牲陽極保護法：

陽極：Zn=Zn2++2e-

陰極：O2+H2O+4e=4OH-

4、外加電流保護法：取不溶性的電極為陰極把要保護的鋼鐵設(shè)備作為陰極，兩只都放在電解質(zhì)溶液里，接上外加直流電源，通電后，大量電子被強制流向被保護的鋼鐵設(shè)備中是鋼鐵表面生成負電荷的累計，金屬腐蝕產(chǎn)生的原電池電流就不能被輸送因而防止了鋼鐵的腐蝕。

參考文獻：

篇（4）

中圖分類號：K928.78文獻標識碼：A

1 緒 論

隨著公路橋梁的快速發(fā)展，公路鋼橋在橋梁界中所占的比例越來越大。鋼橋具有跨徑大、承載能力強、施工工期短、服役年限長等特點，被世界各國廣泛采用[1]。但是越來越多的剛橋梁身處濕熱、酸雨、鹽霧、工業(yè)大氣、海洋大氣等環(huán)境遭受著腐蝕，如何對鋼結(jié)構(gòu)進行有效的防腐蝕、確保其壽命長久已成為鋼橋梁設(shè)計和建造過程中的重要環(huán)節(jié)。

2 橋梁的腐蝕環(huán)境

2.1 大氣腐蝕

橋梁長期暴露在空氣中，由于空氣中的水分、氧氣和腐蝕介質(zhì)的化學和電化學作用而引起的金屬腐蝕現(xiàn)象稱為大氣腐蝕。大氣腐蝕的影響因素主要取決于大氣成分及空氣污染物、相對濕度、表面溫度、表金屬面狀態(tài)等。

2.2 水介質(zhì)腐蝕

一般情況下淡水的腐蝕性較低，但隨著工業(yè)廢物的排入，淡水的水質(zhì)也發(fā)生很多微小的變化，他們一定程度上會加速金屬的腐蝕。海水腐蝕通常按金屬與海水的接觸情況不同分為飛濺區(qū)、潮差區(qū)、全浸區(qū)和海泥區(qū)。

2.3 土壤腐蝕

金屬在土壤中的腐蝕，屬于自然狀態(tài)下的電化學腐蝕。土壤中金屬腐蝕主要受宏觀電池控制，宏觀電池腐蝕主要受陰陽極電極面積比和土壤電阻率的影響。

3 橋梁鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕形態(tài)

橋梁鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕形態(tài)多種多樣，可以分為均勻腐蝕和局部腐蝕。在局部腐蝕中，又可以細分多種形態(tài)。主要有均勻腐蝕、點蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕[2]。

3. 1 均勻腐蝕

均勻腐蝕是最常見的腐蝕形態(tài)，主要特征是腐蝕分布于整個金屬表面，并以相同的速度使金屬整體厚度減薄。

3. 2 點蝕

鋼材在適宜的環(huán)境介質(zhì)中，經(jīng)過一定時間大部分表面未受腐蝕，但在個別的點或微區(qū)內(nèi)，由于金屬的選擇性腐蝕而出現(xiàn)蝕孔或麻點，隨著時間的增加，蝕孔向縱深方向發(fā)展，這種腐蝕形態(tài)稱為點蝕。點蝕的產(chǎn)生一般是由于氯離子吸附在金屬表面膜中某些缺陷處引起的。

3. 3 電偶腐蝕

影響電偶腐蝕的因素有環(huán)境、介質(zhì)導(dǎo)電性、陰陽極的面積比等。在潮濕大氣中也會發(fā)生電偶腐蝕，濕度越大或大氣中含鹽分越多，則電偶腐蝕越快。

3. 4 縫隙腐蝕

縫隙腐蝕是因金屬與金屬、金屬與非金屬相連接時表面存在縫隙，在有腐蝕介質(zhì)存在時發(fā)生的局部腐蝕形態(tài)，主要發(fā)生在金屬鉚接、螺栓連接、螺釘接頭、非金屬材料的法蘭墊圈與金屬材料間等部位。

3. 5 應(yīng)力腐蝕

應(yīng)力腐蝕是指在一定環(huán)境中由于外加或本身殘余的應(yīng)力，加之腐蝕的作用，導(dǎo)致金屬的早期破裂現(xiàn)象。金屬應(yīng)力腐蝕破裂只在對應(yīng)力腐蝕敏感的合金上發(fā)生，純金屬極少產(chǎn)生。

4 鐵路鋼橋不同部位的腐蝕特性

4.1 鐵路鋼橋的桁梁結(jié)構(gòu)

跨海大橋受到海洋性氣體中氯離子的侵蝕，腐蝕環(huán)境最為惡劣。處于工業(yè)區(qū)和城市的橋梁，由于大氣環(huán)境很差，受到的腐蝕也很嚴重。鐵路鋼橋大多采用明橋面，列車垃圾及廢水對鐵路橋面的腐蝕產(chǎn)生最直接的影響。

4.2 鋼箱梁

懸索橋和斜拉索橋的鋼箱梁的外表面，主要發(fā)生大氣腐蝕。箱梁的內(nèi)部，通風很差，濕氣的聚集會引起涂層的起泡銹蝕等。

4.3 吊桿、系桿及纜索系統(tǒng)

橋梁的纜索系統(tǒng)主要指斜拉橋的斜拉索、懸索橋的主纜和吊索以及一些拱橋的吊索等。纜索系統(tǒng)處于高空之中，主要的腐蝕環(huán)境是大氣腐蝕。懸索橋拉索和主梁、立柱、索夾和索鞍等的結(jié)合處，通常也是最易受腐蝕的地方。

4.4 栓焊連接部位

高強螺栓連接部位應(yīng)力比較集中，較鋼梁大面積部位易積水和存留灰塵，易產(chǎn)生縫隙腐蝕等局部腐蝕。焊縫部位易出現(xiàn)缺陷，并且在焊接過程中產(chǎn)生的焊渣是由鐵的氧化物和無機鹽類等組成的多孔混雜體，極易吸收水汽和有害氣體，產(chǎn)生腐蝕，該部位的腐蝕屬焊縫腐蝕。

5 鋼橋的防腐措施

5.1 涂料保護

采用涂料來保護鋼鐵，就是要提高其腐蝕電位，由腐蝕陽極成為陰極，隔絕電解質(zhì)以免形成腐蝕電池。漆膜的耐腐蝕一個重要原因就是涂層作為一種高聚物薄膜，能夠不同程度地阻緩腐蝕因子水、氧和離子的透過，從而發(fā)揮防銹防腐蝕的作用。此外，涂層漆膜對腐蝕介質(zhì)的穩(wěn)定性，與底材的附著力以及相應(yīng)的機械性能對于涂層的防腐蝕性能都有著重要的影響。涂料對橋梁用鋼鐵的保護作用主要有三種，屏蔽作用、緩蝕作用和陰極保護作用。

5.2 陰極保護

陽極保護主要是對鋼鐵進行鈍化，保護其在強氧化性質(zhì)中不受腐蝕。陰極保護是使用鋼鐵成為陰極并極化，以減小、防止腐蝕可以分成犧牲陽極保護和外加電流保護。

犧牲陽極保護法，是采用一種比所要保護金屬的電位要負，即化學性質(zhì)更為活潑的金屬或合金，與被保護的金屬連接在一起，依靠該金屬或合金不斷的腐蝕犧牲掉所產(chǎn)生的電流使其他金屬獲得陰極極化而受到保護。外加電流陰極保護是由直流電源通過輔助陽極對被保護體施加保護電流，使被保護體成為陰極并極化，從而免受腐蝕的一種保護技術(shù)。

6橋梁熱噴涂長效防腐蝕技術(shù)

熱噴涂是依靠專用設(shè)備產(chǎn)生的熱源（火焰、電弧等），把金屬或非金屬固體材料加熱熔融或軟化，并利用熱源自身的動力或外加高速氣流霧化，使霧化的噴涂材料快速噴射到經(jīng)過預(yù)處理干凈的基體表面形成徐層過程[3]。這些噴涂層具有防腐蝕、耐磨、耐熱、抗氧化、絕緣、導(dǎo)電、屏蔽等性能，使基體材料本身不具備的性能得到合理的補償。

熱噴涂方法有很多種，最為常用的有火焰線材噴涂、火焰粉末噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂、激光噴涂等。

6.2.1 火焰噴涂防腐

火焰噴涂是以氧氣、乙炔氣燃燒火焰作為熱源，將鋅絲、鋁絲等加熱到熔融或高塑性狀態(tài)，在壓縮空氣高速氣流的泄引下，將熔融化的鋅、鋁霧化噴射到預(yù)先準備的噴砂表面形成涂層。但火焰噴涂生產(chǎn)效率低下，噴涂過程質(zhì)量控制不穩(wěn)定，噴涂層結(jié)合力低等問題逐漸暴露出來，作為熱噴涂長效防腐蝕技術(shù)有待用新技術(shù)來取代和完善。

6.2.2 電弧噴涂防腐

電弧噴涂是通過具有平直特性的電弧噴涂電源，使兩根分別帶有正、負電荷的金屬絲材連續(xù)被送到電弧噴槍端頭，在端部相接觸產(chǎn)生電弧熔化，熔融的高溫金屬液滴被壓縮空氣噴吹、霧化、噴涂至工件表面與基體形成結(jié)合良好的電弧噴涂層。

電弧噴涂層復(fù)合涂層防腐蝕失效基本順序是：有機封閉涂層老化失效后，電弧噴涂層以比較低的腐蝕速率進行自腐蝕，噴涂層厚度逐漸減薄至局部鋼鐵暴露時，開始對鋼鐵進行電化學陰極保護。因此，在電弧噴涂復(fù)合涂層的有機封閉涂層完全失效后，要每隔一定時間及時對封閉涂層進行維修，使得噴涂層一直處于完好狀態(tài)，從而可獲得相當長久耐腐蝕保護壽命，鋼鐵也根本不會發(fā)生腐蝕。

參考文獻

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中圖分類號：R142文獻標識碼： A

一、前言

油田硫化氫的腐蝕已經(jīng)對人們的生活造成了一定程度的破壞，如何對油田進行安全且合理的開采，已成為專業(yè)人士所重視的課題。

二、油田硫化氫腐蝕概況

油氣井開發(fā)過程中，從鉆桿到套管、油管、井口裝置、井下工具、輸氣管道，都存在不同情況的腐蝕。研究如何安全高效地防止硫化氫腐蝕成為勘探和開發(fā)硫化氫氣藏的一個重要課題。

1.對金屬的腐蝕

在絕大多數(shù)油田井腐蝕中，產(chǎn)出液含水量及其組成對腐蝕起著決定性作用。油田開發(fā)初期含水率較低，腐蝕并不嚴重。但隨著含水率的升高，井下管柱的腐蝕變得日益嚴重。

2.對水泥環(huán)的腐蝕

硫化氫能破壞水泥石的所有成分，水泥石所有水化產(chǎn)物都呈堿性，硫化氫與水泥石水化產(chǎn)物反應(yīng)生成CaS、FeS、Al2S3，硫化氫 含量大時生成Ca（HS）2，其中FeS、Al2S3等是沒有膠結(jié)性的物質(zhì)。如果水泥環(huán)耐硫化氫腐蝕，則可以阻擋硫化氫對套管的腐蝕。而溶于潮氣中的硫化氫腐蝕性更強。

三、防硫化氫完井工藝現(xiàn)狀

1.選擇耐腐蝕材質(zhì)

井下管柱、井下工具以及井口裝置,是油井生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備,若出現(xiàn)腐蝕破壞會危害油井安全生產(chǎn),不同腐蝕介質(zhì)對不同材質(zhì)的腐蝕程度存在很大差異,為了延長設(shè)備的使用壽命,保證生產(chǎn)和作業(yè)安全,節(jié)約成本,需要合理選擇材質(zhì)。井口裝置、井下工具及完井工具配套設(shè)備的材質(zhì)選用抗硫材質(zhì)；油套管可選用防硫或既抗硫化氫又抗CO2腐蝕的管材或內(nèi)襯油管；井下油管柱包括入井工具的連接,絲扣宜采用金屬對金屬密封扣。主要還是應(yīng)根據(jù)油井腐蝕環(huán)境,確定合適的管材。但在耐腐蝕的材質(zhì)選擇上還存在一些不足。

井口裝置、井下工具及完井工具配套設(shè)備的材質(zhì)選用抗硫材質(zhì),如使用35CrMo、13Cr、AISI4140(18-22Cr)等或合金鋼;油套管可選用防硫或既抗H2S又抗CO2腐蝕的管材或內(nèi)襯油管,在管柱結(jié)構(gòu)上,為保證井口安全、減緩套管、油管的腐蝕,一般多采用了封隔器完井。井下油管柱包括入井工具的連接,絲扣宜采用金屬對金屬密封扣,如FOX 、3SB等氣密封性較好的特殊密封扣,以保證氣密封性;根據(jù)安全開采期投資收益的高低選擇適當?shù)目沽蚬懿摹?/p>

2.涂層防腐

涂層在金屬表面形成一層牢固的薄膜,使金屬與腐蝕介質(zhì)和腐蝕環(huán)境隔離,從而達到防腐的目的。此方法簡便易行,因此在油田防腐中廣泛應(yīng)用。保護性涂層分為金屬涂層與非金屬涂層,大多數(shù)金屬涂層采用電鍍或熱鍍的方法實現(xiàn),非金屬涂層絕大多數(shù)是隔離性涂層,其主要作用是把金屬材料與腐蝕介質(zhì)隔開,非金屬涂層可分為無機涂層與有機涂層。

為獲得良好的涂層防腐效果,一方面金屬表面在敷涂層之前應(yīng)進行處理,達到一定要求;另外涂層材料應(yīng)具有必要的物理、化學性能,在金屬表面應(yīng)有較強的附著力;具有一定的機械強度,耐磨、耐撞擊、耐沖刷和具有一定疲勞強度;涂層對環(huán)境的溫度、濕度、酸堿度應(yīng)有一定的耐受性,從而具有優(yōu)良的防腐性能。使用防腐涂層可以極大提高油管的抗腐蝕性,目前由于油氣井作業(yè)的復(fù)雜性,涂層使用還存在較大的限制。

3.緩蝕劑保護技術(shù)

緩蝕劑是用于腐蝕環(huán)境中抑制金屬腐蝕的添加劑,又稱腐蝕抑制劑。主要是防止電化學失重腐蝕,對氫脆和硫化物應(yīng)力腐蝕破裂也有一定的減緩作用。使用緩蝕劑有以下明顯的優(yōu)點:基本上不改變腐蝕環(huán)境,就可獲得良好的防腐蝕效果;基本不增加設(shè)備投資,操作簡便,見效快;對于腐蝕環(huán)境的變化,可以通過相應(yīng)改變緩蝕劑的種類或濃度來保證防腐蝕效果;同一配方的緩蝕組分有時可以同時防止多種金屬在不同腐蝕環(huán)境中的腐蝕破壞。

4.電化學方法防腐

電化學保護就是利用外部電流使金屬電位發(fā)生改變從而達到減緩或防止金屬腐蝕的一種方法。保護法包括陰極保護和陽極保護。陰極保護主要是對套管柱的保護,對于超深井,需要進一步的探討。陽極保護法是通過控制電壓,使陽極電位達到鈍化電位,最終達到保護金屬的目的,陽極保護作為防腐措施在油氣田應(yīng)用較少

四、油田硫化氫腐蝕及防護重要性及危害

在鉆井作業(yè)中，硫化氫主要來自于地層。原始有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為石油和天然氣的過程中會產(chǎn)生硫化氫。硫化氫貯藏在地層中，當我們進行鉆井作業(yè)時將地層打開，地層內(nèi)的硫化氫氣體釋放出來，進入井眼內(nèi)，對井眼內(nèi)的鉆頭、鉆具和套管產(chǎn)生很強的腐蝕作用。同時硫化氫向上運移到達地面，如果沒有預(yù)防措施或突然發(fā)生?噴失控，大量硫化氫從井里噴出，勢必造成嚴重的災(zāi)難性事故。因此鉆井現(xiàn)場必須有硫化氫預(yù)警裝置，有預(yù)防設(shè)施，并且每一位現(xiàn)場職工都清楚硫化氫的危害性及緊急逃生路線，以防發(fā)生事故時，能夠快速離開危險區(qū)域，杜絕事故的發(fā)生。

硫化氫的職業(yè)危害大部分是由硫化氫對設(shè)備腐蝕造成泄漏而引發(fā)的，在鉆井作業(yè)中，硫化氫對油氣田設(shè)備的腐蝕主要包括電化學腐蝕和硫化物的腐蝕破裂。鉆具暴露在空氣中或在井內(nèi)鉆井液中，受到硫化氫的腐蝕，發(fā)生電化學反應(yīng)，放了出氫氣，滲入鋼材內(nèi)部，體積增大，在金屬內(nèi)部產(chǎn)生很大應(yīng)力，致使低強度鋼和軟鋼發(fā)生鼓泡，高強度鋼產(chǎn)生裂紋，使鋼材變脆，再受外力斷裂，產(chǎn)生“氫脆”現(xiàn)象。硫化氫腐蝕會造成鉆具發(fā)生氫脆斷裂而無法壓井，被迫完鉆。尤其在含硫油氣田鉆井中，硫化氫對油管、套管、鉆桿腐蝕比較嚴重，其中由于鉆桿受到拉、壓、擠、扭、沖等復(fù)雜載荷的作用，且工作環(huán)境十分惡劣，造成鉆桿的硫化氫腐蝕最為嚴重。

五、控制油田硫化氫腐蝕及防護的措施

目前，我國已開發(fā)的油氣田均不同程度含有硫化氫氣體，其中部分油氣田含量較高一些。由于現(xiàn)場員工對于其特性及危害性認識程度不高，再加之現(xiàn)場的管理和防范措施不到位，曾經(jīng)引發(fā)了多起硫化氫中毒事故，對職工的生命安全構(gòu)成了很大威脅。因此，為確保人身安全，杜絕硫化氫中毒事故的發(fā)生，加強防硫化氫中毒的這項工作就顯得越發(fā)重要。因此需要采取有效措施，做好防范工作

1.“培訓”：在上崗前首先要接受硫化氫防護技術(shù)的培訓。對可能接觸硫化氫氣體的所有作業(yè)人員應(yīng)經(jīng)過專門機構(gòu)的培訓，使其明確硫化氫的特性及其危害，明確硫化氫存在的地區(qū)應(yīng)采取的安全措施，以及推薦的應(yīng)急預(yù)案和急救程序。另外對于工作人員進行現(xiàn)有防護設(shè)備的使用和訓練，最終經(jīng)考試合格后，取得有資質(zhì)的機構(gòu)頒發(fā)的相應(yīng)證書后方可上崗。

2.“準入”：培訓考核合格取得上崗資質(zhì)才能夠進入含硫化氫現(xiàn)場。對于涉及接觸含硫化氫環(huán)境作業(yè)的本崗位人員和外來人員都要辦理準入手續(xù)。使其明確自身工作環(huán)境中的風險以及遇到該風險時應(yīng)該采取的安全措施以及推薦的應(yīng)急救護程序，從而最大限度的避免人身傷亡事件。

3.“防護”：在進入含硫化氫環(huán)境作業(yè)之前一定要采取防護措施。施工單位應(yīng)按規(guī)定為現(xiàn)場作業(yè)人員配備足夠數(shù)量的正壓式空氣呼吸器；并且要放在作業(yè)人員能迅速取用的方便位置。

4.“警示”：在可能遇有硫化氫的作業(yè)井場必須要在井場的入口處設(shè)置上明顯、清晰的警示標志。

5.“警報”：當空氣中硫化氫含量超過閾限值時，現(xiàn)場所有的監(jiān)測設(shè)備應(yīng)能自動報警。

6.“預(yù)案”：制定應(yīng)急預(yù)案，是保證作業(yè)安全進行的前提

在進入含硫化氫地區(qū)作業(yè)前做好應(yīng)急管理工作，制定一個切實可行、有效的應(yīng)急預(yù)案，是保證作業(yè)安全進行的前提。一旦作業(yè)場所內(nèi)有硫化氫氣體超標的情況，應(yīng)急預(yù)案將能夠控制現(xiàn)場事故的擴大，降低事故后果的嚴重程度，保證現(xiàn)場人員的生命健康。

六、油田硫化氫腐蝕及防護的發(fā)展方向

1.因為高酸性油氣田具有高壓、高含硫化氫以及高流速等惡劣的腐蝕環(huán)境。所以建立一整套高流速、高含硫化氫的試驗評價方法以及苛刻環(huán)境中油井管的腐蝕評價標準和規(guī)范十分必要。

2.由于緩蝕劑體系的復(fù)雜性,以往的研究集中在用電化學和表面分析探討緩蝕劑結(jié)構(gòu)參數(shù)與緩蝕性能的關(guān)系,而對用量子化學計算緩蝕劑與材料的相互作用研究甚少,將這3種方法結(jié)合,能建立更加完善的腐蝕控制機理模型。

3.面向工程的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊數(shù)學及灰色系統(tǒng)理論發(fā)展較快,已運用于腐蝕科學。用這些技術(shù)研究緩蝕劑,在預(yù)測緩蝕效率、模擬緩蝕現(xiàn)象和建立緩蝕模型方面有廣闊的前景。

4.油氣井中設(shè)備的局部腐蝕(點蝕、應(yīng)力腐蝕、氫致開裂等)也很嚴重,而對防止局部腐蝕的緩蝕劑研究相對較少。搞好衡鉆井，設(shè)計人員要弄清楚可能含硫的層位、深度、含硫量、地層壓力，在一次井控上做到衡鉆井。在施工過程中進行地層壓力監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)與設(shè)計有出入者立即告知設(shè)計單位并要求更改設(shè)計。保證全過程的衡鉆井，將硫化氫控制在地層內(nèi)。 在井筒內(nèi)消除硫化氫。在鉆井液中通過調(diào)整 pH 和使用硫化氫化學清除劑的方法，使硫化氫在井筒內(nèi)轉(zhuǎn)化為其他無毒物質(zhì)?；瘜W藥品用得越多,藥品間的適配越難。因此, 多功能緩蝕劑,而且應(yīng)多利用煉油副產(chǎn)品作為原料,降低成本,節(jié)約資源。

七、結(jié)束語

本文介紹了油田硫化氫的腐蝕原理和防護工藝的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，相信不久之后，就能夠進行危害相對減小的對含硫化氫的油田進行開采，而這一課題將會是我國油田開采的一大進展。

參考文獻：

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[2] 張書成; 呂江; 喬玉龍; 何涌; 賈浩民.雙筒式臥式分離器腐蝕機理及防護措施探討[J]石油和化工設(shè)備管道防腐技術(shù)與對策專題研討會文集2010-11-16

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1.引言

隨著經(jīng)濟全球化的發(fā)展及全球經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，人們對于陸地資源的開發(fā)力度越來越大。人類社會的發(fā)展面臨著資源危機的困擾。海洋面積約占全球面積的70%，其中蘊藏著豐富的礦產(chǎn)資源。按照海洋礦產(chǎn)資源形成的海洋環(huán)境和分布特征，從濱海淺海至深海大洋分布有：濱海砂礦、石油與天然氣、磷鈣土、多金屬軟泥、多金屬結(jié)核、富鈷結(jié)殼、熱液硫化物以及未來的替代新能源--天然氣水合物[1]。海洋中除了豐富的礦產(chǎn)資源外還擁有豐富的生物資源。據(jù)統(tǒng)計約有20多萬種生物生存在海洋中?？梢哉f海洋資源開發(fā)利用的程度和人類對于海洋資源的認識與開發(fā)的能力對于人類社會的未來的發(fā)展是至關(guān)重要的。

人們對于海洋開發(fā)與利用的，離不開開發(fā)海洋所需要利用的材料。我們將從海洋中提取出來的及專門用于海洋開發(fā)的各類特殊材料稱之為海洋材料[2]。在海洋資源開發(fā)與利用過程中，材料應(yīng)用的最主要破壞形式就是腐蝕，其中因海洋微生物影起的腐蝕約占海洋材料的70%到80%，每年因此種腐蝕而影起的損失高達上千億美元[3]。

所謂海洋微生物的腐蝕是指由各種各種微生物的生命活動而造成海洋環(huán)境中使用的各種材料的腐蝕過程統(tǒng)稱為微生物腐蝕（ Microbiologically influenced corrosion， MIC） 。附著于材料表面的微生物膜是誘發(fā)材料表面生物性腐蝕的重要因素， 微生物的附著是高度自發(fā)過程， 它幾乎可以導(dǎo)致所有材料的腐蝕[4]。從微生物腐蝕的機理上去徹底研究材料表面與微生物的相互作用對于提高材料的抗微生物腐蝕的是極其重要的。

2 微生物腐蝕

2.1 微生物腐蝕研究的發(fā)展歷史

1891年，蓋瑞特首次報告了微生物腐蝕的例子[5]。近20年后， 蓋恩斯首先發(fā)現(xiàn)了微生物腐蝕，他在地下埋設(shè)的鋼管腐蝕產(chǎn)物中提取出了鐵嘉氏桿菌， 并發(fā)現(xiàn)有大量的硫的存在， 這表明有腐蝕過程是有硫酸鹽還原菌的參與。荷蘭學者屈爾等在1934年，提出硫酸鹽還原菌參與金屬腐蝕中陰極氫去極化的理論，指出了硫酸鹽還原菌在金屬腐蝕中起到非常重要的作用。1949 年，Butlin 和Vernon給出了這個領(lǐng)域的一些經(jīng)典的基本概念。后來，劍橋的Postgate系統(tǒng)地研究了硫酸鹽還原菌的生理、生態(tài)和生化特征及營養(yǎng)需求，奠定了微生物腐蝕的理論基礎(chǔ)。20世紀60年代以來，歐洲各國及美國的許多學者都對微生物的腐蝕機理進行了大量的研究。但人們對于微生物腐蝕的認識還僅僅還處于對個別的微生物腐蝕失效事故的描述的階段。到80年代中期， 隨著環(huán)境掃描電鏡、原子力顯微和激光共焦顯微等表面分析技術(shù)的發(fā)展，人們可以測量到生物膜的厚度和組成成份， 使得精確確定微生物和腐蝕之間的空間關(guān)系成為可能， little等[4]綜述了各種環(huán)境、各行業(yè)存在的微生物腐蝕現(xiàn)象。Mansfeld等[6]介紹了各種電化學技術(shù)在微生物腐蝕研究中的應(yīng)用。此外還引進了微生物技術(shù)進行微生物腐蝕的研究。微生物腐蝕的研究也從失效事故的表面現(xiàn)象日益發(fā)展成為一門多領(lǐng)域的交叉學科。

2.2微生物膜

2.2.1微生物膜的形成過程及其影響因素

研究表明，材料表面浸入海水后，微生物就會迅速附著在上面，幾個小時之后就會生成一層生物膜。海水中的微生物以各種形式被運送到固體材料的表面，如在深海環(huán)境中，由于海水是相對靜止的，這時微生物是以沉積作用接觸到固體表面的。此外海洋微生物還會由于洋流的作用，自身的趨化性及布朗運動等方式吸附到材料的表面。付玉斌[7～8]研究了玻片、鋼片、防銹漆片、防污漆會由于微生物的群落的生長繁殖在材料表面形成一層由活的和片表面細菌粘膜中異養(yǎng)細菌的組成、數(shù)量和菌體形態(tài)。結(jié)果表明，附著細菌均是運動性很強的帶有鞭毛的細菌， 其中鞭毛在細菌附著過程中起著重要作用，此外還會由于微生物種類的不同以及材料表面的性質(zhì)不同都會對微生物吸附成膜過程產(chǎn)生影響。微生物吸附到材料表面之后，利用金屬表面吸附的一層有機分子，催化營養(yǎng)物的生物降解，以獲微生物自身繁殖所需的各種養(yǎng)分。無論微生物是以何種方式吸附到材料的表面，最終都會形成由活的死的細胞以及細胞外分泌物（Extracellular polymer substances 簡稱EPS）所構(gòu)成的生物膜。不同類型的附著菌種，不同類型的附著菌種互相接近，互相協(xié)作，形成混合菌群，最終導(dǎo)致生物膜的逐漸成熟。

2.2.2生物膜的的性質(zhì)

生物膜是一種凝膠相的物質(zhì)，其具有較好的親水性、粘彈性、通透性以及一定的吸附能力。由于細菌高聚物的存在，如丙酮酸或糖醛酸中的荷電基團等的存在，使得生物膜具有離子交換器的性質(zhì).在任何情況下，EPS都具有親水性， 因此生物膜賦于疏水表面以親水性質(zhì)，基體的表面性質(zhì)也就因此發(fā)生了變化。生物膜通常具有以下作用和特點：凝膠相的EPS使得微生物在其中生長繁殖的過程中，空間上是靠近于生長表面，各種菌具有固定的微同生現(xiàn)象存在，并且細菌的整個生長過程的空間位置的變換也是比較固定的。這樣就使得了覆蓋于材料表面的生物膜在垂直和水平方向的基質(zhì)濃度、pH值、氧濃度、代謝產(chǎn)物的濃度、溶解鹽濃度、有機物的濃度及無機物的濃度在空間上的不均分布。各處金屬/生物膜的界面電化學參數(shù)由此發(fā)生了變化，最終導(dǎo)致金屬腐蝕速率的加快或減慢和形態(tài)的各種變化。

2.3微生物腐蝕機理

不同種類的微生物在生物膜內(nèi)的代謝類型多種多樣， 微生物腐蝕的機理也多種多樣， 但歸結(jié)起來， 微生物腐蝕有以下幾種類型： （1）形成氧濃差電池；（2）微生物代謝過程中產(chǎn)生的各種酸（有機酸和無機酸）引起的腐蝕；（3） 局部厭氧環(huán)境的形成使得硫酸鹽還原菌活性增強，腐蝕增強；（4）微生物活動引起的生物礦化作用[9]。相應(yīng)地腐蝕機理如下：

2.3.1氧濃差電池的形成

生物膜內(nèi)的細菌群落由于自身的呼吸和發(fā)酵作用，導(dǎo)致生物膜內(nèi)形成氧氣濃度的梯度，除此之外由于微生物膜自身結(jié)構(gòu)的不規(guī)則不均勻性，腐蝕產(chǎn)物的局部堆積、EPS基質(zhì)阻礙了氧向材料表面的擴散等因素都會形成局部的濃度差電池，即氧濃度差電池。菌落區(qū)相對于周圍無菌群環(huán)境， 構(gòu)成原電池的陽極區(qū)，金屬發(fā)生溶解； 周圍無菌富氧區(qū)構(gòu)成原電池的陰極區(qū)，發(fā)生還原反應(yīng)， 從而導(dǎo)致腐蝕的發(fā)生。

另外一種情況是海藻和光合作用細菌利用光產(chǎn)生氧氣，積聚于生物膜內(nèi)。氧氣濃度加大，加速了陰極過程， 也就加快了腐蝕速度。海藻象其它細菌一樣， 無論光線強弱， 即使在黑暗中也呼吸， 將O2轉(zhuǎn)化成CO2。局部的呼吸作用/ 光合作用可形成氧濃差電池， 導(dǎo)致局部陰、陽極區(qū)的產(chǎn)生[10]

L. Hostis 等采用旋轉(zhuǎn)電極技術(shù)分析了金電極上天然海水生物膜內(nèi)氧擴散動力學[11]，氧濃差存在滿足了局部腐蝕。氧濃差存在滿足了局部腐蝕的初始條件腐蝕產(chǎn)物及代謝物沉積使局部腐蝕得以發(fā)展。

2.3.2 酸的產(chǎn)生

微生物腐蝕酸的產(chǎn)生多指有氧區(qū)好氧菌代謝產(chǎn)物無機酸（硫酸和硝酸）和各種有機酸的產(chǎn)生，其中硫氧化菌和硝化細菌是常見的好氧型產(chǎn)酸菌， 在新陳代謝過程中消耗介質(zhì)中的氧形成硫酸和硝酸。同時，由于這些反應(yīng)都是好氧反應(yīng)，因此材料表面也會形成類似鐵細菌的氧濃差電池腐蝕， 加速材料腐蝕進程。細菌代謝養(yǎng)份時，有機物會除去代謝過程產(chǎn)生的電子，在好氧菌中， 電子的最終接收者通常是氧， 有機物發(fā)酵時大多數(shù)異養(yǎng)細菌代謝分泌有機酸.酸的種類和數(shù)量依賴于微生物的類型和有效基層分子數(shù)。有機酸能可以使腐蝕發(fā)生趨勢轉(zhuǎn)變。如果酸性代謝物被困在微生物腐蝕的反應(yīng)界面時，對腐蝕影響將更加明顯。

2.3.3硫化物的產(chǎn)生

硫酸鹽還原菌（ Sulfate-Reducing Bacteria，SRB） 是一種 廣泛存在于土壤、海水、河水、地下管道以及油氣井等缺氧環(huán)境中的厭氧菌。它能利用金屬表面的有機物作為碳源， 并利用細菌生物膜內(nèi)的氫， 將硫酸鹽還原成硫化氫， 從還原反應(yīng)中獲得生存的能量。[12]局部無氧區(qū)厭氧菌代謝會生成破壞性極強的硫、硫化物、硫代硫酸鹽等物質(zhì)。關(guān)于SRB菌腐蝕研究報道很多，其腐蝕機制早在20世紀30年代Von Wolzogen Kuhr和Vander Vlugt就提出了氫化酶陰極去極化理論。SRB菌所引起的腐蝕是一系列電化學過程， 當形成的硫化物覆蓋在鋼鐵表面時，容易產(chǎn)生小孔腐蝕，并加速金屬的局部腐蝕。鄭強、李進[13]曾報道過硫酸鹽還原菌生物膜下銅合金的腐蝕行為， 發(fā)現(xiàn)SRB的存在使電極自腐蝕電位發(fā)生劇烈負移， 腐蝕電流密度顯著增大， 銅合金發(fā)生了嚴重點蝕。

2.3.4 生物礦化作用

微生物在金屬表面沉積無機物，或者選擇性的去除金屬基體中的合金元素的過程我們稱之為生物礦化作用。微生物作用沉積的礦物質(zhì)在熱力學、動力學上都與溶解的物質(zhì)保持平衡。金屬與沉積物間有相互的電子轉(zhuǎn)移過程，這種平衡影響了金屬的電位。金屬電位的改變可以導(dǎo)致惰性金屬腐蝕電位的升高，甚至接近點蝕電位，從而增強了金屬對點蝕的敏感性。無機沉積物不僅影響電化學腐蝕的熱力過程，同時還改變腐蝕過程和微生物氧化還原反應(yīng)間的電子轉(zhuǎn)移。生物礦化作用對于微生物的腐蝕影響已經(jīng)成為最近幾年人們研究的熱點。

結(jié)語

21世紀是海洋的世紀，世界各國都在積極努力推進自身海洋事業(yè)的發(fā)展，我國政府更是制定出了我國海洋戰(zhàn)略發(fā)展的規(guī)劃。我國在2010年8月26日成功對"蛟龍?zhí)?載人潛水器實現(xiàn)了3000米以下實驗。中國成為第五個掌握3500米以上大深度載人深潛技術(shù)的國家。這無疑是中國科技成果的驕傲，也是我國廣大科技工作者的驕傲。但是，面向海洋的進一步發(fā)展，我們所面臨的挑戰(zhàn)也是巨大的，這就要求我們廣大的科技工作者為此付出更為艱辛的工作。海洋耐微生物腐蝕材料的研發(fā)對于進軍海洋事業(yè)的發(fā)展是十分重要的，只有好的經(jīng)久耐用的材料才能經(jīng)得起我們在開發(fā)海洋過程中所以面臨的各種復(fù)雜的海洋環(huán)境的挑戰(zhàn)，才能讓我們在開發(fā)海洋的過程中更好的保護我們的美麗的海洋環(huán)境，才能真正造福于我們?nèi)祟愖陨硎聵I(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

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[4]Little B，Wagner P， Mansfeld F.An overview of Microbiologically influenced corrosion[J].Electrochemical Acta，1992

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[7]李會榮，付玉斌，李筠，在不同基質(zhì)表面微生物粘膜中海洋細菌的數(shù)量變化 [J].青島海洋大學學報， 1999

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[10]Little B， Wagner P， Mansfeld F.Microbiologically influenced corrosion of metals and alloys[ J] . Intern. Mater. Revi. ， 1991

篇（7）

中圖分類號：TM923.59 文獻標識碼：A

1 概述

碳鋼及低合金鋼壓力容器是煉廠裝置的主要組成部分，如果發(fā)生腐蝕破壞，將給煉廠帶來極大的經(jīng)濟損失，甚至發(fā)生安全事故。加氫脫酸裝置在生產(chǎn)過程中伴隨有大量硫化氫存在，尤其是在反應(yīng)器下游，由于生產(chǎn)需要硫化氫濃度高，在接近常溫的容器里，有水分存在的情況下硫化氫腐蝕性極強，對裝置容器的安全使用構(gòu)成嚴重威脅，因此為了抗硫化氫腐蝕延長容器安全使用壽命，加氫脫酸裝置部分容器在停工檢修階段，采用了熱噴涂鋁涂層技術(shù)來延緩硫化氫的腐蝕。

2 硫化氫的產(chǎn)生及腐蝕類型

在蒸餾產(chǎn)品中都含有一定量的硫化物（硫化物種類見表1），而加氫的原料正是蒸餾的產(chǎn)品，在對它們加工過程中硫化物分解產(chǎn)生具有活性的硫化氫，它對鋼鐵的腐蝕性極強。在加工的原料及產(chǎn)品中除了含硫化物雜質(zhì)外還含有氮化物、環(huán)烷酸、水等，它們相互影響，相互促進，不利于其硫化氫的有效應(yīng)用，導(dǎo)致其原材料加工過程中的麻煩，不利于其腐蝕環(huán)節(jié)的控制，導(dǎo)致了工作成本提升。在其工作過程中，由于其硫化氫的腐蝕作用，不能保證容器材質(zhì)的質(zhì)量的保障。在實際工作中， 影響其腐蝕破壞現(xiàn)象的因素是比較多的，其腐蝕破壞的形式也是比較多的，比如其坑蝕、全面腐蝕等。

表1

3 采用熱噴涂鋁技術(shù)依據(jù)和工藝過程

3.1 熱噴涂層技術(shù)應(yīng)用于防止金屬腐蝕已有多年歷史，現(xiàn)在隨著科技進步已 經(jīng)比較成熟。近幾年來國內(nèi)國外不斷有采用熱噴涂層技術(shù)防止硫化氫腐蝕的報道。我們根據(jù)《防止硫化氫應(yīng)力腐蝕的熱噴涂技術(shù)研究》（作者：王慕張秀英孫耀峰郝曉華張亦良，單位：北京工業(yè)大學）的論文結(jié)論知道，熱噴涂鋁涂層與鋼鐵基體具有較高的結(jié)合強度，完全能勝任條件較為惡劣且承受一定工作應(yīng)力或殘余應(yīng)力的石油設(shè)備。鋁涂層之所以具有較強的抗腐蝕能力，是由于鋁涂層在硫化氫腐蝕介質(zhì)環(huán)境下，保持自身的完整性，將腐蝕介質(zhì)與鋼鐵基體隔離，從而防止鋼鐵基體的一般全面腐蝕；鋁涂層也能夠一定程度上阻擋陰極反應(yīng)的氫進入鋼鐵基體，從而可以延緩氫鼓泡和氫誘發(fā)階梯裂紋；當鋼鐵基體的相關(guān)部分暴露時，由于其鋁涂層電位的影響，可以避免出現(xiàn)鋼鐵基體的腐蝕的現(xiàn)象，滿足實際工作的需要。

3.2.1 熱噴涂的定義

通過某種形式的熱源應(yīng)用，確保其金屬熱噴涂環(huán)節(jié)的優(yōu)化，這一環(huán)節(jié)的實現(xiàn)，離不開對其金屬噴涂材料的應(yīng)用，確保其熔融狀態(tài)的實現(xiàn)，促進其微?；?，這些微粒受到外部力的應(yīng)用，進行一定程度的速度沖擊，實現(xiàn)對基體表面的沉附，這就促進了金屬圖層的形成。為了促進實際工作的應(yīng)用，我們要進行其壓力容器基體材料表面的應(yīng)用，通過對其熱噴涂技術(shù)的應(yīng)用，保證其金屬保護涂層的形成，確保其耐腐性的提升。增強壓力容器的耐腐性能，延長使用壽命。

3.2.2 熱噴涂的技術(shù)優(yōu)點

為了滿足表面涂層系統(tǒng)的健全的需要，我們要進行其熱噴涂技術(shù)的應(yīng)用，由于該技術(shù)的自身的應(yīng)用優(yōu)勢，其得到了全社會范圍的普及，突破了對噴涂施工對象的自身尺寸的限制，突破了傳統(tǒng)的噴涂模式 的局限性。保證其內(nèi)部構(gòu)件的相關(guān)表面部分的有效噴涂。在噴涂過程中，由于其母材的受熱溫度的控制，其母性性能比較穩(wěn)定，其涂層厚度也可以得到一定程度的深化控制。其工藝簡單，較其他防腐措施效果好，成本低。

3.2.3 熱噴涂工藝過程

這次熱噴涂鋁涂層采用火焰噴涂法，工藝流程如表2。

（1）表面凈化環(huán)節(jié)

在噴涂工作開展之前，我們要進行噴涂準備工作的強化，保證其噴涂容器的內(nèi)表面的有效凈化，實現(xiàn)其表面的污垢、油污等的有效清理，保證其表面的有效清潔。清除油物通常用蒸汽吹掃，有時也可以用汽油或洗滌劑。

（2）表面粗化環(huán)節(jié)

我們也要進行其表面粗化模式的應(yīng)用，確保其噴砂模式的應(yīng)用，通過對其壓縮空氣環(huán)節(jié)的優(yōu)化，進行其相關(guān)噴砂裝置系統(tǒng)的健全，促進其相關(guān)容器表面的清潔粗化工作的開展，確保其噴砂材料的有效應(yīng)用，進行多角冷硬鑄鐵砂的應(yīng)用，實現(xiàn)對其硬度值的有效控制。比如其剛玉砂的應(yīng)用，確保其碰砂之后的容器表面粗糙度的有效控制，實現(xiàn)其粗化目的的深化，保證工件的實際操作環(huán)節(jié)的優(yōu)化，滿足實際工作的需要，進行其容器表面及其土層之間的結(jié)合強度的控制，促進其下序環(huán)節(jié)的穩(wěn)定運行，有助于該環(huán)節(jié)的表面粗化環(huán)節(jié)的穩(wěn)定發(fā)展。

（3）噴涂工作層優(yōu)化措施

為了滿足實際工作的需要，我們要用壓縮空氣將粘附在容器表面的碎砂粒吹凈。由于噴砂后的容器表面活性較強，容易發(fā)生污染和氧化，因此應(yīng)盡快進行噴涂。火焰噴涂的基本過程如下：使噴涂的鋁絲材料融化成液體或熔融狀態(tài)將液體或熔融狀態(tài)的鋁細化成微粒，軟化或融化的微粒鋁向前飛行，微粒在容器表面發(fā)生碰撞、變形、凝固和堆積，形成涂層。這四個過程是在極短的時間內(nèi)進行的，其中前兩個過程幾乎是同時進行的。

（4）涂層封孔環(huán)節(jié)

在日常工作過程中，我們可以得知，熱噴涂層存在微小孔隙，孔隙相互連接，有時可從表面延伸到容器基體，因而降低了涂層的保護作用，而熱噴涂層經(jīng)過封閉處理后，孔隙率降低，耐一般腐蝕的性能大大提高。噴涂層的孔隙可通過時效生成金屬鹽類封閉，或利用涂料，形成熱噴涂層加涂料封閉的復(fù)合涂層，使防護壽命成倍提高。

結(jié)語

腐蝕與防護是一對矛盾，腐蝕是自然的，我們不能從根本上抑制腐蝕，我們采取的熱噴涂鋁層防腐措施，只是減緩裝置容器的腐蝕，并不是阻止腐蝕，我們應(yīng)該認識到這一點，所以在停工檢修時要做好容器材質(zhì)探傷。

參考文獻

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【關(guān)鍵詞】機械密封腐蝕防護

機械密封出現(xiàn)故障的機會較多，比例較大，常見的損壞形式可分為腐蝕損壞、熱損壞和機械損壞三種，由于機械密封特殊的結(jié)構(gòu)形式和千差萬別的工作環(huán)境，其腐蝕形態(tài)也存在多樣性的特點。

1金屬環(huán)腐蝕

(1)表面均勻腐蝕。如果金屬環(huán)表面接觸腐蝕介質(zhì)，而金屬本身又不耐腐蝕，就會產(chǎn)生表面腐蝕，其現(xiàn)象是泄漏、早期磨損、破壞、發(fā)聲等。金屬表面均勻腐蝕有成膜和無膜兩種形態(tài)，無膜的金屬腐蝕很危險，腐蝕過程以一定的速度進行，這主要是選材錯誤造成的。成膜的腐蝕，其鈍化膜通常具有保護作用的特性，但金屬密封環(huán)所用材料，如不銹鋼、鈷、鉻合金等其表面的鈍化膜在端面摩擦中破壞，在缺氧條件下新膜很難生成，使電偶腐蝕加劇。

(2)應(yīng)力腐蝕破裂。金屬在腐蝕和拉應(yīng)力的同時作用下，首先在薄弱區(qū)產(chǎn)生裂縫，進而向縱深發(fā)展，產(chǎn)生破裂，稱為應(yīng)力腐蝕破裂。選用堆焊硬質(zhì)合金及鑄鐵、碳化鎢、碳化鈦等密封環(huán)，容易出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕破裂。密封環(huán)裂紋一般是徑向發(fā)散型的，可以是一條或多條。這些裂縫溝通了整個密封端面，加速了端面的磨損，使泄漏量增加。

根據(jù)斷裂力學的觀念，材料內(nèi)部原始裂紋尖端的應(yīng)力場強因子K1=yσ1a(y—系數(shù))。在開始時由于應(yīng)力σ1小于臨界應(yīng)力σc，a小于臨界裂紋σc，所以腐蝕作用時，由于原始裂紋a的腐蝕擴展，導(dǎo)致K1的增大。當經(jīng)過一段時間后a=σc及K1=K1c時，斷裂就發(fā)生了，只有當原始裂紋a足夠小，以致于K1＜K1c(應(yīng)力腐蝕破裂)時，材料不會發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂。①應(yīng)力的存在。如果堆焊或加工中，殘余應(yīng)力、旋轉(zhuǎn)離心力、摩擦熱應(yīng)力，引起金屬環(huán)應(yīng)力σ1大于a2c，應(yīng)力破壞就很難避免。②材料。金屬密封環(huán)材料強度、硬度指標越高，K1c越低，材料內(nèi)氣孔、夾渣、裂紋越多越長，越易發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂。一般K1(應(yīng)力腐蝕破裂)=(1/2-1/5)K1c，且隨材料強度級別的提高，K1(應(yīng)力腐蝕破裂)/K1c的比值下降。③磨損。構(gòu)件表面越光，應(yīng)力腐蝕破裂敏感性越低。端面磨損使金屬表面鈍化膜破壞，光潔度降低，促使應(yīng)力腐蝕破裂的發(fā)生。④介質(zhì)。應(yīng)力腐蝕破裂，只發(fā)生于一些特定的“材料—環(huán)境”體系。例如“奧氏體不銹鋼—cl”、“碳鋼—NO3”。⑤溫度。溫度越高，氫擴散越快，應(yīng)力腐蝕破裂加快。密封環(huán)端面劇烈摩擦，如果端面比壓過大，表面光潔度低，冷卻不夠，表面不好，摩擦熱則加速應(yīng)力腐蝕破裂的進行。

2非金屬環(huán)腐蝕

(1)石墨環(huán)的腐蝕用樹脂浸漬的不透性石墨環(huán)，它的腐蝕有三個原因：一是當端面過熱，溫度＞180℃時，浸漬的樹脂要析離石墨環(huán)，使環(huán)耐磨性下降；二是浸漬的樹脂若選擇不當，就會在介質(zhì)中發(fā)生化學變化，也使耐磨性下降；三是樹脂浸漬深度不夠，當磨去浸漬層后，耐磨性下降。所以密封冷卻系統(tǒng)的建立，選擇耐蝕的浸漬樹脂，采用高壓浸漬，增加浸漬深度是非常必要的。

(2)石墨環(huán)的氧化在氧化性的介質(zhì)中，端面在干摩擦或冷卻不良時，產(chǎn)生350-400℃的溫度能使石墨環(huán)與氧發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生CO2氣體，可使端面變粗糙，甚至破裂。非金屬環(huán)在化學介質(zhì)和應(yīng)力的同時作用下，也會破裂。

(3)聚四氟乙烯(F4)密封環(huán)的腐蝕。F4填充如玻璃纖維、石墨粉、金屬粉等以提高其耐溫性、耐磨性。填充F4環(huán)的腐蝕主要是指填充物的選擇性腐蝕、溶出或變質(zhì)破壞。例如在氫氟酸中，玻璃纖維分子熱腐蝕，所以填充何物應(yīng)視具體情況而定。

3輔助密封圈及其接觸部位的腐蝕

(1)輔助密封圈的腐蝕橡膠種類不同，其耐蝕性亦不同。由于橡膠的腐蝕、老化，其失效的橡膠遭腐蝕后表面變粗糙且失去彈性，容易斷裂。橡膠耐油性因品種而異，不耐油的橡膠易脹大、摩擦力增大，浮動性不好，使密封失效。橡膠與F4耐溫性差，硅橡膠耐溫性最好，可在200℃使用。

(2)與輔助密封圈接觸部位的腐蝕機械密封動環(huán)、軸套、靜環(huán)、靜環(huán)座，與橡膠或F4輔助密封圈接觸處沒有大的相對運動，該處液相對靜止易形成死角，給與之接觸的金屬軸套、動環(huán)、靜環(huán)座及密封體等造成了特種腐蝕，主要有縫隙腐蝕、摩振腐蝕、接觸腐蝕，三種腐蝕同時存在，交替進行，所以腐蝕面較寬、較深。觀察其表面深度在1-1.5倍密封圈直徑，蝕度不小于0.01mm時，密封泄漏就嚴重了。

4防護方法

篇（9）

研究性學習與傳統(tǒng)的接受性學習和訓練性學習相比，內(nèi)容注意體現(xiàn)專題性、綜合性、實踐性和開放性；形式注意體現(xiàn)學生的主體性、探索性、合作性。因此教師也由原來的傳道、授業(yè)解惑者變?yōu)閷W習的設(shè)計者、組織者、指導(dǎo)者，教師的角色變了，要求也高了。筆者結(jié)合研究性學習的實踐，談?wù)劷處煹摹叭摺弊饔谩?/p>

一、教師的設(shè)計者作用

1.設(shè)計疑問，激趣

由于研究性學習以學生為主體，主要是學生自主設(shè)計、自行修習、自主探索的，整個學習過程都需要學生全身心投入，如果缺乏對本學科知識的興趣，是不可能全身心投入，也不可能知難而進的。教師在教學中要設(shè)計問題，激趣。

例如：在學習《原電池原理及應(yīng)用》專題內(nèi)容時，通過介紹鋼鐵每年因腐蝕的數(shù)量約占金屬年產(chǎn)量的10%，全世界每年腐蝕的鋼鐵幾千萬噸。要想防止鋼鐵的腐蝕，就必須弄清楚鋼鐵腐蝕的原理是什么?通過這些實例激發(fā)學生去探索金屬腐蝕的成因及防護??原電池的原理及應(yīng)用。也可以設(shè)計讓學生去調(diào)查金屬的腐蝕狀況及防腐的措施，去激發(fā)學生探索原電池原理及應(yīng)用知識。通過以問激疑，以疑激趣，使學生產(chǎn)生追求化學科學的強烈動機和愿望，培養(yǎng)執(zhí)著探索、主動學習的精神。

2.創(chuàng)設(shè)有利于自主探索的氛圍

由于長期以來學生習慣于教師站在講臺上講，學生怕老師提問，在心里設(shè)置了心理防線，在這樣的課堂氣氛和心理氛圍中是無法進行研究性學習的。因此教師要走進學生，融洽與學生的關(guān)系，創(chuàng)設(shè)寬松的學習氛圍，消除學生的心理負擔，采用不用舉手，不用提名，自動回答問題的形式，鼓勵學生大膽發(fā)言，表達自已的觀點。

例如：學習氧化還原反應(yīng)中的有關(guān)概念，電離平衡有關(guān)概念時，鼓勵學生根據(jù)原理，能反映特征，給這些概念下定義或起名稱。在學習元素周期表時，鼓勵學生用紙牌給元素原子量，原子半徑、化學性質(zhì)、最外層電子數(shù)等規(guī)律分組，自已編制能體現(xiàn)出周期律的周期表。在這樣的課堂上，學生的思維活躍，主動探索的意識增強，師生關(guān)系融洽，教師以一位學習的參與者加入到研究性學習中，學生也能樂于接受了。

3.設(shè)計探究的情境，模擬研究的過程

研究性學習是由學生在一定情境中發(fā)現(xiàn)問題、選擇課題、設(shè)計方案的，通過主體的探索、研究求得問題解決，從而體驗和了解科學的探索過程，形成自主探究、創(chuàng)新的意識和習慣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，增長知識，積累和豐富直接經(jīng)驗的活動過程。經(jīng)歷探究過程，獲得理智和情感體驗，積累知識的方法是研究性學習關(guān)注的三個目標，而不在于學生真正地發(fā)現(xiàn)什么，創(chuàng)造什么。因此教師要設(shè)計有利于探究的情境，讓學生充當科學家，去經(jīng)歷科學的發(fā)現(xiàn)過程。

例如：學習《元素周期律、元素周期表》內(nèi)容時，通過介紹科學家探索元素周期律的過程，播放科學家發(fā)現(xiàn)“三元素組”、“八音律”以及門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期的錄相，然后設(shè)計讓學生觀察分析教材中給出的核外電子排布、原子半徑和化合價等數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題，形成假說，再尋求理論去解釋假說，從而得出結(jié)論，模擬科學家的發(fā)現(xiàn)過程與方法。

二、教師的組織者作用

1.教師是教學形式的組織者

班級授課制在我國有幾千年的歷史，以教師為中心的觀念在人們頭腦中根深蒂固。因此在實施以學生為中心的研究性學習中，教師要組織好課堂教學形式。要帶領(lǐng)學生走出校園，走進社會，去親身感受知識的來龍去脈，到生活實踐中了現(xiàn)問題，調(diào)查研究。用所學的化學知識解決生產(chǎn)生活中的問題。根據(jù)研究的內(nèi)容，依照學習者的性別、性格特點，組織好合作學習、合作研究的形式，注意培養(yǎng)學生協(xié)作精神。

2.教師是各類學術(shù)活動的組織者

在實施研究性學習過程中，有關(guān)的方法指導(dǎo)，解決實際問題所需的知識，中學教師不一定勝任，必要的時候要邀請、組織專家學者舉行學術(shù)講座、專家論壇等活動。組織好學生的學習經(jīng)驗交流會、學習成果評價會、開題、結(jié)題報告會等學術(shù)活動。

3.教師是活動場所的組織者

研究性學習形式多樣，在校內(nèi)要查閱資料、上網(wǎng)探索、動手實驗，在校外，要到工廠、社區(qū)、家庭調(diào)查，這些活動的場所都需要教師精心組織安排好，防止組織不當，浪費時間，影響效果。

三、教師的指導(dǎo)者作用

1.指導(dǎo)學生選題

研究性學習的選題一要注意與學生現(xiàn)有水平相一致，超越學生的現(xiàn)有水平，使所有學生能夠參與研究，能用現(xiàn)有知識解決問題，要指導(dǎo)學生選題小而實，避免大而全。二要指導(dǎo)學生到生活實踐中發(fā)現(xiàn)問題，以問題作為自已研究課題，才能使學生全身心地投入到課題的研究中。例如：針對一些工廠排放的廢液污染河流，提出的“城中河污染的調(diào)查與處理”課題。針對走私鹽中缺碘情況，提出“鹽中碘含量的測定”課題等。三要指導(dǎo)學生選擇的內(nèi)容應(yīng)該是學科領(lǐng)域中的核心知識，有一定的研究寬度，使研究的過程就是經(jīng)歷科學的探索過程，通過研究，對提高學生的理解能力和創(chuàng)造性思維能力具有重要的價值。例如：在學習氧化還原反應(yīng)時，先擇“氧化還原反應(yīng)知識的由來、發(fā)展與應(yīng)用”作為研究課題。在學習物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識時，選擇“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與質(zhì)關(guān)系的探索”作為研究課題等。

2.指導(dǎo)學生的研究方法

在研究學習過程中，教師要及時給學生方法指導(dǎo)，以幫助學生解決研究過程中發(fā)生的偏差和問題。首先是向?qū)W生進行普及研究方法的教育，使參與的學習者明確研究性學習常用的方法、步驟：確立課題，制定方案，搜集信息、資料，得出結(jié)論，撰寫論文、報告等。其次是對具體課題的調(diào)查內(nèi)容進行指導(dǎo)。如“城中河的污染調(diào)查及處理”的課題，要指導(dǎo)學生調(diào)查該河流的污染源有哪些?這些工廠排放的污水主要成分是什么?日排放量多少?根據(jù)污水成分的理化性質(zhì)如何消除污染等?在方法指導(dǎo)時要把指導(dǎo)的重點放在“指導(dǎo)方法，解答疑難”上，要留給學習者思考的空間，有利于學習者發(fā)揮主體作用。

3.指導(dǎo)學生撰寫報告、論文

篇（10）

中圖分類號：TU996文獻標識碼： A

一、前言

燃氣管道的檢測技術(shù)是的防燃氣管道腐蝕的常用外處理手段，主要是用于燃氣管道的腐蝕檢測的項目中。保證管道腐蝕檢測的質(zhì)量是整個燃氣管道項目管理的重要環(huán)節(jié)。下文將對燃氣管道的腐蝕和檢測技術(shù)進行分析。

二、燃氣管道的腐蝕檢測技術(shù)現(xiàn)狀

管道輸送作為燃氣輸送的一種主要方式 ，其在我國的燃氣輸送中得到廣泛的應(yīng)用 ，據(jù)不完全統(tǒng)計 ，我國已建成的石油和天然氣管道已超過 2 萬 km，擬建設(shè)的管道也有近萬公里。這么多的管道分布的地域極其廣闊 ，其所敷設(shè)的環(huán)境也具有十分復(fù)雜、位置相對隱蔽的特點 ，管道一旦發(fā)生失效破壞將難以被人所發(fā)覺 ，導(dǎo)致其泄漏將造成巨大的經(jīng)濟損失 ，同時還將對人身安全和環(huán)境等都造成及其嚴重的破壞。在燃氣管道泄漏事故中很大一部分是由于管道的腐蝕而導(dǎo)致的 ，主要包括管道內(nèi)腐蝕及管道外腐蝕兩種。其中 ，燃氣管道管外腐蝕是所有導(dǎo)致管道事故中最重要的誘因 ，同時對燃氣管道的破壞也極其嚴重。

三、燃氣管道腐蝕原因分類

金屬腐蝕是金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學、電化學或物理作用成為金屬化合物而受破壞的一種現(xiàn)象。 作為金屬，燃氣管道的腐蝕可分為電腐蝕和自然腐蝕。電腐蝕是指金屬與電解質(zhì)因發(fā)生電化學反應(yīng)而產(chǎn)生破壞的現(xiàn)象，往往是由于直流電體和電防腐設(shè)備泄漏電流引起的腐蝕。自然腐蝕則是除此之外在自然狀態(tài)下產(chǎn)生的腐蝕。

1、電腐蝕

電腐蝕往往表現(xiàn)為縫隙腐蝕和點腐蝕。燃氣管道一般是由螺栓、焊接等方式連接的，在這些連接件或焊接接頭缺陷處可能出現(xiàn)狹窄的縫隙，其縫寬(一般在 0.025~0.1 mm)足以使電解質(zhì)溶液進入，使縫內(nèi)金屬與縫外金屬構(gòu)成短路原電池，并且在縫內(nèi)發(fā)生強烈的局部腐蝕。點腐蝕是指腐蝕集中于金屬表面的局部區(qū)域范圍內(nèi)，并深入到金屬內(nèi)部的孔狀腐蝕形態(tài)，容易導(dǎo)致管道穿孔。

2、自然腐蝕

自然腐蝕包括化學腐蝕、應(yīng)力腐蝕、細菌腐蝕等。一般會使管道產(chǎn)生均勻的大面積銹斑及腐坑。

四、管道狀態(tài)檢測技術(shù)及裝備

一般說來,管道安全維護的方式可以分為主動維護、被動維護及全部更換3種川。主動維護即通過定期及不定期的檢測,了解在線管道的受損狀況,作出壽命預(yù)測,按安全規(guī)范主動而適時采取的維護措施;被動維護即發(fā)現(xiàn)泄漏或發(fā)生事故以后,立即組織力量趕赴現(xiàn)場搶修、搶換、搶險,以恢復(fù)管道運行,阻止事態(tài)擴大;全部更換即對于已使用了若干年的管道,為避免發(fā)生事故,全部更換成新管道。根據(jù)國外的統(tǒng)計，主動維護是管道管理的理想狀維護措施主動維護被動維護全部更換態(tài),而要實現(xiàn)主動維護,管道檢測是其基本前提。傳統(tǒng)的管道在線檢測均采用管外抽樣檢測,即將被測管道按一定抽樣間隔開挖后,以手工接觸法逐點進行檢測。這種方法費工費時,成本高、周期長,由于不能進行全面檢測,故難以保證缺陷不漏檢;而且還不適于檢測公路、鐵路、海洋等區(qū)域下的管道,因此用于管內(nèi)檢測的機器人便應(yīng)運而生。

管內(nèi)檢測機器人是在管內(nèi)極限環(huán)境中順利運動的機電一體化裝置,它可以攜帶各種檢測設(shè)備同步前進,在操作人員的遠距離控制下完成管道缺陷檢測作業(yè)。目前已研制的管道內(nèi)檢測機器人根據(jù)不同的特征可分為很多類型。如按功能可為測厚機器人、測徑機器人、焊接管道機器人等;按行走方式可分為輪式、履帶式、足式、振動式和蠕動式管道機器人等;按檢測手段可將其分為漏磁、超聲波、聲發(fā)射、渦流和攝像檢測機器人等;按驅(qū)動方式可分為自主驅(qū)動機器人和介質(zhì)差壓驅(qū)動機器人等。其中,介質(zhì)差壓驅(qū)動機器人具有實用性好、行走距離長、所需動力源方便、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點,特別適用于油氣管道的檢測。

然而,在國際上,直到目前管道檢測機器人技術(shù)還屬于壟斷技術(shù),美、英、法、德日、挪威等國研制的管道機器人處于世界領(lǐng)先地位,他們的產(chǎn)品已實用化、商品化。但他們的技術(shù)嚴密封鎖,處于絕對保密狀態(tài)。一般不出售產(chǎn)品和技術(shù),只提供在線檢測服務(wù),收取高昂的服務(wù)費用。在國內(nèi),管道檢測機器人的研究還處于起步階段,雖然有一些成果,但還有許多問題沒有解決,離工程應(yīng)用還有不小的距離。因此,必須下大力進行研究,以開發(fā)新型的擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的管道檢測裝備,提升管道檢測技術(shù)及手段,使管道檢測及管理規(guī)范化,并逐步實現(xiàn)由被動維護向主動維護的轉(zhuǎn)化。

五、燃氣管道腐蝕的檢測方法

現(xiàn)在的燃氣管道敷設(shè)中,埋地鋼制管道的外腐蝕保護一般由絕緣層和陰極保護組成的防護系統(tǒng)來承擔。通過對陰極保護系統(tǒng)進行檢測?？梢耘袛喙艿婪栏瘜拥膿p壞程度,從而得到管道受腐蝕的情況。

1 、標準管/地電位法

標準管/地電位法是利用數(shù)字萬用表測試接地硫酸銅電極與管道上的 CP 電位, 通過電位的分布,間接評定涂層的質(zhì)量狀況。這種方法能快速測量管線的陰極保護電位, 但它測試的數(shù)據(jù)受許多因素的制約, 經(jīng)常會漏檢和誤判, 而且它不能確定缺陷大小、位置以及防腐保溫層的剝離。

2 、密間歇電位法

此法與標準管/地電位類似,可以說是標準管/地電位的加密測試。該法能測定 CP 系統(tǒng)的效果, 間接反映防腐保溫層狀況, 并能判斷缺陷的嚴重性, 自動采集數(shù)據(jù)。但此法的測試數(shù)據(jù)受許多因素的制約, 不能確定缺陷大小、位置以及防腐保溫層的剝離。

3、 直流電壓梯度法

此法在管道上加載直流信號,用測量管道防腐層破損裸漏點和土壤之間存在的電壓梯度, 來判別防腐層的缺陷。該方法能準確地檢測出防腐層的破損位置, 亦可估算缺陷大小, 并通過 IR%判定缺陷的嚴重程度。但該方法在沒有陰極保護的管道上不能使用, 需要大量的原始數(shù)據(jù), 對土壤的含水量要求也較高, 同時雜散電流、土壤電阻率等環(huán)境因素會引起測量誤差。

4、 電位梯度法

此法在管道加載交流信號。當交變信號經(jīng)過管道防腐層的破損點處時會流失到土壤中, 因而電流密度隨著遠離破損點的距離而減小, 在破損點的上方形成了一個交流電壓梯度, 通過電壓梯度即接受信號的強弱來判定防腐層的破損點。此法能識別破損點大小, 微小漏點也能測到, 但不能指示缺陷的嚴重程度、CP 效率和防腐層剝離,而且易受外界電流的干擾, 對操作者的技能要求較高, 還經(jīng)常給出不存在的缺陷信息。同時, 水泥或瀝青地面接地難。

5 、多頻管中電流法

該法用發(fā)射機向管道發(fā)射某一頻率的信號電流, 管道外防腐層破損或老化處會有電流流失, 管道周圍磁場的強度就會減弱, 通過磁場強度的強弱來判斷缺陷的存在。這種方法可對破損點進行定位, 受地面環(huán)境影響較小, 但測量結(jié)果不直觀, 不能測量 CP 效率, 不能測量防腐層剝離, 易受外界電流的干擾, 且需預(yù)先獲得一些參數(shù), 如管體的電阻、防腐層的電容率等。

6 、變頻- 選頻法

該方法是在管道上加載交流信號, 通過管道上的標樁檢測同一頻率的信號, 同步改變發(fā)、收頻率直到接收功率是發(fā)射功率的 5%以下即可認為“信號損耗殆盡”, 然后利用兩標樁之間管體長度和直徑、管壁厚度、土壤特性阻抗等有關(guān)參數(shù)計算標樁之間防腐保溫層的漏電阻。此法測出的是某一段內(nèi)平均漏電阻, 可評價整條管道防腐層的綜合保護性能, 受地面環(huán)境影響較小。但此法不能檢測出具體的破損點位置, 計算結(jié)果中人為因素多,誤差大, 尤其是對于公用燃氣管道, 其線傳輸理論模型在管路復(fù)雜的情況下難以適應(yīng), 不能有效地判斷破損點位置。

六、結(jié)束語

總之，在整個城市燃氣管道防腐與檢測的過程中，要重視防腐檢測設(shè)計中的每一個環(huán)節(jié)，預(yù)防檢測防腐過程的不徹底的發(fā)生，保證防腐檢測設(shè)計的規(guī)范性，使整個防腐檢測過程質(zhì)量得到保證。

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