金属腐蚀与防护论文范文
时间：2023-03-13 10:01:31
金属腐蚀与防护论文范文第1篇
[关键词]任务设计 工科化学 任务驱动教学法
[中图分类号]G424.1 [文献标识码]A
随着化学学科研究范围的迅速扩展，当今诸多关键学科领域如基因、环境、信息、机械、新材料和新能源等的发展和创新，都越来越离不开化学知识的应用。作为化学和这些学科的桥梁，面向非化工专业开设的工科化学课，在学生今后的专业学习和实际工作中具有非常重要的作用。但有资料显示[1]，44%的学生表示对学习“工科化学”目的性不明确，认为只是为了拿“学分”；对传统的“以教师为中心”、“满堂灌”的教学模式有57%的学生不满意。针对这种现象，笔者在工科化学教学实践中，尝试应用任务驱动法教学，既激发了学生的学习兴趣，又让学生感受到了工科化学的真实用途，收到了良好的教学效果。
一、任务驱动教学法的探究
任务驱动教学法[2]是指以具体的任务为学习动力或动机、以完成任务的过程为学习的过程、以展示任务成果的方式来体现教学成就的教学活动。任务驱动教学法自20世纪80年代兴起以来，一直受到国内外许多学者和教师的关注，早期多用于语言教学，是一种实践性很强的、强调以学生为中心的、重视过程与互动的教学模式。近几年来，众多学者和教师尝试在非语言教学领域使用任务教学法，并取得了较好的效果。
任务驱动法教学是一种基于建构主义理论的教学模式，它强调“在做中学”的理念。它将所要学习的新知识隐含在一个或几个任务之中，学生在教师的帮助指导下，对老师提出的任务进行分析、讨论；通过感知、体验、实践等方式进行自主探究，从而找出解决问题的方法；通过相互协作完成一系列的任务，并通过任务的完成来实现对所学知识的意义建构。在这一过程中，任务是核心，任务设计是实施任务驱动教学的关键。Skehan提出，任务有五个基本特征：（1）任务是一种活动，意义是最重要的；（2）有某个需要解决的问题，这个问题可以通过交流的方式加以解决；（3）任务与现实生活联系紧密；（4）任务的完成是首要的；（5）对任务的评价以任务最后的完成情况为依据。因此，在任务型教学中，教师应从学生“学”的角度来设计任务，把教学的重心从形式转移到意义上，确立学生在教学中的中心地位。
二、任务驱动教学法实例
在任务驱动教学中，任务的完成直接影响教学效果，因此，对于《工程化学基础》[3]课教学中的教学任务的设计、编排非常关键。每一个章节都有一个教学目标，设计任务时首先要把总目标一个个细化为一个个容易掌握的“任务”，即小目标，然后通过这些小目标的有机组合来体现总的学习目标。例如：讲解第六章“化学反应和材料的保护”章节，设计的总任务为“用化学反应基本原理分析金属腐蚀原理、金属腐蚀的防护与利用的基本方法”。具体实施过程如下：
（一）创设情境，任务呈现
将任务融于情境之中，不知不觉的将任务呈现出来，是任务驱动教学法的一个重要环节。在日常生活和工程应用中，金属材料的应用是非常广泛的。但在使用过程中，经常会出现金属材料因腐蚀而破坏的现象。因此，研究“金属腐蚀原理、金属腐蚀的防护与利用”是很有必要的。让学生明白任务的学习是化学知识与实际应用的结合，并告知学生任务涉及的知识点包括：金属腐蚀的类型、各类型的腐蚀原理、防止腐蚀发生的总体思想以及具体方法、金属腐蚀的利用等，从而有利于学生有目的地学习和操作。
（二）查阅资料，任务准备
在这一阶段，教师应指导学生改变传统的将学习当成是任务的学习观，让学生明白要完成的任务是与我们的生活实际紧密联系的真实任务。为了总任务的完成，学生可以分组准备下列几个小任务：哪些金属材料发生腐蚀问题最普遍、最严重？通常采用的防护（抑制）方法有哪些？金属腐蚀的利用在工程上的一些应用实例（例如，印制板蚀刻、电抛光技术等应用）？在教师的指导下，学生通过书籍、网络等查阅这方面资料，并对相关资料进行分析、总结。
（三）教师引导，任务讨论
在教师的指导下，学生就下列问题进行讨论、分析和总结，得出小组对问题的理解与结论。（1）哪些金属材料腐蚀问题最常见？引导学生用前面学到的“化学反应和电化学反应”知识分析其腐蚀原理。（2）归纳总结防止（减轻）金属腐蚀发生的基本方法，就其可行性进行分析讨论。（3）总结金属腐蚀在工程上的各种应用，就其应用原理用“化学反应和电化学反应”知识进行分析讨论。这样，学生在完成任务的过程中学习到了相应的知识和技能，提高了获取、处理和应用知识信息的能力。
（四）教师主讲，任务总结
教师就学生讨论的结果，结合本章的教学目标进行总结性讲解，主要讲解下列内容：（1）金属腐蚀的类型：化学腐蚀和电化学腐蚀（2）金属腐蚀原理，重点讲解电化学腐蚀的腐蚀电池原理；（3）金属腐蚀防护的基本方法；（4）金属腐蚀的利用在工程上常见方法。
（五）实验验证，知识建构
学生根据自己查阅的资料，结合实验课本内容选择性完成下列实验：（1）金属腐蚀实验；（2）印制板（铜）的蚀刻；（3）金属（非金属）化学镀（电镀）实验。实验完成后，撰写一篇小论文。
所谓“知识建构”环节是指在学生完成任务的基础上，让学生对所学知识及其本质属性进行再认识，对其已掌握的知识，要求他们按照自己的思维方式归类连接，重新整和，构建出符合自己要求的认知体系。这就要求学生就总任务“用化学反应基本原理分析金属腐蚀原理、金属腐蚀的防护与利用的基本方法”从理论上加以理解和深化，建立自己的知识网络与综合应用相关联的认知体系，撰写一份总结性小论文。
三、任务驱动法教学效果评析
（一）提高了学生的学习兴趣和积极性
在任务的驱动下，许多学生去图书馆或上网查找资料，为任务的完成积极准备。
（二）提高了学生的语言表达与沟通协作能力
通过讨论交流，学生不仅学会了有效地表达自己的见解、细心聆听他人意见以及对知识的评判、接纳和反思，而且也使师生互动、生生互动更充分，学习氛围更加融洽。
（三）培养了学生独立思考和自主学习能力
任务驱动教学的课前知识准备是由学生自主把握的，通过学生自行查阅参考资料，并加以分析、归纳和总结等独立思考过程，这很好地培养了学生自主学习的能力。
（四）拓展了知识面
为圆满完成任务，学生不仅要了解相关学科知识，有时还要联系实际，这样学生在完成任务的过程中，无形中拓展了自身的知识面。
（五）任务驱动教学法存在的问题：
（1）由于信息资料的查找、筛选和总结需要付出更多的努力与时间，有的学生为了快速完成任务，而不进行认真仔细的讨论，仅作非常肤浅的认知。
（2）个别学生消极参与，甚至袖手旁观，也有个别学生由于受传统教学多年惯性的影响，对任务驱动教学法采用抵制、不予合作的态度。
（3）任务驱动教学对教师的个人专业素质要求非常高，不仅要求教师有出色的教学技能和课堂驾驭能力，还要有过硬的本专业知识和相关专业的知识，这对教师的教学能力提出了更高的要求。
[参考文献]
[1]蒋英，邱治国，史成武.工科化学教学效果的影响因素分析及对策[J]，合肥工业大学学报（社会科学版），2008，22（2）：136-139.
[2]刘守义，刘佳君，徐丕青.任务型教学模式下教师角色定位研究[J].河北北方学院学报，2005，8：56-59.
[3]陈林根主编.工程化学基础（第二版）[M]，北京；高等教育出版社.
金属腐蚀与防护论文范文第2篇
关键词：埋地金属管道防腐阴极保护
我国石油、天然气资源长距离输送主要依靠埋地管道来实现，埋地输油管道运输方向不受限制，比公路、铁路、水运等运输方式安全、有效、运输费用低，是目前最主要的油气运输方式。但埋地输油管线大多以钢管为主，长距离大口径金属管道埋入地下后必然要遭受严重的腐蚀。目前，国内外埋地钢质管道广泛采用阴极保护防护技术。
1、阴极保护技术
金属发生腐蚀的实质是金属与周围环境发生电化学反应。金属腐蚀时失去电子被氧化成为金属阳离子。
腐蚀反应的阳极反应为：
阴极反应为：
金属电化学腐蚀必须具备的4个条件：（1）必须有阳极和阴极；（2）阳极和阴极之间必须存在电位差；（3）阳极和阴极处于有流动自由离子的同一电解质中，；（4） 有电路连接。
根据金属腐蚀原理，为减缓腐蚀，有效的途径是减小或消除阴阳两极间的电位差。实现阴极保护的方法主要有两种。
1.1 外加电流阴极保护法
外加电流阴极保护法是将直流电源的负极连接到被保护的金属，利用外加电流对金属进行阴极极化（如图1）[1]。
图1 外加电流阴极保护原理示意图
进行阴极保护时，用辅助阳极将保护电流传递给被保护金属，被保护金属在大地电池中成为阴极，表面只发生还原反应，不发生氧化反应，从而抑制被保护金属的腐蚀。
1.2 牺牲阳极保护法
牺牲阳极保护法是在被保护金属上连接一个如镁阳极、锌阳极或铝阳极等电位更负的金属作为阳极，使之与被保护金属在电解质溶液中形成大电池，连接的金属作为阳极被腐蚀消耗掉，被保护的金属则为阴极，进行阴极极化，降低腐蚀速率。 （如图2）。
图2牺牲阳极阴极保护原理示意图
2、阴极保护基本原理
图3阴极保护原理的极化图
阴极保护原理用腐蚀电极的极化图进行解释。由图3可看出，Ea为金属腐蚀阳极初始电位，Ec为金属腐蚀阴极初始电位。未通外电流前，阳极极化和阴极极化曲线交于点S，点S电位为腐蚀电池的自腐蚀电位Ecorr与自腐蚀电流Icorr。在腐蚀电流作用下，金属表面阳极不断发生腐蚀破坏。对金属施加阴极电流进行阴极保护，金属自腐蚀电位向下方移动，当金属总电位负移到Ep，所需极化电流为Ic，Ic由两部分组成，一部分是外加电流的（相当于 BC 线段），另一部分是阳极溶解产生的电流（相当于 AB 段）。如图可见阳极溶解的电流小于Icorr，表明金属得到保护。外加阴极电流继续增大，则金属电位变得更负。当金属极化电位负移到阳极初始电位Ea时，腐蚀电流趋于零，则金属完全保护，此时外加电流就是使金属达到完全保护所需电流[2]。
3、阴极保护参数
3.1最小保护电位
最小保护电位是阴极保护时金属表面得到完全保护时的电位。在实际生产中，为兼顾保护程度和保护效率，给出了一个保护电位范围，允许金属在保护电位下以不大的速度进行均匀腐蚀[3]。我国国家标准规定了不同类型金属构筑物在水中和埋地的保护电位范围（见表1）。
3.2最小保护电流密度
在阴极保护中，当被保护结构达到最小保护电位时，所对应的保护电流密度称最小保护电流密度。最小保护电流密度受金属的表面状态、环境条件及被保护金属种类等多种因素的影响[4]。常见金属构件最小保护电流密度见表2。
4、埋地管道阴极保护技术发展现状
1823年，英国学者Davy用锌作为牺牲阳极来防止固定木船铜包皮的铁螺钉的腐蚀，开始了现代腐蚀科学中阴极保护技术的研究。1890年，爱迪生尝试用外加阴极电流保护船舶，然而，由于当时没有合适的阳极材料和电源设备，他的设想未能成功。1902年，K.Cohen成功将外加直流电流应用于阴极保护。1906年，Herbert Geppert建成了第一个管道阴极保护站，并于1908年3月27日申请了第一个有关外加电流阴极保护的德国专利[5]。如今，阴极保护技术经过190多年的发展，广泛应用于地下管道、埋地储罐、舰船、码头海洋平台等设施，是一项实用、有效、简便、经济的金属防蚀措施。
我国阴极保护技术发展得比较完备，但阴极保护检测评价技术还比较落后，主要表现在以下两个方面：（1）测试方法落后，长输管线管地电位测量，普遍采用埋设测试桩来测量，这种方法在测量过程中，存在着土壤及防护层IR 降的影响，因此，通过近参比或地表法测量的极化电位，并不是真实的管道保护电位，致使长输管道局部管段实际上处于欠保护状况。（2）在电位测量的准确性与完整性上都需要进一步提高，部分管道基 本人工测量，没有自动通/断电系统，测得的是通电电位，含有 IR 降，这不符合现行标准要求。在遥测方面，国内也在大胆探索，但因路线和水平所限，进展缓慢。针对目前这些现状，未来阴极护技术的发展大致朝以下几个方向发展[6]：（1）实现阴极保护的计算机辅助设计、构建保护系统数学模型，优化保护参数实现对阴极保护效果的科学预测与评估。（2）开发研制对环境污染小、寿命长、稳定性好、高性能辅助阳极材料；（3）输出功率高、体积小、环保、节能的阴极保护系统电源的应用；（4）建立阴极保护自检测系统，以实现对阴极保护系统的远程监测与控制。
参考文献：
[1] 严大凡， 翁勇基， 董少华. 油气长输管道风险评价与完整性管理[M]. 北京： 化学工业出版社， 2005. 45-53.
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[3] 郭明. 阴极保护技术的研究与应用[D]. 大庆石油学院硕士论文， 2006.8-13.
[4] 黄永昌. 电化学保护技术及其应用[J]. 腐蚀与防护，2000，21（4），191-193.
[5]秦国治， 丁良棉， 田志明.管道防腐蚀技术[M]. 北京： 化学工业出版社， 2003.
金属腐蚀与防护论文范文第3篇
【关键词】天然气管道 盐碱地 阴极保护
1 引言
目前，国内外输送天然气资源主要依靠埋地方式铺设长距离管道来实现，据声明所说，仅中国石油天然气股份有限公司，至2012年末，建设管道总长度增长到为66776千米，天然气管道长度也增加到40995千米，是2000年为止所建天然气管道长度的两倍，且该公司目前拥有的天然气管道长度已占到全国天然气管道总长度的80%左右。预计2015年时，其天然气管道长度可达到4.8万千米，使长度再延长一倍。Visiongain也着眼于全球石油与天然气管道市场分析表明，全球石油与天然气管道市场将在2013年达到473.5亿美元，包括世界各地的所有新的石油和天然气管道的施工成本。
但由于埋地铺设的输气管道大都处于复杂的土壤环境中，且土壤中含有不同分量的水和易电离的盐类等物质，使土壤与管道金属构成原电池，导致金属管道外壁上发生不同程度的电化学腐蚀，甚至造成管道失效。一旦输气管道出现腐蚀穿孔就会造成油气泄漏，不仅运输中断，而且会污染环境，还可能引发灾难性事故，造成的经济损失难以估量[1]。据调查，我国石油石化工业每年因腐蚀所造成的直接经济损失达数亿元。由于土壤的腐蚀性大小主要取决于土壤的含水量、含盐种类和含量、pH值及有机物质和微生物含量等因素。因此，盐类聚集的盐碱地地区铺设的输气管道所承受的腐蚀作用更为严重。
然而，输气管道一直是管道工程中的重要环节，它的防腐保护对保障能源运输乃至于国民经济的发展等起着十分重要的作用，故一直受到研究人员的关注。为了解决腐蚀问题，除可以在管道外壁覆盖防腐绝缘层外，阴极保护技术也是防止金属腐蚀的有效方法，适用于对土壤、淡水和海水等介质中的金属腐蚀的保护，且经济效益十分显著。
2 土壤的腐蚀性分析
土壤是具有固、液、气三相的毛细管多孔性的胶质体，土壤的空隙为空气和水所充满，水中含有一定量的盐使土壤具有离子导电性[2]。土壤的PH值以及土壤中的含盐量明显高于一般的其他地区，其腐蚀性也相应变强。除此以外，还可依照土壤电阻率、自然电位、和氧化还原电位来判断土壤的腐蚀性的强弱。
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[1]。假如管道各段落所处土壤透气性不同，土壤中氧的浓度也就不同，从而使腐蚀电池发育，腐蚀电池两极间的距离可达数公里。
3 阴极保护技术
在实际的工程应用中，将被保护的金属阴极极化以消除电化学不均匀性所引起的金属腐蚀的方法称为阴极保护。阴极保护技术就是通过向被保护的管道通以足够的直流电流，使管道表面产生阴极极化，减小或消除造成管道土壤腐蚀的各种原电池的电极电位差，使腐蚀电流趋于零，进而达到阻止管道腐蚀的目的[3]。该技术方法经过几十年的快速发展，已经成为技术较为成熟，市场也较为广阔的管道防腐技术，且操作简单，实施安装工程量不大的同时亦能起到很好的排流作用。阴极保护作为防腐层保护的一种补充手段是必不可少的，它可以弥补涂层的缺陷（破坏、漏点等）。因此，阴极保护技术作为第二道防线更好地抑制管线的腐蚀，也是反应管线防腐状态的重要指标。
目前较为常用的两种阴极保护方法分别是牺牲阳极阴极保护法和强制（外加）电流阴极保护法。前者是用一种腐蚀电位比被保护金属腐蚀电位更负的金属或合金与被保护体组成电偶电池，依靠负电性金属不断腐蚀溶解产生的电流供被保护金属阴极极化而构成保护的方法，由于低电位金属所在电偶电池中作为阳极，偶接后其自身腐蚀速度增加；后者则是利用外部直流电源直接向被保护金属通以阴极电流，使之阴极极化，实现被保护体进入免蚀区而受到保护的方法，由辅助阳极、参比电极、直流电源和相关的连接电缆组成[4]。
牺牲阳极法和外加电流阴极保护法各有优缺点，有其各自的应用范围，应根据供电条件、介质电阻率、所需保护电流的大小、运行过程中工艺条件变化情况、寿命要求、结构形状等决定[4]。牺牲阳极阴极保护法不需外部电源，投产后维护管理工作量小，但在高电阻率环境中不宜使用，同时保护范围和输出电流小且输出电流还不可调；强制电流阴极保护法输出电流连续可调，保护范围大，不受土壤电阻率的限制，适用性强，保护装置使用寿命长，但是却需外部电源，投产后需进行维护管理。通常情况下，对有电源、介质电阻率大、所需保护电流大、条件变化大、使用寿命长的大系统，应选用外加电流阴极保护，反之宜选用牺牲阳极保护[4]。在一些情况下，需要将牺牲阳极法和外加电流阴极保护法并联防护才能取得良好的效果。
4 结论
天然气输送管道的防腐保护对保障能源运输乃至于国民经济的发展等起着十分重要的作用，尤其在盐类聚集的地区，天然气输送管道的腐蚀穿孔问题十分严重，除在管道上覆盖防腐绝缘层外，还可以辅助采用阴极保护技术抑制土壤对天然气输送管道的腐蚀作用。
参考文献
[1] 刘佳. 天然气管道的腐蚀原因防治措施[J].内江科技，2012（6）： 104-105
[2] 陈胜利，兰志刚，宋积文，等. 长输天然气管线的腐蚀与防护[J]. 全面腐蚀控制，2011（1）： 38-41
[3] 黄腾飞. 埋地管道阴极保护电位参数及电位测试技术研究[D]. 西南石油大学博士学位论文，2004
金属腐蚀与防护论文范文第4篇
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。
五、主要参考文献
金属腐蚀与防护论文范文第5篇
关键词：工艺管线；腐蚀原理；金属防腐
中图分类号：TU279文献标识码： A
石油化工装置中流体输送是必不可少的，工艺管线是流体输送的重要组成部分，其投资占总投资的比例相当高，所以做好工艺管线的防腐工作至关重要。
金属腐蚀是金属和周围环境发生作用而被破坏的现象，它是一种自发进行的过程，给人类带来的经济和社会危害极大。例如：金属构件在大气中生锈，化工生产中 金属设备与腐蚀性强的介质接触，尤其在高温、高压和高流速的条件下造成设备生锈，老化变形现象。
一、管道腐蚀控制的基本方法
管道腐蚀的控制方法应根据腐蚀机理的不同和所处环境条件的不同采用相应的腐蚀控制方法，其基本原则有以下几方面：
1、选用在该管道具体运行条件下的适用钢材和焊接工艺
2、选用管道防腐层及阳极保护的外防护措施
3、控制管输流体的成分如净化处理除去水以及酸性组分
4、使用缓蚀剂控制内腐蚀
5、选用内防腐涂层
6、建立腐蚀监控和管理系统
二、常见管道防腐层的结构及特点
防腐层 石油沥青 熔结环氧粉末 3PE 聚乙烯胶粘带
防腐材料 石油沥青 环氧粉末 环氧粉末+高（低）密度聚乙烯 聚乙烯胶粘带
防腐层结构 石油沥青+玻璃布+塑料薄膜（3-5层沥青总厚度4-7mm） 环氧粉末熔结在管壁上涂层厚0.3~0.5mm 环氧粉末+胶黏剂+聚乙烯（挤压）总厚度度2~4mm 底胶+防腐胶粘带（内带）+保护胶粘带（外带）总厚度1~4mm
适用温度 -20~70 -40~100 -40~70 -30~60
施工方法 人工或半机械化作业 静电或等离子喷涂工厂机械化作业线分段预制现场热收缩套补口 挤出成型法工厂机械化作业线分段预测现场热收缩套补口 人工或机械化作业
优缺点 机械强度和低温韧性差，吸水率高，易受细菌腐蚀，施工流动性条件差但成本低目前国内应用广泛 机械化性能和粘结性能强，耐阴极剥离及耐温性对施工质量要求高，成本低，损耗小 机械性能耐温性及电绝缘性能强，其突出的优点是耐磨对现场补口质量要求较高，损耗小 防腐性可靠性高便于施工进度快对管材焊接部位的包覆质量不易达标
根据图表所示，在选择防腐层时应根据每一种防腐层的适用范围，选择能满足管道沿线环境的防腐要求的防腐层，在此基础上考虑施工方便，经济合理等因素通过技术经济综合分析与评价确定最佳方案。
三、工艺管线腐蚀的表现特征
1、均匀腐蚀：整个表面腐蚀深度比较一致均匀的腐蚀又称一般腐蚀或连续性腐蚀，在腐蚀中腐蚀发生在金属的整个表面上，沿金属表面均匀进行。
2、缝隙腐蚀（表面腐蚀深度不一致，呈斑点状态）：金属管道内通入介质如金属与金属或金属与非金属介质处于滞流状态，从而引起缝内金属的加速腐蚀。这种局部腐蚀称为缝隙腐蚀。
3、点腐蚀腐蚀（集中在较小范围，腐蚀深度较大也称为孔腐蚀）：在金属表面的局部地区出现向深处发展的腐蚀小孔，这些小孔有的孤立存在，有些则紧凑在一起看上去像一片粗糙的表面这种腐蚀叫做点腐蚀。
四、预防工艺管线腐蚀常用方法和措施
根据金属腐蚀原理分析，可以对腐蚀性介质的金属材料及其制品采用各种不同的防腐蚀技术进行防腐蚀处理，只要措施得当就可以延长金属制品的使用寿命，保证工艺设备的安全和顺利进行，常用的防腐蚀技术和措施主要有下列几类
1、合理选材：这是防止和控制设备腐蚀的普通和最有效的方法之一，管道的种类繁多，常用的有碳素钢管，不锈钢管以及塑料管等它们的工作压力通过的介质的性质和温度，敷设的条件，所处的环境都各不相同，为了延长管道的使用寿命，达到经久耐用的目的，施工时要根据各种管材的腐蚀特性合理选用管材。
2、缓蚀剂法：管理内壁用涂料防腐比较困难，常用的方法是在腐蚀介质中添加能降低腐蚀速率的物质也就是缓蚀剂法。根据化学组成，习惯上将缓蚀剂分为无极缓蚀剂和有机缓蚀剂两大类。
A无极缓蚀剂：通常在中性介质中使用无极缓蚀剂有NaNO2，K2Gr2O7、Na3PO4等，例如Ca(Hco3)2在碱性介质中发生如下反应：
Ca2++2Hco3-+2OH-=CaCo3+CO3+2H2o
生成的难溶碳酸盐覆盖于阳极表面成为具有保护性的薄膜，阻滞了阳极反应，降低了金属的腐蚀速率。
B 有机缓蚀剂：在酸性介质中通常使用有机缓蚀剂，如动物胶，六次甲基四胺以及含氮，硫的有机物等有机缓蚀剂对金属的缓蚀作用。一般认为是由吸附膜生成即金属将缓蚀剂的离子或分子吸附在表面上形成一层难溶而腐蚀性介质又很难透过的保护膜阻碍了氢离子的阴极反应，因而减慢了腐蚀。
3、阴极保护法：阴极保护法就是被保护的金属作为腐蚀电池的阴极或作为电解池的阴极而不受腐蚀。
牺牲阳极保护法：
阳极：Zn=Zn2++2e-
阴极：O2+H2O+4e=4OH-
4、外加电流保护法：取不溶性的电极为阴极把要保护的钢铁设备作为阴极，两只都放在电解质溶液里，接上外加直流电源，通电后，大量电子被强制流向被保护的钢铁设备中是钢铁表面生成负电荷的累计，金属腐蚀产生的原电池电流就不能被输送因而防止了钢铁的腐蚀。
参考文献：
[1]王立行 汪申 许适群 李晓刚 中国石油化工设备腐蚀特点与疾病腐蚀系统分析 中国国际腐蚀控制大会论文集[C]1999
[2]贺湘宁 石油化工设备结构设计的防腐蚀探讨 石油化工腐蚀与防护[J]2002
金属腐蚀与防护论文范文第6篇
关键词：培养模式 高等教育改革 工程教育 工程人才
中图分类号：G642.0 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2014.01.017
1 引言
目前，我国的工程教育占整个高等教育的三分之一以上，承担着培养大批创新型、应用型人才的任务。促进工程教育改革和创新，能够全面提高我国工程教育人才培养质量，培养造就创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才，为建设创新型国家、实现工业化和现代化奠定坚实的人力资源优势。沈阳理工大学应用化学专业始建于1948年，当时为表面处理专业。1993年涂装防护工艺专业成为国家教委第一批高等工程专科教学改革试点专业。1996年“金属腐蚀与防护”专业升为本科专业。2001年根据教育部专业目录调整为“应用化学”专业。其人才培养目标是：培养具有良好的科学、文化素养，能够较系统扎实地掌握并应用化学基础知识、基本理论，和基本技能，能够在涂料制造与涂装工艺、金属腐蚀与防护工程与工艺设计领域从事一定的研究，设计、开发、生产施工、监管及其它与工程相关的工作，具有较强的工程实践能力和创新能力的工程技术人才。围绕这一目标，专业进行了“实际工程为背景，涂料涂装、腐蚀与防护技术为主线，工程实践能力、创新能力培养为核心”的工程人才培养模式研究。对类似专业工程人才培养具有借鉴价值。
2 课程体系构建
按照我国工程教育专业认证标准（试行）提出的工程专业毕业生必须达到知识、能力和素质要求，基于上述人才培养模式及培养目标，构建由公共基础课、专业基础课、专业课及素质教育课构成的课程体系。
培养方案中实验学时800余学时，增加实践教学专用周达49个，从学生全面发展、可持续发展所需基本能力、专业基本能力到培养本科工程人才所需工程实践能力，创新能力，从大学一年级开始到毕业，层层递进，培养学生工程实践能力和创新能力。
3 教学内容改革及教学方法改革工程型人才培养
任何先进的教学理念都要直接通过先进的教学方法来实现。以“如何教”的思路来安排和完成知识的传播和讲授，还是以“如何学”的视角制定个性化、特色化的教学内容是教学方法改革的重要问题。改革中，教师需将“以教为中心”转到“以学生学为中心”，尊重学生个性发展，让课堂“活”起来，让学生“动”起来，使学生体现出学习的主体性、主动性和创造性。
3.1 利用课程群建设对知识点进行整合
课程群建设可利用相邻课程在时间和内容上的衔接关系压缩重复内容，减少课程学时数，并利用课程内容上的关联性相互支撑和强化。如金属的结构与性质在无机化学、结构化学、材料化学，金属学、金属腐蚀与防护及涂装工艺等多门课程中学到。改革中，要研究这个知识点在哪门课程中讲、哪门课程中不讲或简述，使学生认识到知识的完整性、关联性和必要性，提高学生应用基础知识解决专业问题的能力。
3.2 充分利用现代信息技术，更新完善教学内容
教学内容不仅包括基础知识、基础理论、成熟的技术，还要及时补充先进的生产设备、仪器、生产技术与方法。教学内容的选择以“实际工程为背景、涂料涂装、腐蚀与防护技术为主线”。要充分利用现代信息技术，借鉴国内外改革成果，收集原版外文书籍，搜索最新的文献资料，图片、制作网络电子教材；或者利用作业，论文等方式让学生查阅相关知识的实际工程背景，让学生了解科学与科技的进步。
3.3 以“实际工程为背景，涂料涂装、腐蚀与防护技术为主线”设计教学内容
结合生产生活实际、以实际工程为背景、涂料涂装、腐蚀与防护技术为主线的教学方法改革在多门课程中进行。学生在课堂上了解所学知识的应用背景，了解实际工程中可能遇到的问题，学习应用所学知识、所学技术去解决工程问题，学生了解所学有用，有动力学。
3.4 在教学中坚持以教师为主导，以学生为主体
教师在教学中以学生为主体，去设计、组织、实施和评价教学过程，为学生个性发展提供条件，创造环境，从而引导、激发学生的学习兴趣和求知欲。即重视教法，更重视学法。倡导尊重和激发学生的自主性、自觉性，因人而异，因势利导，培养学生的创新意识、自主思维和综合能力。为他们形成终身学习的能力打下良好的基础。
3.5 企业进课堂
专业连续多年实施“企业进课堂”教学改革。企业工程技术人员与教师共同备课，研究教学内容，并把企业中现存问题在课堂中讲给学生。看到国内产品与国外的差距，激发学生的责任心；问题的研究解决，提高学生应用所学知识解决生产实际问题的能力。以竞赛结课，企业工程师与教师做评委，使学生早日面对竞争，面对企业的需求。“企业进课堂”，学校突破了传统的以学校和课堂为中心的教学形式，把教学活动与生产实践紧密结合，将企业一线的工程技术人才引入课堂，使学生接触到最新最先进的生产环境，并将专业理论知识在生产实践中运用，形成了学校和企业的“双课堂”。
4 结束语
应用化学专业近十年来不断完善人才培养方案，以工程技术为主线，强化学生“腐蚀防护与涂装”的工程实践能力、工程设计能力。以实际工程为背景进行教学方式、方法改革，采用项目式、探究式、讨论式等教学方法教学，提高课堂教学效率，提高学生应用知识解决问题的能力。取得了良好的教学效果。
作者简介：张爱黎（1964-），女，辽宁沈阳人，博士，副教授，研究方向为涂料制造和涂装工艺，沈阳理工大学环境与化学工程学院，辽宁沈阳 110169
金属腐蚀与防护论文范文第7篇
【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：
[1] 石磊 油气储运过程中的管道防腐问题研究与分析 [期刊论文] 《科技创新导报》 -2011年12期
[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
[6] 廖宇平 李志勇LIAO YupingLI Zhiyong 长输管道外防腐层的应用与存在的问题 [期刊论文] 《油气储运》 -2005年4期
金属腐蚀与防护论文范文第8篇
关键词：外输管线；防腐技术； 阴极保护
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
0、引言：金属材料在使用过程中易受环境作用随时间的延长而逐渐受到损坏或性能下降,根据发达国家的调查统计,全世界每年因腐蚀损失高于7000亿美元。由此可见,金属腐蚀问题十分严重和普遍。
1、概述
1.1管线的腐蚀原理分析
传统的腐蚀理论认为金属腐蚀是金属材料及其制件在周围介质的作用下逐渐产生损坏或变质现象。输油管道按其腐蚀作用机理主要分为化学腐蚀、流速腐蚀、电化学腐蚀。这三种腐蚀都会给管线造成不同程度的损坏。
化学腐蚀是金属直接和介质起作用，在腐蚀过程中没有电流伴随。确定被输送介质的质量，从腐蚀观点分析，如下成分将极大影响腐蚀速度：各种盐、有机酸、水、氧、二氧化碳、硫化氢、细菌、生成的硫化物等。这些物质和管道内壁发生化学反应，一方面造成管道内部腐蚀，另一方面产物在管内的积累，会引起管内结垢。
流速大能减少腐蚀，所以水管内的流速建议不小于0.9m／s，水管内间时流速不应小于0.3m／s，设计时应给出使腐蚀最小的流速控制范围。流速的下限应使杂质保持悬浮在介质中的速度，从而使管线中的腐蚀物质的积存量小；流速的上限应使磨蚀、腐蚀、气蚀或冲击作用最小。
电化学腐蚀是金属和电解质组成原电池而使金属腐蚀的过程。金属在腐蚀的过程中有电流伴随。碳钢有主要成分(Fe)、少量的碳化铁(Fc3C)和碳(c)及其他合金元素，由于Fc，C具有不同的电位，C的电位局(惰性)是阴极，Fe的电位低(活泼)是阳极，Fc―C之间存在电位差，在导电介质中就产生腐蚀电流造成电位低的铁腐蚀，即铁转变成铁离子。在油田管线腐蚀过程中，电化学腐蚀起主导作用。
1.2油田阴极保护简介
外加电流阴极保护是通过外加直流电源以及辅助阳极，迫使电流从土壤中流向被保护金属，为其表面上进行的还原反应提供电子，使被保护金属结构电位低于周围环境，从而抑阻被保护体自身的腐蚀过程。该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构，如长输埋地管道。外加电流法阴极保护则是利用外部电源对被保护体施加阴极电流。
2、油田外输管线的保护措施
2.1联合保护的优越性
联合保护的优越性主要表现在以下三个方面：
一是延长防腐层的保护寿命，消除防腐层破损造成穿孔的隐患。单凭防腐层保护还存在腐蚀穿孔的隐患，有阴极电流保护使裸铁部位不再发生腐蚀。同时，钢管不生锈，不会造成锈层因体积膨胀而使防腐层鼓破、脱落，大大延长防腐层寿命。
二是可减少阴极保护电流的消耗。由于大面积防腐层，使保护电流只消耗在裸铁部位的小面积上，故所需电流大大减小，减少阳极消耗和设备的输出功率。
三是缩短阴极极化到保护电位的时间，使保护电位达到均匀分布、保护距离长，效果好。因此联合保扩是目前最经济最有效的防腐措施。
2.2油田外输管道外防腐保温层简介
油田外防腐保温层采用挤出聚乙烯泡沫夹克保温管简称夹克管，中国有的油田称作黄夹克，它是挤出聚乙烯覆盖层在防腐保温管中的具体应用。该防腐层是由聚氨酯及AB组合料等组成。通过聚氨酯发泡设备加温、加热、组合按比例注入钢管与保护层中间，使聚氨酯通过化学反应迅速膨胀发泡形成硬质泡沫体，在保护层与钢管中间对钢管起保温作用，保温层均匀厚度为40mm，外保护层是使用局密度聚乙烯通过加热制成，保护层厚度为3mm，外保护层具有抗拉、耐压、防潮、不易受损等优点，可延长管道使用寿命，可用于高温度65℃环境中，钢管除锈达St3级以上，按要求刷环氧煤沥青两遍。
(1)底漆作用，一则为增强聚氨酯与钢管的粘结性，二则以防聚氨酯遇水后对钢材的腐蚀。
(2)硬质聚氨酯泡沫塑料的导热系数很低，比重轻，强度适宜，化学稳定性好，是一种较理想的保温材料。需要注意的是在发泡时密度的控制，泡沫推荐密度为60kg／m3。
(3)塑料夹克管：对埋地管道而言，目前多数国家认为聚乙烯覆盖层是外防腐保温管的理想保护材料。为保证聚氨酯泡沫与夹克管的牢固粘接，聚乙烯管内壁要进行电火花极化处理。
(4)防水帽：泡沫管接头密封的好坏对于整个管的保温效果以及使用寿命起着重要作用。接头密封不仅在防止储存、运输和施工过程中的水分从端部渗入，还在于管道埋设后，―旦发生外防腐层局部损坏使水分渗入时，防水帽还起到阻隔作用。
热烤缠带是沥青类防腐层的专用补口材料，其特点是技术成熟、施工简捷，关键性工艺参数是管体、缠带表面的烘烤温度及缠绕方式，对操作人员要求较严格。如果操作得当，缠带与防腐层相容性较好，会获得满意的补口结果。但在现场实际工作中受环境、温度、人员技术水平的影响和限制，各工序间的工艺参数不易始终如一达到标准的要求，易造成补口质量的不稳定。如烘烤温度的控制，烘烤过度，引起沥青流淌，使厚度达不到要求，基带产生焦化；烘烤湿度不足或不均匀，沥青未达到熔融状态，导致补口区粘结不良，这些影响因素都会成为日后管道腐蚀的隐患。
2.3外输管线阴极保护效果及经济效益
外输管线自2006年7月阴极保护系统投入运行以来，运行效果良好，达到了方案设计保护效果。主要表现在以下几个方面：一是现场应用效果。管线腐蚀速度明显降低，腐蚀穿孔次数明显减少，降低了维修工作量；通过检测发现和修复防腐保温层97处，避免了因腐蚀穿孔造成的不安全生产因素，为生产顺利平稳运行创造了条件。
二是经济效益。阴极保护运行后管线腐蚀穿孔次数的明显减少，节约了维修费用和人力、物力的投入，为整个油田降耗增效做出了贡献，同时延缓了外输管线的腐蚀。
三是环境保护方面。同时避免了因管线腐蚀穿孔造成的跑油对当地环境造成的污染，为公司的环保工作做出巨大贡献。四是更重要的是由于阴保系统刚刚投入运行，随着时间的推移，阴极保护效果将越来越明显。
3、结语
总之，通过上述了解，我们知道了阴极保护是一种公认的防腐蚀技术,其应用领域广,涉及到地下、水中及化工介质中的管道、容器、港口码头、船舶及化工设备等各个方面,其防腐蚀效果和其它防腐技术相比具有无可替代的作用。本文简单介绍了油田外输管线的保护措施油及输管线阴极保护效果和其经济效益，对阴极保护方法进行了探讨，论文对油田外输管线具有一定的实用价值和指导意义。
参考文献
[1]黎洪珍,徐立,庞宇来,蒋晓蓉.集输管道阴保效果分析及措施研究[J].天然气与石油.2007(02)
[2]裴义,李莉,张晓范.埋地钢质管道牺牲阳极的阴极保护[J]. 沈阳大学学报. 2006(04)
金属腐蚀与防护论文范文第9篇
【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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金属腐蚀与防护论文范文第10篇
关键字：微生物腐蚀 金属材料 微生物膜 腐蚀防护
1.引言
随着经济全球化的发展及全球经济的迅猛发展，人们对于陆地资源的开发力度越来越大。人类社会的发展面临着资源危机的困扰。海洋面积约占全球面积的70%，其中蕴藏着丰富的矿产资源。按照海洋矿产资源形成的海洋环境和分布特征，从滨海浅海至深海大洋分布有：滨海砂矿、石油与天然气、磷钙土、多金属软泥、多金属结核、富钴结壳、热液硫化物以及未来的替代新能源--天然气水合物[1]。海洋中除了丰富的矿产资源外还拥有丰富的生物资源。据统计约有20多万种生物生存在海洋中。可以说海洋资源开发利用的程度和人类对于海洋资源的认识与开发的能力对于人类社会的未来的发展是至关重要的。
人们对于海洋开发与利用的，离不开开发海洋所需要利用的材料。我们将从海洋中提取出来的及专门用于海洋开发的各类特殊材料称之为海洋材料[2]。在海洋资源开发与利用过程中，材料应用的最主要破坏形式就是腐蚀，其中因海洋微生物影起的腐蚀约占海洋材料的70%到80%，每年因此种腐蚀而影起的损失高达上千亿美元[3]。
所谓海洋微生物的腐蚀是指由各种各种微生物的生命活动而造成海洋环境中使用的各种材料的腐蚀过程统称为微生物腐蚀（ Microbiologically influenced corrosion， MIC） 。附着于材料表面的微生物膜是诱发材料表面生物性腐蚀的重要因素， 微生物的附着是高度自发过程， 它几乎可以导致所有材料的腐蚀[4]。从微生物腐蚀的机理上去彻底研究材料表面与微生物的相互作用对于提高材料的抗微生物腐蚀的是极其重要的。
2 微生物腐蚀
2.1 微生物腐蚀研究的发展历史
1891年，盖瑞特首次报告了微生物腐蚀的例子[5]。近20年后， 盖恩斯首先发现了微生物腐蚀，他在地下埋设的钢管腐蚀产物中提取出了铁嘉氏杆菌， 并发现有大量的硫的存在， 这表明有腐蚀过程是有硫酸盐还原菌的参与。荷兰学者屈尔等在1934年，提出硫酸盐还原菌参与金属腐蚀中阴极氢去极化的理论，指出了硫酸盐还原菌在金属腐蚀中起到非常重要的作用。1949 年，Butlin 和Vernon给出了这个领域的一些经典的基本概念。后来，剑桥的Postgate系统地研究了硫酸盐还原菌的生理、生态和生化特征及营养需求，奠定了微生物腐蚀的理论基础。20世纪60年代以来，欧洲各国及美国的许多学者都对微生物的腐蚀机理进行了大量的研究。但人们对于微生物腐蚀的认识还仅仅还处于对个别的微生物腐蚀失效事故的描述的阶段。到80年代中期， 随着环境扫描电镜、原子力显微和激光共焦显微等表面分析技术的发展，人们可以测量到生物膜的厚度和组成成份， 使得精确确定微生物和腐蚀之间的空间关系成为可能， little等[4]综述了各种环境、各行业存在的微生物腐蚀现象。Mansfeld等[6]介绍了各种电化学技术在微生物腐蚀研究中的应用。此外还引进了微生物技术进行微生物腐蚀的研究。微生物腐蚀的研究也从失效事故的表面现象日益发展成为一门多领域的交叉学科。
2.2微生物膜
2.2.1微生物膜的形成过程及其影响因素
研究表明，材料表面浸入海水后，微生物就会迅速附着在上面，几个小时之后就会生成一层生物膜。海水中的微生物以各种形式被运送到固体材料的表面，如在深海环境中，由于海水是相对静止的，这时微生物是以沉积作用接触到固体表面的。此外海洋微生物还会由于洋流的作用，自身的趋化性及布朗运动等方式吸附到材料的表面。付玉斌[7～8]研究了玻片、钢片、防锈漆片、防污漆会由于微生物的群落的生长繁殖在材料表面形成一层由活的和片表面细菌粘膜中异养细菌的组成、数量和菌体形态。结果表明，附着细菌均是运动性很强的带有鞭毛的细菌， 其中鞭毛在细菌附着过程中起着重要作用，此外还会由于微生物种类的不同以及材料表面的性质不同都会对微生物吸附成膜过程产生影响。微生物吸附到材料表面之后，利用金属表面吸附的一层有机分子，催化营养物的生物降解，以获微生物自身繁殖所需的各种养分。无论微生物是以何种方式吸附到材料的表面，最终都会形成由活的死的细胞以及细胞外分泌物（Extracellular polymer substances 简称EPS）所构成的生物膜。不同类型的附着菌种，不同类型的附着菌种互相接近，互相协作，形成混合菌群，最终导致生物膜的逐渐成熟。
2.2.2生物膜的的性质
生物膜是一种凝胶相的物质，其具有较好的亲水性、粘弹性、通透性以及一定的吸附能力。由于细菌高聚物的存在，如丙酮酸或糖醛酸中的荷电基团等的存在，使得生物膜具有离子交换器的性质.在任何情况下，EPS都具有亲水性， 因此生物膜赋于疏水表面以亲水性质，基体的表面性质也就因此发生了变化。生物膜通常具有以下作用和特点：凝胶相的EPS使得微生物在其中生长繁殖的过程中，空间上是靠近于生长表面，各种菌具有固定的微同生现象存在，并且细菌的整个生长过程的空间位置的变换也是比较固定的。这样就使得了覆盖于材料表面的生物膜在垂直和水平方向的基质浓度、pH值、氧浓度、代谢产物的浓度、溶解盐浓度、有机物的浓度及无机物的浓度在空间上的不均分布。各处金属/生物膜的界面电化学参数由此发生了变化，最终导致金属腐蚀速率的加快或减慢和形态的各种变化。
2.3微生物腐蚀机理
不同种类的微生物在生物膜内的代谢类型多种多样， 微生物腐蚀的机理也多种多样， 但归结起来， 微生物腐蚀有以下几种类型： （1）形成氧浓差电池；（2）微生物代谢过程中产生的各种酸（有机酸和无机酸）引起的腐蚀；（3） 局部厌氧环境的形成使得硫酸盐还原菌活性增强，腐蚀增强；（4）微生物活动引起的生物矿化作用[9]。相应地腐蚀机理如下：
2.3.1氧浓差电池的形成
生物膜内的细菌群落由于自身的呼吸和发酵作用，导致生物膜内形成氧气浓度的梯度，除此之外由于微生物膜自身结构的不规则不均匀性，腐蚀产物的局部堆积、EPS基质阻碍了氧向材料表面的扩散等因素都会形成局部的浓度差电池，即氧浓度差电池。菌落区相对于周围无菌群环境， 构成原电池的阳极区，金属发生溶解； 周围无菌富氧区构成原电池的阴极区，发生还原反应， 从而导致腐蚀的发生。
另外一种情况是海藻和光合作用细菌利用光产生氧气，积聚于生物膜内。氧气浓度加大，加速了阴极过程， 也就加快了腐蚀速度。海藻象其它细菌一样， 无论光线强弱， 即使在黑暗中也呼吸， 将O2转化成CO2。局部的呼吸作用/ 光合作用可形成氧浓差电池， 导致局部阴、阳极区的产生[10]
L. Hostis 等采用旋转电极技术分析了金电极上天然海水生物膜内氧扩散动力学[11]，氧浓差存在满足了局部腐蚀。氧浓差存在满足了局部腐蚀的初始条件腐蚀产物及代谢物沉积使局部腐蚀得以发展。
2.3.2 酸的产生
微生物腐蚀酸的产生多指有氧区好氧菌代谢产物无机酸（硫酸和硝酸）和各种有机酸的产生，其中硫氧化菌和硝化细菌是常见的好氧型产酸菌， 在新陈代谢过程中消耗介质中的氧形成硫酸和硝酸。同时，由于这些反应都是好氧反应，因此材料表面也会形成类似铁细菌的氧浓差电池腐蚀， 加速材料腐蚀进程。细菌代谢养份时，有机物会除去代谢过程产生的电子，在好氧菌中， 电子的最终接收者通常是氧， 有机物发酵时大多数异养细菌代谢分泌有机酸.酸的种类和数量依赖于微生物的类型和有效基层分子数。有机酸能可以使腐蚀发生趋势转变。如果酸性代谢物被困在微生物腐蚀的反应界面时，对腐蚀影响将更加明显。
2.3.3硫化物的产生
硫酸盐还原菌（ Sulfate-Reducing Bacteria，SRB） 是一种 广泛存在于土壤、海水、河水、地下管道以及油气井等缺氧环境中的厌氧菌。它能利用金属表面的有机物作为碳源， 并利用细菌生物膜内的氢， 将硫酸盐还原成硫化氢， 从还原反应中获得生存的能量。[12]局部无氧区厌氧菌代谢会生成破坏性极强的硫、硫化物、硫代硫酸盐等物质。关于SRB菌腐蚀研究报道很多，其腐蚀机制早在20世纪30年代Von Wolzogen Kuhr和Vander Vlugt就提出了氢化酶阴极去极化理论。SRB菌所引起的腐蚀是一系列电化学过程， 当形成的硫化物覆盖在钢铁表面时，容易产生小孔腐蚀，并加速金属的局部腐蚀。郑强、李进[13]曾报道过硫酸盐还原菌生物膜下铜合金的腐蚀行为， 发现SRB的存在使电极自腐蚀电位发生剧烈负移， 腐蚀电流密度显著增大， 铜合金发生了严重点蚀。
2.3.4 生物矿化作用
微生物在金属表面沉积无机物，或者选择性的去除金属基体中的合金元素的过程我们称之为生物矿化作用。微生物作用沉积的矿物质在热力学、动力学上都与溶解的物质保持平衡。金属与沉积物间有相互的电子转移过程，这种平衡影响了金属的电位。金属电位的改变可以导致惰性金属腐蚀电位的升高，甚至接近点蚀电位，从而增强了金属对点蚀的敏感性。无机沉积物不仅影响电化学腐蚀的热力过程，同时还改变腐蚀过程和微生物氧化还原反应间的电子转移。生物矿化作用对于微生物的腐蚀影响已经成为最近几年人们研究的热点。
结语
21世纪是海洋的世纪，世界各国都在积极努力推进自身海洋事业的发展，我国政府更是制定出了我国海洋战略发展的规划。我国在2010年8月26日成功对"蛟龙号"载人潜水器实现了3000米以下实验。中国成为第五个掌握3500米以上大深度载人深潜技术的国家。这无疑是中国科技成果的骄傲，也是我国广大科技工作者的骄傲。但是，面向海洋的进一步发展，我们所面临的挑战也是巨大的，这就要求我们广大的科技工作者为此付出更为艰辛的工作。海洋耐微生物腐蚀材料的研发对于进军海洋事业的发展是十分重要的，只有好的经久耐用的材料才能经得起我们在开发海洋过程中所以面临的各种复杂的海洋环境的挑战，才能让我们在开发海洋的过程中更好的保护我们的美丽的海洋环境，才能真正造福于我们人类自身事业的发展。
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