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关键词：金属腐蚀 灰色关联度 因子分析 因子
一、腐蚀现状
据有关专家介绍，全球每1分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈。目前我国由于金属材料和周围环境发生化学或电化学反应所带来的腐蚀损失每年大约5000亿人民币，约占我国国民生产总值的6%左右[4]。
近年来，石化行业大量进口高硫重质原油，在拓展原油采购渠道、提高原油加工量、降低原油成本和提高经济效益等方面起到了重要的作用，但是大量加工高硫重质原油，也使石化行业中金属设备的腐蚀日趋严重，因此搞清金属腐蚀的机理，制定合理的防护措施，对于确保金属构件安全长周期运行具有十分重要的意义[4]。
二、灰色关联度分析
1.序列选择
1.因子分析的基本方法
1.1因子提取
通过分析原始变量之间的相互关系，从中提取出数量较少的因子。提取方法是利用样本数据得到因子载荷矩阵。利用因子载荷矩阵求解变量相关矩阵的特征值，根据特征值的大小确定因子数量。
1.2因子旋转
因子分析的以这个重要的目的在于对原始变量进行综合评价。利用因子分析提取得到的结果虽然保证了因子的正交性，也就是因子之间不相关，但因子对变量的解释能力较弱，不易解释和命名。这时可以通过对因子模型的旋转变换，使公共因子的载荷系数更接近1或者接近0，通过这种方法得到的公共因子对变量的命名和解释将变得更加容易。
1.3计算因子得分
四、结论与建议
从计算分析结果能够看出该油田的腐蚀主因素是温度、pH值、Cl-、HCO3-和Ca2+四个影响因素，在腐蚀的防治中要对这几个重点影响因素进行预防。通过运用不同数学方法对数据进行分析，从不同的角度得出了相近的结果，两种方法相互进行了验证，保证了结论的正确性。
结合灰色关联理论和因子分析两种分析方法得出灰关联因子分析法，该方法综合了两种方法的优点，一方面可以将不明确的内部关系明显化，另一方面又能够将众多的因素进行整合。灰关联因子分析计算理论简单，得出的分析结果具有系统性，能够反应出金属腐蚀因素的主次关系。
参考文献
[1]张红兵，贾来喜，李潞.SPSS宝典[M].电子工业出版社北京.2007.2.
[2]于秀林，任学松.多元统计分析[M].中国统计出版时北京.1995.5.
[3]于倩秀.陆梁油田生产系统腐蚀规律实验研究及腐蚀速率预测技术[D].成都：西南石油大学[硕士论文]，2006.5.
一、选题的背景、意义及目的
20世纪50年代前腐蚀的定义只局限于金属腐蚀。从50年代以后，许多权威的腐蚀学者
或研究机构倾向于把腐蚀的定义扩大到所有的材料。金属及其合金至今仍然是最重要的结构材料，所以金属腐蚀还是最引人注意的问题之一。腐蚀给合金材料造成的直接损失巨大。有人统计每年全世界腐蚀报废的金属约一亿吨,占年产量的20%～40%。估计全世界每年因腐蚀报废的钢铁设备相当于年产量的30%。显然，金属构件的毁坏，其价值远比金属材料的价值大的多；发达国家每年因腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的2-4%；美国每年因腐蚀要多消耗3.4%的能源；我国每年因腐蚀造成的经济损失至少达二百亿。腐蚀的巨大危害不仅体现在经济损失上，它还会带来惨重的人员伤亡、环境污染、资源浪费、阻碍新技术的发展、促进自然资源的损耗。
电镀技术对解决材料的腐蚀具有重大作用。 电镀在工业中的作用大致分为美观装饰、防护延寿、特殊功能等三大类其作用有： 1、 美化产品美观，提升产品附加值
通过在基体表面电镀一层金属镀膜，赋予产品表面金属质感、仿古色等多种精美金属色，提高商品的附加值，在家居建材装饰等行业广泛应用，如：门锁、灯具、卫浴、家居装饰、工艺制品等。常见的镀种有，镍、铬、仿金（黄铜）、黑镍、金、银等。 2、防护基体，延长产品寿命，节约金属资源
防护性电镀是电镀加工工艺中主要的工艺种类之一。通过在基体表面镀覆一层薄而致密的耐蚀镀层或比基体电位负的阳极性镀层，以达到保护基体、延长产品使用寿命的目的。在装饰产品的同时也节约了资源。防护型镀层广泛应用在汽车、轮船、机械等行业。如：汽车轮毂、摩托车档泥板、机械配件、钢构等，代表工艺有多层镍铬、锌、锡等。
3、使非金属材料金属化：塑料电镀是此类工艺的代表。随着塑料电镀工艺的发展成熟，使得塑料等新材料工业得到了飞速发展，使得电子工业中的集成电路成为可能，推动了整个电子工业的发展，最具代表的就是PCB塑料电路板电镀工艺。通过在塑料表面金属化后镀覆一层铜，再经过电路刻蚀后形集成电镀板。现代的体积小，功能强大的电子产品均得益于此电镀工艺。
二、国内外电镀技术研究现状、水平及发展趋势
目前，电镀技术主要在装饰、材料轻量化和异形结构加工方面研究发展较为成熟。现代汽车、摩托车和自行车日趋轻量化且豪华美观, 其塑料电镀发挥了重要作用。建筑装饰已是建筑物的重要组成部分。无论是从经济效益, 还是从提高建筑安全性能的角度来看, 采用轻质非金属材料制作建筑装饰件都是十分有利的, 而材料的首选就是玻璃钢(FRP)。在FRP无电镀技术以前, 在建筑中就有多项应用。减轻材料的重量，对建筑的安全性具有重要作用。塑料电镀技术是首选。目前此技术已在建筑领域发挥巨大作用。
2007年12月14日，在北京航空航天大学如心学术会议厅，由北京电镀学会组织召开了2007年下半年的电镀新技术学术研讨会。会议介绍了最近的研究成果，包括高性能贵金属氧化物不溶性阳极、有机废水电解处理、导电性纳米电极、氢能利用、DSA的应用以及镀金、镀铑技术等。
塑料电镀是现代加工工艺中典型的新型材料和新工艺结合的技术。随着21世纪高科技发展的需要，塑料电镀在工程和功能方面还会大幅度扩展，一些新的电镀技术将会应运而生。如在陶瓷基上电镀铜制作的电容器，对全塑封装的小型变压器的外封装塑料进行电镀来屏蔽电磁场，增强了变压器的性能和寿命。塑料电镀技术是值得表面处理界关注的技术,尤其是塑料表面的直接电镀, 综合了非金属材料和金属材料两方面的优点, 只要设计人员对两者的性能有足够的了解, 充分加以利用, 就有可能制作出有特点的制品, 应用前景广阔。
三、电镀技术研究理论依据、内容和方法
电镀指的是通过化学、物理手段在需要的材料表面镀上保护材料，改变材料的性能。未来电镀技术的发展在塑料、陶瓷方面研究前景广阔。通常需要电镀的材料为固态，被电镀上的材料的有效成分在溶液中，通过外加电压，使需电镀的材料均匀析出在需要电镀的材料表面。
通过理论计算需要电镀材料的电势，和所加的外加电压，通过试验，使需要的材料电镀到使用材料上，从而改变材料的性能。
四、课题研究的过程
通过在网络、图书馆收集有关电镀的资料，对目前电镀技术研究的现状和同领域研究观点的差别，提出自己的观点。根据实际情况，安排收集资料、整理资料、总结资料的时间。规划出写论文的步骤。主要的是每一阶段研究的时间作出明显设定。保证研究过程环环紧扣，有条不紊，循序渐进。
关键词：管板式换热器 腐蚀泄漏 防护措施
换热器是化工生产过程中的重要设备,约占建厂投资费用的20%,占工艺设备总重量的40%。在生产运行过程中由于腐蚀、冲刷等作用,使换热器遭到破坏,使用寿命缩短,造成巨大的经济损失。因此,解决好化工换热器的腐蚀问题,可以带来巨大的经济效益。
一、LDPE固定管板式换热器的泄漏原因—腐蚀
在工业生产中，换热设备的主要作用是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺流程的指标，以满足工业流程上的需要。但是换热器的腐蚀问题严重影响了换热设备的质量，其中主要的腐蚀有：氧腐蚀，冲刷腐蚀以及由于生产工况处于高温高压下，振动加速了腐蚀的速率。
1.换热器几种常见的腐蚀破坏类型
1.1接触腐蚀
两种电位不同的金属或合金互相接触,并浸于电解质溶解质溶液中,它们之间就有电流通过,电位正的金属腐蚀速度降低,电位负的金属腐蚀速度增加。
1.2孔蚀
集中在金属表面个别小点上深度较大的腐蚀称为孔蚀,或称小孔腐蚀、点蚀。
1.3缝隙腐蚀 在金属表面的缝隙和被覆盖的部位会产生剧烈的缝隙腐蚀。
1.4冲刷腐蚀 冲刷腐蚀是由于介质和金属表面之间的相对运动而使腐蚀过程加速的一种腐蚀。
2.冷却介质对金属腐蚀的影响
工业上使用最多的冷却介质是各种天然水。影响金属腐蚀的因素很多,主要的几个因素及其对几种常用金属的影响:
2.1溶解氧
水中的溶解氧是参加阴极过程的氧化剂,因此它一般促进腐蚀。当水中氧的浓度不均匀时,将形成氧的浓差电池,造成局部腐蚀。对碳钢、低合金钢、铜合金和某些牌号的不锈钢而言,熔解氧是影响它们在水中腐蚀行为的最重要因素。
2.2其他溶解气体
在水中无氧时CO2将导致铜和钢的腐蚀,但不促进铝的腐蚀。微量的氨腐蚀铜合金,但对铝和钢没有影响。H2S促进铜和钢的腐蚀,但对铝无影响。SO2降低了水的pH值,增加了水对金属的腐蚀性。
2.3硬度
一般说来,淡水的硬度增高对铜、锌、铅和钢等金属的腐蚀减小。非常软的水腐蚀性很强,在这种水中,不宜用铜、铅、锌。相反,铅在软水中耐蚀,在硬度高的水中产生孔蚀。
2.4离子的影响
氯离子可以破坏不锈钢等钝化金属的表面,诱发孔蚀或SCC。
二、腐蚀产生的机理
腐蚀污垢的形成机理腐蚀污垢的形成是由换热面上腐蚀产生的污秽物质和污秽物质被流体冲击而剥离两种现象叠加的结果。腐蚀污垢的电化学机理腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类,而换热器表面的腐蚀就属于电化学腐蚀。腐蚀在阳极和阴极上涉及了两个同时的电化学反应。
1.介质中存在氧化性物质，氧气和氢离子，构成吸氧和析氢腐蚀（这是根本原因）：
阳极反应：Fe-2eFe2+
阴极反应：O2+2H2O+4e4OH-2H+2eH2
2.钛与碳钢构成电偶，固相侧电阻太小，同时构成大阴极/小阳极不利面积比（腐蚀速度增加与Ac/Aa比值成正比，这是过快加速穿孔的主要原因）；
3.介质侧同样由于运行原因，造成出现液相，且电阻太小（这是腐蚀时的离子通道）。
4.结论
4.1注水量小，初凝区位于空冷器回弯管附近；
4.2原油电脱盐开得不正常，造成脱后含盐升高；
4.3中和剂注量不足；
4.4电偶腐蚀起加速作用。
三、如何在现代石化生产中采用先进技术避免腐蚀的产生
在富氢环境中高温硫化物腐蚀特性较为复杂，在氢的促进下，硫化氢可以加速对金属的腐蚀。这是因为在富氢气氛中，氢作为间隙型质子能够不断地侵入硫化物腐蚀层中，造成垢层疏松多孔，破坏了硫化氢腐蚀膜的保护作用，使金属原子和硫化氢介质得以互相扩散渗透，从而引起硫化氢的腐蚀不断地进行。影响高温硫化氢腐蚀的主要因素是温度和H2S浓度，其腐蚀速度一般随着温度的升高而增加，干的硫化氢气体在200~250℃以下对钢的腐蚀甚微。研究表明，H2-H2S体系中，当H2S的分压在3.43~343kPa,操作温度大于316℃时，硫化氢的腐蚀加剧，一般的铬钼钢不能满足要求。那么应该如何在现代石化生产中采用先进技术避免腐蚀的产生呢？
1.采用能耐介质腐蚀的金属和非金属材料。
1.1首先是能耐住介质腐蚀的金属材料
这里说的介质主要是以水为主，应该说双相不锈钢在常温下抗水腐蚀能力远好于奥氏体不锈钢；其金属活性如果比氢的活性弱，一般能耐酸腐蚀。如铜、金、银等。
1.2其次是能耐住介质腐蚀的非金属材料
这个主要是陶瓷方面，因为大部分陶瓷都能耐介质腐蚀有机方面；如果有机物表现为酸性或弱酸性，一般能耐住介质。
2.采取有效的防腐蚀措施
2.1防腐涂层
在换热器与腐蚀介质接触表面，覆盖一层耐腐蚀的涂料保护层，涂层要有较好的耐蚀性、防渗性和较好的附着力和柔韧性。对水冷系统，管内清洗干净后进行预膜处理。
2.2金属保护层
常用方法有衬里、复合板(管)、金属喷涂、金属堆焊等。
2.3电化学保护
阴极保护因费用太高，一般不用。阳极保护是接以外用电源的阳极保护换热器，金属表面生成钝化膜而得到保护。
四、结语
LDPE固定管板式换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，由于其结构简单，制造方便等优点，因此LDPE固定管板式换热器是在石油、化工、石油化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。为了保证LDPE固定管板式换热器的正常运行，延缓部件的使用寿命，了解和掌握LDPE固定管板式换热器出现的故障及其产生原因和处理方法显得尤为重要，其中采用先进技术避免腐蚀的产生则更为重要。
参考文献
【关键词】油气储运管道问题防腐问题研究分析
中图分类号： P641.4+62 文献标识码： A
一．引言
近年来国内外在管道防腐层材料和技术应用方面都取得了快速发展，防腐蚀新材料、新工艺和新设备不断出现并得到广泛应用。防腐层技术是新建钢质管道和在役管道安全运行的保障技术，防腐层的生产制造质量决定着钢质管道的使用寿命，了解国内外解钢质管道防腐层技术应用现状及发展趋势，抓住钢质管道建设快速增长的发展机遇，进一步提高防腐蚀技术应用水平是非常必要的。
二．对腐蚀的理解。
腐蚀金属在周围介质的化学、电化学作用下所引起的一种破坏现象。按管道被腐蚀部位，可分为内壁腐蚀和外壁腐蚀；按管道腐蚀形态，可分为全面腐蚀和局部腐蚀；按管道腐蚀机理，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀等。
管道腐蚀一般是指避免管道遭受土壤、空气和输送介质（石油、天然气等）腐蚀的防护技术。
三．管道腐蚀的原因。
管道内壁腐蚀金属管道内壁因输送介质的作用而产生的腐蚀。主要有水腐蚀和介质腐蚀。水腐蚀指输送介质中的游离水，在管壁上生成亲水膜，由此形成原电池条件而产生的电化学腐蚀。介质腐蚀指游离水以外的其他有害杂质（如二氧化碳、硫化氢等）直接与管道金属作用产生的化学腐蚀。
长输管道内壁一般同时存在着上述两种腐蚀过程。特别是在管道弯头、低洼积水处和气液交界面，由于电化学腐蚀异常强烈，管壁大面积减薄或形成一系列腐蚀深坑。这些深坑是管道易于内腐蚀穿孔的地方。
管道外壁腐蚀视管道所处环境而异。架空管道易受大气腐蚀；土壤或水环境中的管道，则易受土壤腐蚀、细菌腐蚀和杂散电流腐蚀。
（1）. 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他杂质，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。如果相对湿度超过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。
（2）. 土壤腐蚀。土壤颗粒间充满空气、水和各种盐类，使它具有电解质的特征。管道金属在土壤电解质溶液中构成多种腐蚀电池。
（3）. 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。
（4）. 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。杂散电流从管道防腐层破损处流入，在另一破损处流出，在流出处形成阳极区而产生腐蚀。杂散电流源有电气化铁路、阴极保护设施、高压输电系统等。
四．管道的主要防腐方法。
我国钢质管道外防腐层材料和制造应用技术主要经历了石油沥青、煤焦油沥青、煤焦油瓷漆、胶带、夹克、液体环氧涂料、挤压聚乙烯（2PE）、熔结环氧粉末(FBE)、三层聚乙烯(3PE)等发展过程。目前，我国管道防腐层材料生产制造基本实现了标准化，并不断有新品出现，近年来新建的埋地油气输送管道的外防腐层结构根据输送介质温度和施工条件的不同，主要采用熔结环氧粉末(FBE)、（3PP）、(DPS)和三层聚乙烯(3PE)防腐技术，并使用阴极保护技术。
3PE的底层为熔结环氧粉末防腐蚀层，中间层为聚乙烯共聚物热熔胶粘剂，面层为聚乙烯专用料保护层。上述三种材料构成的钢管防腐蚀结构层称为3PE防腐，压力管道元件行业称之为“聚烯烃防腐蚀（3PE）管道”。
3PE防腐是目前世界范围内广泛采用的钢质管道涂层体系，是我国输油、输气、输水大型管道工程和市政工程的首选防腐蚀结构，西气东输、西南成品油等重大工程全部使用了3PE防腐。
涂层防腐用涂料均匀致密地涂敷在经除锈的金属管道表面上，使其与各种腐蚀性介质隔绝，是管道防腐最基本的方法之一。70年代以来，在极地、海洋等严酷环境中敷设管道，以及油品加热输送而使管道温度升高等，对涂层性能提出了更多的要求。因此，管道防腐涂层越来越多地采用复合材料或复合结构。这些材料和结构要具有良好的介电性能、物理性能、稳定的化学性能和较宽的温度适应范围等。
内壁防腐涂层：为了防止管内腐蚀、降低摩擦阻力、提高输量而涂于管子内壁的薄膜。常用的涂料有胺固化环氧树脂和聚酰胺环氧树脂，涂层厚度为 0.038～0.2毫米。为保证涂层与管壁粘结牢固,必须对管内壁进行表面处理。70年代以来趋向于管内、外壁涂层选用相同的材料，以便管内、外壁的涂敷同时进行。
防腐保温涂层：在中、小口径的热输原油或燃料油的管道上，为了减少管道向土壤散热，在管道外部加上保温和防腐的复合层。常用的保温材料是硬质聚氨脂泡沫塑料,适用温度为－185～95℃。这种材料质地松软，为提高其强度，在隔热层外面加敷一层高密度聚乙烯层，形成复合材料结构，以防止地下水渗入保温层内。
外加电流法是利用直流电源，负极接于被保护管道上，正极接于阳极地床。电路连通后，管道被阴极极化。当管道对地电位达到最小保护电位时，即获得完全的阴极保护。
阴极保护：将被保护金属极化成阴极来防止金属腐蚀的方法。这种方法用于船舶防腐已有 150多年的历史;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。判断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，下同）。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。当阴极极化过强，管道表面与涂层间会析出氢气，而使涂层产生阴极剥离，所以必须控制汇流点电位在容许范围内，以使涂层免遭破坏。此值与涂层性质有关,一般取－1.20至－2.0伏间。实现地下管道阴极保护有外加电流法和牺牲阳极法两种。
五．结束语
当今世界经济迅猛发展，石油和天然气作为我国的经济发展命脉及现代工业的主要能源得到了广泛运用，防腐蚀行业已成为国民经济中一个不可或缺的新兴产业，防腐涂层技术的应用，对于钢质管道建设工程的安全运行起到了很好的保障作用，在几十年的实践中，防腐涂层技术不断的提高和发展，材料方面朝着环保、高性能、适合流水作业施工的方向发展，施工方面朝着自动化生产线发展，正是上述技术的发展进步使得管道的高效建设及投产得到支持。因此，我们应该大力研发防腐技术并且进行推广，从而促进我国油气储运的发展。
参考文献：
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[2] 张宗前 油气储运管道防腐问题研究与分析 [期刊论文] 《中国石油和化工标准与质量》 -2013年9期
[3] 沈乾坤 论油气储运中的管道防腐问题 [期刊论文] 《中国石油和化工标准与质量》 -2012年10期
[4] 张旭魏子昂 浅谈油气储运中管道的防腐问题 [期刊论文] 《中国石油和化工标准与质量》 -2011年10期
[5] 芦彬 针对油气储运中管道防腐技术进行探究 [期刊论文] 《化工管理》 -2013年2期
【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。
参考文献：
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【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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[2]赵国平.氯碱生产过程中需要注意的安全问题[期刊论文]-氯碱工业,2008(09)
关键词：无线电监测设备；海洋大气腐蚀；设备腐蚀形态
前言
随着无线电监测系统应用领域的不断扩展，由频谱传感器、监测测向设备和天线组成的户外部署设备在沿海地区、舰船、岛礁等环境的使用日益广泛。这些长期曝露在海洋大气环境下的无线电监测设备，其工作寿命和可靠性与其抵抗盐雾侵蚀的能力密切相关。提高设备的抗蚀性能既是系统可靠性设计的重要环节，也是无线电监测系统长期工作于海洋大气环境时必须面对的关键技术。针对这一难题，成都华日通讯技术有限公司组织相关科研人员进行了专题科研攻关。经过研究腐蚀形成的机理，采取相应的防腐蚀对策，在大量实验的基础上，最终取得了较好的效果。按照IEC61969-3防护要求，工作于户外的频谱传感器机箱通常采用IP55以上防护等级的全密封结构设计。为了满足密封状态下内部电路的传导散热要求，箱体金属构件大多采用传热性能优越的铝合金材质生产。同时，铝合金还以其优良的电性能和较高的比强度，在各类天线构件中获得广泛应用。可以说，监测设备的核心金属构件几乎全部采用铝合金材质生产。根据金属材料腐蚀理论，氯离子对铝合金材料具有强烈的腐蚀性[1]。在海洋大气环境下，曝露于高盐雾介质中的铝制构件在氯离子作用下将产生严重的电化学腐蚀，进而导致设备可靠性遭到破坏。监测测向设备的损坏形态不仅取决于海洋大气腐蚀特征，也与其具体结构形式密切相关。需要针对不同的腐蚀成因，采取科学、合理的措施，才有可能阻止或减缓腐蚀进程的发生，有效提高设备的抗腐蚀性能。
1海洋大气的腐蚀特征
海洋腐蚀环境可以分为海洋大气区、飞溅区、潮差区、海水全浸区、海底泥土区。处溅区的构件由于表面供氧充足、干湿交替，因而是最严峻的海洋腐蚀环境[2]。从防腐蚀和维修便利性考虑，海洋环境下监测测向设备的选址应尽可能远离飞溅区，布置于海洋大气区。海洋大气区是海水蒸发形成的含有大量盐分的大气环境，具有高盐雾、高湿度的特点。对铝合金的腐蚀特征主要体现在两方面：其一是大气中的溶解盐直接作用于铝合金和无机材料产生腐蚀；其二是结晶盐粒吸湿后在铝合金表面形成液膜，为腐蚀发生所需的电化学反应提供活性电解质，加速金属构件的腐蚀进程。海洋大气对设备的腐蚀性取决于设备所处位置、降雨量的多少、温度的高低。数据显示：海洋大气中氯离子含量随着离开海岸线的距离呈指数级降低[3]。因此海岸线附近的腐蚀远高于海洋其他区域。海洋大气陆上腐蚀范围一般在距海岸20km左右，距海岸越近、降雨量越小、温度越高腐蚀就越强，24m处比240m处腐蚀大12倍。对处于海岸、舰船或岛屿上的无线电监测测向设备而言，海洋大气的腐蚀、老化作用是其必须面对并长期承受的环境因素。
2设备的腐蚀形态
铝与氧有极强的亲和力，在普通大气环境下其表面会自然形成厚度为0.5~4微米的氧化膜，使铝处于钝化状态，阻止其与周围环境继续接触，保护基体不被腐蚀损坏。但在海洋大气环境下，由于氯离子的作用，钝化膜的防护作用极易被破坏。如没有有效的防护措施，曝露在腐蚀介质中的监测设备将出现以下几种腐蚀形态：
2.1合金成分引起的腐蚀
海洋性气候的腐蚀介质中主要是高浓度的氯离子和促进阴极反应的溶解氧。由于氯离子的半径很小，极易透过膜的孔隙缺陷到达合金基体。当合金中含有加速阴极反应的其他金属成分时，电解液中的活性阴离子便与这些金属阳离子结合，生成可溶性氯化物，形成俗称“白斑”的小孔腐蚀。腐蚀的严重程度不仅与介质有关，更与铝合金的成分有关。实验表明[4]：高纯铝具有很强的抗点蚀性，而含铜铝合金则对小孔腐蚀最为敏感。安装在海洋环境中的铝合金天线构件，仅几年时间就发生腐蚀，严重部位的表面几乎完全呈白色粉末状态（见图1），对天线结构与性能造成较大破坏。究其原因，不仅与腐蚀环境有关，应该还与材质中含有能够加速腐蚀进程的铜元素有关。因此，对应用于海洋环境的机箱、天线等铝合金构件应充分重视材料自身的抗腐蚀特性。设计时不仅应避免使用铝-铜系合金，还应对各类防锈铝的实际含铜量给予高度关注。
2.2异相金属接触引起的腐蚀
由于铝的自然电位较负，与异相金属接触时总是处于阳极，异相金属则成为铝合金电解的阴极体，在电解质的作用下发生电化学腐蚀，也称电偶腐蚀或双金属腐蚀。几乎所有常用金属，只要和铝合金之间存在湿润导电接触都会导致铝的电化学腐蚀。在各种金属对铝材的电偶腐蚀影响中，尤以铜引起的腐蚀最为严重[4]。电偶腐蚀引起的损坏程度取决于两种金属的电位差、阴阳极的接触面积比。实验证明[5]：电位差越大，阴阳极面积比就越大、腐蚀越严重。安装在沿海地区的天线，其连接处的腐蚀往往比其他位置严重。图1中有插座连接的地方以及使用螺栓连接的螺孔都显现出更严重的腐蚀痕迹（螺孔内部已完全呈白色）。造成这种现象的原因，不仅有腐蚀介质在合金表面的点蚀结果，更主要的是连接处存在促使铝合金电解的其他金属，两种金属在盐雾介质作用下发生了电偶腐蚀。监测设备上安装的各种插座、装配用到的紧固件其材质大都为钢或铜，当它们与铝合金之间有电解液膜时则会发生电偶腐蚀，对设备造成破坏。因此，在天线与机箱的设计中应尽量减少或避免采用腐蚀电位悬殊的异种金属材料，装配中还必需对产生电偶腐蚀的条件加以控制，无法控制时应采取相应的隔离措施，以便有效避免或减缓电偶腐蚀的发生。
2.3结构缝隙引起的腐蚀
振子与振子座连接处、箱体与盖板间、插座与面板间、垫圈与螺钉连接处、搭接焊处、铆接处均有缝隙存在，在腐蚀介质的作用下，缝隙金属面将发生腐蚀。腐蚀作用初期，缝隙内外腐蚀介质中的氧浓度差异不大。随着腐蚀的进行，缝隙内的氧很快被消耗。缝隙内外腐蚀介质因溶解氧浓度不同形成氧浓差电池（也称差异充气电池），促使缝隙内金属不断发生腐蚀。缝隙腐蚀现象与金属成分关系不大，但对缝隙宽度较为敏感。最易发生腐蚀的缝宽为0.025～0.100mm，这种宽度下盐雾液膜既能侵入又不会流失，非常有利于腐蚀进程的持续发生，是设计中必须注意解决的问题。缝隙腐蚀的另一特点是其临界腐蚀电位较低，因此它比点蚀更容易发生。加之腐蚀发生在缝隙内，缝隙外部腐蚀迹象并不明显，通常不易被发现，因而对设备具有更大的破坏性。
2.4涂层缺陷引起的腐蚀
当有机涂层与金属膜层之间因针孔或膜层损坏渗入电解液后，涂层下金属在氧浓差电池效应下被逐步侵蚀，由于其膜下腐蚀路径呈蠕虫状，也称丝状腐蚀。这种腐蚀的活性头部区域为阳极，尾部是阴极。由于腐蚀电池两级之间是依靠氧浓差维持，因此其活性头部总是向缺氧方向发展。当接近另一条丝状腐蚀线时，活性头部会避开涂层已破坏的高氧区而转向涂层尚未破坏的低氧区，使丝状腐蚀具有不交叉的典型特征。需要注意的是，丝状腐蚀是一种膜下腐蚀，且只发生在有机涂层与金属之间，一般不发生在的氧化膜上面，因而在腐蚀前期往往不易发觉，具有很大的隐蔽破坏性。图2是遭受丝状腐蚀后的对数天线，可以看出很多振子都已出现丝状腐蚀。左侧上下两振子的表层金属已出现严重的蓬松剥离状态，结构强度与电性能均已遭受破坏。为了减少丝状腐蚀的产生，铝合金构件的涂覆工艺需要特别注意增强金属表面和有机涂层的结合力。确保涂膜的完整性不被损坏是避免丝状腐蚀发生的关键。因此要特别注意在运输、安装环节做好对涂层的防护，避免涂膜出现针孔与破损。
2.5加工工艺引起的腐蚀
构件加工中涉及焊接和人工时效，若处理不当这些工艺过程，往往会导致合金元素或金属间化合物沿晶界沉淀析出，相对于晶粒形成阳极，在海洋性气候下构成腐蚀电池，引起晶间腐蚀。尤其需要注意的是铝-铜-镁系、铝-锌-镁系合金对晶间腐蚀敏感性较强，在海洋性气候下应避免采用该类合金。晶间腐蚀带来的另一不利因素是在加工应力和腐蚀介质的共同作用下还可诱发应力腐蚀，最终使构件产生裂纹、断裂，丧失使用功能。晶间腐蚀、应力腐蚀都与构件的加工有关，即：构件加工工艺不仅仅关乎结构变形带来的尺寸精度问题，同时还是发生腐蚀的内在诱因。因此，在接收机机箱、天线构件的加工中必须制定合理的工艺路线，控制和减少各类应力产生的外在原因，避免金属中合金元素沿晶界的沉淀析出，以此破坏原电池产生的条件。
3设备的防腐蚀措施
由于户外监测设备具有上述腐蚀形态中的全部工况，加之其在系统可靠性中所处的地位，成为海洋大气环境下监测测向设备防腐研究的重点。从前述分析不难看出，设备的防腐蚀是一项系统性的工作。需要在材料选择、加工工艺、氧化工艺、密封设计、涂覆处理、安装紧固处理等诸多方面采取针对性措施，才能有效提高其抵抗盐雾侵蚀的能力。
3.1合金材料的选用
监测设备材料的选择除了考虑其常规力学性能、物理性能、加工性能外，还必须考虑材料的耐蚀性能。由于监测测向设备自身并不作为力学构件使用，因而在海洋性气候环境下应重点关注材料的耐蚀性和加工工艺性。从多种文献资料的实验数据来看，铝-铜系合金中的铜离子在与海洋大气中的氯离子接触后具有强烈的腐蚀诱发作用，需要严格避免使用。常用的LY12铝合金只能适用于内陆气候，在海洋性气候下并不具有抵抗腐蚀的优势。即便标注为防锈铝的材料也要注意其生产厂家，避免使用小厂产品（小厂产品含铜量往往得不到保证）。
3.2结构设计
在充分了解设备安装使用环境的基础上，合理确定抗蚀面和导电面界限，以便于氧化膜的可靠形成；合理确定开孔位置与数量，尽量减少所需密封通道；选用高质量的导电密封材料，并按30%~50％压缩量确定嵌入槽的公差与尺寸；为了减少和防止缝隙腐蚀的发生，设计中对结合面缝隙应采取措施，提出合理的形状、位置公差要求，避免因贴合不严形成敏感缝隙，从源头消除差异充气电池产生的条件，对无法避免的敏感缝隙，应在外部设计消缝沟槽，减少电解液的进入与滞留；散热翅片设计应避免尖角、锐边，减小热量集中对氧化膜的生成影响，尽量不用异种金属，减少电偶腐蚀产生条件。
3.3加工工艺
全密封接收机机箱的生产涉及焊接和大面积散热翅片加工，容易产生和积累加工应力。为了避免晶间腐蚀和应力腐蚀，加工中应减小吃刀深度、减缓进刀速度，在应力集聚工序后均应进行人工时效处理，消除或减小材料内部的微观应力和加工应力。避免和减少晶间腐蚀、应力腐蚀的出现。对具有密封界面构件的加工，要严格控制装夹应力，确保其加工平面度符合设计要求。
3.4氧化膜处理
常用的铝合金氧化膜有两种形式，一种是具有良好导电性的化学氧化膜（分为酸性和碱性氧化），另一种是具有高硬度、高耐磨性的阳极氧化膜，后者以其致密、厚实的膜层优势拥有远高于天然氧化膜的抗腐蚀性能。但阳极氧化膜30V/μm击穿电压带来的高绝缘性却无法满足接收传感设备对电气性能、屏蔽性能的要求，这也是电子设备通常直接采用化学氧化膜（导电氧化）加涂覆方式进行表面处理的重要原因。通过改进结构设计和加工工艺，华日海洋环境户外设备合理地将两种氧化膜的优点集于一体。使其不仅具有良好的电气性能与屏蔽性能，而且还拥有优异的耐磨性和高抗蚀性。这一氧化膜处理工艺有效解决了天线振子的连接与防护矛盾，也为采用有机涂层后易导致丝状腐蚀的天线构件提供了新的解决措施。需要指出的是，两种氧化膜都有多种生成工艺，其抗蚀性能因工艺方法和工艺参数不同而差异较大。本次研究中，通过对比分析不同工艺下氧化膜的抗蚀性能参数，优选出有利于提高设备防护性能的氧化膜生成工艺。实验表明：按选定工艺方法生成的阳极氧化膜，在不喷涂任何有机防护涂层的情况下，直接曝露在富含铜离子的酸性盐雾环境中。其承受腐蚀的能力也远高于军品盐雾防护所规定的验收标准，显示出良好的抗蚀性能。
3.5涂覆处理
从铝合金的腐蚀机理可知，氯离子对氧化膜的穿透是造成金属基体腐蚀的根本原因。因而，在氧化膜的表面增加对腐蚀介质有隔离作用的有机涂层可以大大提高抗蚀层厚度，降低电解液与氧化膜的接触几率，进而减缓氯离子对氧化膜的侵蚀进程。从涂层的耐蚀性、耐候性、附着性考虑，监测设备底层应采用适用于有色金属的环氧类防腐底漆，面漆采用具有较强耐候性、抗腐性的改性丙烯酸涂料。从防腐效果看，光泽不积水的漆膜可以有效减少腐蚀介质的存留，破坏腐蚀电池产生的条件。常用的橘纹漆面、磨砂漆面、喷砂面不宜用于海洋大气环境。鉴于涂覆工艺与产品最终抗蚀性的密切关系，本文研究过程中对监测设备的喷涂方式、涂覆层数、涂层膜厚、间隔时间等提出了具体要求，并进行了相应验证。需要注意的是喷涂前基体表面应参照ISO8504进行清洁处理，以提高附着性、避免和减少丝状腐蚀的产生。
3.6装配处理
分析设备的腐蚀形态可知，其抵抗电偶腐蚀、缝隙腐蚀的能力相当一部分是由装配环节实现的。因此监测设备的装配应遵循以下原则：（1）由于电偶腐蚀主要存在于异种金属的接触处，因此需对紧固件、插接件的非导电面涂绝缘胶或加装绝缘垫后装入，以阻断电气接触；（2）无法避免电气接触时，异种金属构件应选用腐蚀电位与铝相近的材料，紧固件可进行镀镉处理，以减小电偶腐蚀对箱体造成的危害；（3）对弹垫、平垫间的缝隙，箱盖与箱体间的缝隙，插座与面板间的缝隙均应采用聚氨酯弹性密封胶填充，以减少缝隙腐蚀的发生；（4）装配完成后应对所有紧固件、插接件外露部分喷涂聚氨酯清漆实现表面隔离防护，避免不同金属外露部分通过表面电解液膜构成腐蚀回路。
4设备的防腐蚀验证
海洋大气环境对监测设备的腐蚀是一个多因素作用下的缓慢、渐进过程，通常采用盐雾试验方法对产品抗蚀能力与防护措施的合理性进行评估验证。图3CASS试验后的户外机箱常见的盐雾试验有：中性盐雾试验（NSS）、乙酸盐雾试验（ASS）、铜加速乙酸盐雾试验（CASS）三种。其中NSS是军品防腐蚀验收标准规定试验方法，CASS的腐蚀加速性为NSS试验的8倍。为验证本文防腐措施的有效性，采用CASS标准对海洋环境户外机箱进行了与军品验收时间要求相同的抗蚀性试验（见图3），结果显示：机箱表面无点蚀及起泡空鼓现象，漆膜光泽亮丽，内置电路板卡，导电结合面完好如初，无任何腐蚀迹象，防腐效果符合设计期望。
5结束语
由于腐蚀介质的不同，工作于海洋大气环境的无线电监测设备在结构设计与制造工艺上都与内陆设备有着较大的区别。本文所提出的防腐措施为提高该类设备的防腐性能积累了经验，为无线电监测设备在海洋大气环境下的可靠应用提供了技术借鉴。
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【摘要】机械密封经常出现故障，其损坏形式可分为腐蚀损坏、热损坏和机械损坏三种，其腐蚀形态也存在多样性的特点。
【关键词】机械密封腐蚀防护
机械密封出现故障的机会较多，比例较大，常见的损坏形式可分为腐蚀损坏、热损坏和机械损坏三种，由于机械密封特殊的结构形式和千差万别的工作环境，其腐蚀形态也存在多样性的特点。
1金属环腐蚀
(1)表面均匀腐蚀。如果金属环表面接触腐蚀介质，而金属本身又不耐腐蚀，就会产生表面腐蚀，其现象是泄漏、早期磨损、破坏、发声等。金属表面均匀腐蚀有成膜和无膜两种形态，无膜的金属腐蚀很危险，腐蚀过程以一定的速度进行，这主要是选材错误造成的。成膜的腐蚀，其钝化膜通常具有保护作用的特性，但金属密封环所用材料，如不锈钢、钴、铬合金等其表面的钝化膜在端面摩擦中破坏，在缺氧条件下新膜很难生成，使电偶腐蚀加剧。
(2)应力腐蚀破裂。金属在腐蚀和拉应力的同时作用下，首先在薄弱区产生裂缝，进而向纵深发展，产生破裂，称为应力腐蚀破裂。选用堆焊硬质合金及铸铁、碳化钨、碳化钛等密封环，容易出现应力腐蚀破裂。密封环裂纹一般是径向发散型的，可以是一条或多条。这些裂缝沟通了整个密封端面，加速了端面的磨损，使泄漏量增加。
根据断裂力学的观念，材料内部原始裂纹尖端的应力场强因子K1=yσ1a(y—系数)。在开始时由于应力σ1小于临界应力σc，a小于临界裂纹σc，所以腐蚀作用时，由于原始裂纹a的腐蚀扩展，导致K1的增大。当经过一段时间后a=σc及K1=K1c时，断裂就发生了，只有当原始裂纹a足够小，以致于K1＜K1c(应力腐蚀破裂)时，材料不会发生应力腐蚀破裂。①应力的存在。如果堆焊或加工中，残余应力、旋转离心力、摩擦热应力，引起金属环应力σ1大于a2c，应力破坏就很难避免。②材料。金属密封环材料强度、硬度指标越高，K1c越低，材料内气孔、夹渣、裂纹越多越长，越易发生应力腐蚀破裂。一般K1(应力腐蚀破裂)=(1/2-1/5)K1c，且随材料强度级别的提高，K1(应力腐蚀破裂)/K1c的比值下降。③磨损。构件表面越光，应力腐蚀破裂敏感性越低。端面磨损使金属表面钝化膜破坏，光洁度降低，促使应力腐蚀破裂的发生。④介质。应力腐蚀破裂，只发生于一些特定的“材料—环境”体系。例如“奥氏体不锈钢—cl”、“碳钢—NO3”。⑤温度。温度越高，氢扩散越快，应力腐蚀破裂加快。密封环端面剧烈摩擦，如果端面比压过大，表面光洁度低，冷却不够，表面不好，摩擦热则加速应力腐蚀破裂的进行。
2非金属环腐蚀
(1)石墨环的腐蚀用树脂浸渍的不透性石墨环，它的腐蚀有三个原因：一是当端面过热，温度＞180℃时，浸渍的树脂要析离石墨环，使环耐磨性下降；二是浸渍的树脂若选择不当，就会在介质中发生化学变化，也使耐磨性下降；三是树脂浸渍深度不够，当磨去浸渍层后，耐磨性下降。所以密封冷却系统的建立，选择耐蚀的浸渍树脂，采用高压浸渍，增加浸渍深度是非常必要的。
(2)石墨环的氧化在氧化性的介质中，端面在干摩擦或冷却不良时，产生350-400℃的温度能使石墨环与氧发生反应，产生CO2气体，可使端面变粗糙，甚至破裂。非金属环在化学介质和应力的同时作用下，也会破裂。
(3)聚四氟乙烯(F4)密封环的腐蚀。F4填充如玻璃纤维、石墨粉、金属粉等以提高其耐温性、耐磨性。填充F4环的腐蚀主要是指填充物的选择性腐蚀、溶出或变质破坏。例如在氢氟酸中，玻璃纤维分子热腐蚀，所以填充何物应视具体情况而定。
3辅助密封圈及其接触部位的腐蚀
(1)辅助密封圈的腐蚀橡胶种类不同，其耐蚀性亦不同。由于橡胶的腐蚀、老化，其失效的橡胶遭腐蚀后表面变粗糙且失去弹性，容易断裂。橡胶耐油性因品种而异，不耐油的橡胶易胀大、摩擦力增大，浮动性不好，使密封失效。橡胶与F4耐温性差，硅橡胶耐温性最好，可在200℃使用。
(2)与辅助密封圈接触部位的腐蚀机械密封动环、轴套、静环、静环座，与橡胶或F4辅助密封圈接触处没有大的相对运动，该处液相对静止易形成死角，给与之接触的金属轴套、动环、静环座及密封体等造成了特种腐蚀，主要有缝隙腐蚀、摩振腐蚀、接触腐蚀，三种腐蚀同时存在，交替进行，所以腐蚀面较宽、较深。观察其表面深度在1-1.5倍密封圈直径，蚀度不小于0.01mm时，密封泄漏就严重了。
4防护方法
(1)选材。环境不同，选材不同，既要照顾选材的一致性，又要照顾环境腐蚀差异；温度、浓度、压力不同，选材不同；同一介质温度，浓度、压力不同，腐蚀情况各异，要对腐蚀性有所了解，酌情选材；腐蚀形式不同，选材不同。
关键词：水质；工业锅炉；结垢；腐蚀
中图分类号： TK223 文献标识码： A 文章编号：
1引言
以水为介质的工业锅炉作为动力源和热源是生产和人民生活中广泛使用的能源转换设备。在锅炉内，水吸收燃料燃烧放出的热量而产生热水（热水锅炉）或蒸发为蒸汽。如果使用的水质不良，水中含有较多的有害杂质，这种水不经任何处理进入锅炉，则必然会使运行中的锅炉产生结垢、金属腐蚀等危害。因此，锅炉水处理工作是确保锅炉安全、经济运行，延长锅炉使用寿命的重要措施，尤其在当前提倡节能减排的形势下，锅炉水处理发挥着重要作用，也是锅炉最基础的技术管理工作。为了保证锅炉水处理的有效性，我国于1979年颁布了第一版锅炉水质标准，其编号为GB1576-79《低压锅炉水质标准》，使我国的锅炉水处理工作走向科学化、正规化。在三十年的生产实践中，分别于1985年、1996年、2001年及2008年进行修订，逐渐完善，并更名为《工业锅炉水质标准》。笔者所在单位，天津市特种设备监督检验技术研究院，2008年度共对本市在用锅炉3260台进行了锅炉水质检验，其中1336台次锅炉水质不合格，占总数的40.98%。主要问题存在于锅炉给水硬度、溶解氧以及锅水碱度、PH、溶解固形物招标。新四区及五县超过60%的锅炉未进行水处理，直接使用地下水及自来水作为锅炉的给水。锅炉普遍存在结垢现象。平均一至三年进行一次酸洗除垢作业，既浪费能源又污染环境，同时降低锅炉使用寿命。从统计数据看，加强锅炉水质监督管理工作任重道远。
2水垢的形成及其危害
水垢的形成过程
实践经验表明，如果锅炉给水硬度不合格，水进入锅炉运行一段时间后，经过不断地蒸发、浓缩，当达到过饱和程度时，在锅炉受热面上就会结生一些不溶性固态附着物，这种以固体析出的沉淀物即称为水垢。水垢的结生是一个复杂的物理化学过程。工业锅炉中常结生钙、镁水垢，以碳酸盐水垢居多。锅炉受热面上结生的水垢，有一次水垢和二次水垢之分，一次水垢又称初生水垢。一次水垢是生成水垢的钙、镁盐类直接在锅炉受热面上析出的产物，而二次水垢则是钙、镁盐类在锅水中形成水渣以后，重新附着在受热面上的产物。
水垢对锅炉的危害
锅炉钢板、管路因过热而被烧损
人们称水垢是锅炉的“百害之源”，关键是水垢的导热性能很差。物质的导热性能一般用其导热系数（λ）的大小来衡量，即单位时间内、单位温度差、垂直通过单位厚度导热介质的热量（千卡/米˙小时·℃）。水垢的导热系数比锅炉钢板小数十倍到数百倍。其中混合水垢是由多种金属盐类和金属氧化物构成，很少有单一类型水垢的垢样。当锅炉受热面结有水垢时，传热情况变坏，使炉管从火焰、烟气吸收的热量不能很好地传递给水，从而使受热面温度升高，金属强度下降，容易造成锅炉炉管起鼓包、变形以至爆破。此外，炉管结垢后管内流通截面积减小，水循环阻力增大，严重时会破坏正常的锅炉水循环和冷却，造成炉管烧损。
浪费燃料降低锅炉出力
当锅炉结有水垢时，会使锅炉受热面的传热情况变坏，排烟温度升高（排烟损失增加），由于水垢导热系数很低，阻碍了传热，从而降低了锅炉热效率，增加燃料消耗或降低锅炉出力。试验证明对于工作压力为1.4兆帕的锅炉，结生一毫米厚的混合水垢，可浪费燃料5-8%。
增加锅炉检修量并危及安全
锅炉受热面结垢后，非常难以清除，需经常清垢或酸洗锅炉，而酸洗锅炉很容易给锅炉造成腐蚀，同时酸洗废液的排放对环境造成污染。特别是水垢引起锅炉的金属蠕胀、裂纹、泄漏、爆管等故障，不仅损害了锅炉寿命，而且需要大量的人力、物力进行检修，同时也威胁着人身安全，影响了安全生产。
防止工业锅炉结垢的措施
钠离子交换水处理
目前，根据天津市的水质情况，绝大部分工业锅炉可以采用钠离子交换的水处理方法，使锅炉给水软化，防止锅炉结生水垢。当含有钙镁离子的原水，流经离子交换器（软木器）中的钠离子树脂层时，水中的钙镁等阳离子被树脂中的钠离子所置换 ，从而将在锅炉内形成水垢的钙、镁盐类，转换为易溶性钠盐，而使水得到软化。经钠离子交换树脂软化后的水质，其硬度可以降低至0.03mmol/L以下，甚至可以完全消除，使水质达到GB1576—2001《工业锅炉水质标准》的要求。根据水源和锅炉参数的不同，除了上述钠离子交换以外，还可以采用氢离子交换法，阴阳离子交换法，电渗析除盐法，反渗透除盐法等。
锅内加药处理法
国家工业锅炉水质标准（GB1576—2001）规定额定蒸发量≤2吨/小时，且额定蒸汽压力＜1.0兆帕的蒸汽锅炉，以及额定功率≤4.2兆瓦非管架式承压的热水锅炉和常压热水锅炉可以采用锅内加药处理。锅内加药处理具有投资少，对原水水质适用范围广、操作简单，易于实行等优点。锅内加药水处理方法的实质是针对产生水垢的原因和过程，向锅内投加适当的化学药剂，使水中能够形成水垢的物质在锅内变成松散的非粘结性的、可流动的水渣，沉降于锅筒或联箱的底部，通过排污排出锅炉，达到防止或减缓水垢生长或金属腐蚀的目的。锅炉的腐蚀与防护
3锅炉腐蚀
金属表面与周围介质发生化学或电化学作用而遭到破坏的现象成为腐蚀。锅炉金属的腐蚀严重威胁锅炉的安全运行，因此日益引起人们的重视。
3.1氧对锅炉的腐蚀
水中溶解氧气是加速电化学腐蚀的重要因素。氧腐蚀在锅炉中主要是起阴极去极化作用。氧气是强烈的去极剂，能够吸收阴极的电子。在含有氯离子的电解质溶液中（锅水），铁原子失去2个电子，变成二价铁离子，氯和水得到电子而变成氢氧根离子。二价铁离子于氢氧根离子结合成氢氧化亚铁。Fe(OH)2在水溶液中很不稳定，容易与水中溶解氧发生进一步反应：
4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3
由于生成三价的氢氧化铁沉淀，致使阳极处溶液中的Fe2+浓度降低，起到了“去极化”的作用，从而加剧腐蚀，而且随着溶解氧浓度的增加，腐蚀速度随之加快。因此，水中溶解氧存在时，便会造成锅炉设备及管道的氧腐蚀，金属表面则出现大小不等的小鼓包，清除掉腐蚀产物后，金属表面则出现大小不等的凹坑。有的呈溃疡状蚀坑，严重者出现穿孔泄漏。氧腐蚀易发生在给水管道和锅炉省煤器中，有的锅炉没有省煤器或省煤器是铸铁制造，当给水不采取除氧措施时，溶解氧可以大部分或全部进入锅炉内，其中一部分被蒸汽带走，造成蒸汽管路及凝结水管路腐蚀，另一部分氧则造成锅炉腐蚀。一般腐蚀锅筒和下降水管。热水锅炉由于给水循环量较大。溶解氧带入锅内的机会多，因此造成的氧腐蚀比蒸汽锅炉更加严重。正是由于上述因素，工业锅炉水质指标对给水溶解氧含量做出明确规定。
