超臨界設備腐蝕研究的方法

A. 設備的防腐方法有哪些

工業設備防腐蝕是一項十分重要的工作，工業設備防腐蝕的方法比較多，常見的工業設備防腐蝕的方法主要有以下幾種：

1、電化學保護法。電化學保護法是防護金屬電化學腐蝕而採取的防護方法之一。常見的有有陰極保護、護屏保護和PH極保護等方法。

陰極保護，這是在被保護金屬表面，通以陰極直流電流，可消除或降低被保護金屬表面的腐蝕電池作用。

陽極保護，是在被保護金屬表面，通以陽極直流電流，使其金誠表面形成一層鈍化膜，防止化學介質同金屬反應。

2、添加緩蝕劑。添加緩蝕劑是在腐蝕介質中加入一種或幾種物質,起防止介質對金屬腐蝕的作用，但不改變介質的其它性能，這種物質稱為緩蝕劑。

3、選擇各種耐腐蝕合金和有色金屬製作設備。不少化學反應溫度髙，介質腐蝕性極強，如生產固鹼的降膜蒸發器，溫度達400攝氏度,鹼液濃度由40%升至95%以上，需使用鎳管；濕氯氣冷卻，可使用鈦冷卻器；濃硝酸貯存，須用鋁罐；稀硝酸吸收塔，可選用不銹鋼。

4、 使用各種金屬鍍層和襯里。鋼設備表面用噴鍍、電鍍、化學鍍、熱浸鍍等方法可得到各種有色金屬與合金的鍍層，防止介質腐蝕•如國外普遍用噴鋁的方法，保護橋梁，防止大氣腐蝕•鋼設備表面用掛襯、搪焊等方法可得到較厚的有色金屬襯里層（一般為3〜5毫米），敁常用的是襯鉛層，可防止稀硫酸等介質腐蝕。

5、 選擇各種非金屬保護層。鋼設備或混凝土設備表面襯橡膠、襯塑料、襯磚板和塗刷各種耐腐蝕塗料，將腐蝕介質與鋼或混凝土表面隔離，起到保護作用。此外鋼制反應釜、管道等還可用搪瓷、搪玻璃的方法防腐蝕。

6、 選擇各種非金誠耐腐蝕材料製作設備，用非金屬耐腐蝕材料可以製作反應設備和塔器、槽罐、管道、泵、閥等。常用的材料有各種工程塑料，增強塑料，電極石墨，化工陶瓷，玻璃，鑄石和天然岩石等。

7、除去介質中有害成份，防止金屬設備腐蝕，這是非常重要的一項防腐蝕措施

B. 關於腐蝕研究的問題

本人腐蝕只學到點皮毛。我看了我們的教材，認為氯離子和硫酸根主要是由於自身活性和離子半徑影響了蝕孔的成核的過程。
下面這段是我們教材的原文，你可以參考一下，希望有所幫助：
當介質中存在活性陰離子時，平衡即被破壞，使溶解占優勢。關於蝕孔成核原因現在有兩種說法：一種說法認為，點蝕的發生時由於氯離子與氧的競爭吸附所造成的，當金屬表面的氧吸附點被氯離子代替時，點蝕就發生了。另一種認為氯離子半徑比較小，其容易穿透鈍化膜，產生強烈的感應離子導電，使膜在特定點上維持高電流密度使陽離子雜亂移動當膜/溶液界面高達某一臨界值時，就發生點蝕。
我是學金屬防腐的，以後多交流哈。

C. 高溫、高壓H2S腐蝕試驗方法國際標准分析

李建平¹陳長風²任玉林¹李宗田¹陳秋芬¹唐萍¹

（1.中國石化石油勘探開發研究院，北京100083；2.中國石油大學（北京），北京102249）

摘要 目前，國際上廣泛使用的H2S服役環境下材料的試驗和選用標准有3種，分別為NACE標准、EFC標准以及ISO15156 標准。本文對這3種標准之間的相互關系進行了分析，在討論硫化物應力腐蝕開裂機理的基礎上，分析了NACE標准和EFC標準的特點，對比了兩種標准之間的主要區別。NACE標准注重選材的安全性，選材容易出現品質過剩；EFC標准強調因地制宜地選材，強調合理使用，最大限度地發揮材料的性能；NACE MR0175的材料性能以及耐蝕性方面的數據較為豐富，使用方便；相對來講EFC17隻是給出了選材的基本原則，對使用者自身的要求較高。ISO15156標准結合了上述兩類標準的特點，取長補短，建立了既適合於使用，又注重安全的試驗和選材標准，可用於高含硫氣田開採的選材。

關鍵詞 腐蝕 實驗 H₂S CO₂SSC NACE MR0175 EFC16/EFC17 ISO15156

International Standard Analysis on H2 S corrosion Testing Method at High Temperature and High Pressure

LI Jian-ping¹，CHEN Chang-feng²，REN Yu-lin¹，LI Zong-tian¹，CHEN Qiu-fen¹，TANG Ping¹

（1.Exploration ＆ Proction Research lnstitute，SlNOPEC，Beijing100083；2.China University of Petroleum，Beijing102249）

Abstract Presently，there are three kinds of international standards for testing and choosing materials serving in H₂S-containing environment，that is to say，NACE MR0175，EFC17 and ISO15156.The relationship of these three standards is analyzed in this paper.Basing on the mechanism of SSC，the features of NACE MR0175 and EFC17 and the difference between these two standards are also discussed.NACE MR0175 pays more attention to the safety in the selection of materials and easily results to an overplus in materials』 performance，while EFC17 emphasizes the reasonable selection of materials according to the local conditions and exerts the performance of materials furthest.NACE MR0175 provides abundant data of material』s performance and corrosion resistance，while EFC17 only presents the cardinal rule for material』s selection.By taking the strongpoint of above two standards，ISO15156 not only suits to use but also emphasizes the safety of the testing and choosing Materials，especialy in the high sulfurcoated gas field.

Key words Corrosion Test H₂S CO₂SSC NACE MR0175 EFC16/EFC17 ISO15156

在石油天然氣的開采過程中，H₂S腐蝕往往導致突發性的災難事故，造成人員和財產的重大損失。美國NACE 協會在1975年頒布了《油田用耐硫化物應力腐蝕開裂金屬材料》，即NACE MR0175^［1］。到目前為止，NACE MR0175已經經過了25次修改，對其中的內容進行了較大的修改和補充。

NACE MR0175建立了硫化氫臨界分壓值，當硫化氫的分壓超過該界限值後，就需要考慮SCC的威脅；同時還提供了選材的指導方針及耐蝕合金的應用界限和條件，例如溶液組成、pH、溫度、H₂S分壓等。NACE TM 0177^［2］和NACE TM284^［3］兩個試驗標準是對NACE MR0175的進一步補充和完善。

歐洲腐蝕協會分別在1995年和1996年單獨出版了EFC16（含《H₂S環境條件下碳鋼和低合金鋼的選材准則》）和EFC17（《石油天然氣開發用耐蝕合金：H₂S服役條件下選材和測試方法》）兩個規范，這兩個規范盡管在出發點和內容上與NACE標准有所不同，但仍然被認為是NACE標準的重要補充。

之後，NACE和EFC合作，由國際標准協會ISO/TC 67成立了第七工作組，收集和整理合適的、公開發表的硫化氫環境下金屬材料開裂的現場和實驗室測試數據，出版了ISO/15156^［4～6］（《石油天然氣工業——含H₂S環境油氣生產用材料》）標准。ISO15156標准可以看成是NACE MR0175和EFC16及EFC17^［7，8］的合並版本，綜合了NACE和EFC兩類標準的重要內容。上述3個標准已經成為硫化氫環境下設備用材選擇與試驗的重要依據。本文主要是分析NACE和EFC標准之間的差異，探討高含H₂S、CO₂環境用材的試驗方法。

1 材料H₂S環境下的應力腐蝕特徵

硫化氫腐蝕主要有兩種形式，一是電化學腐蝕失重；二是腐蝕開裂。前者，腐蝕產物FeS對腐蝕速率和形態有顯著的影響，導致均勻腐蝕和局部腐蝕。相對於CO₂腐蝕，H₂S腐蝕失重速率較小，因此對於硫化氫腐蝕，人們更關注腐蝕開裂問題，這是許多突發事故的原因。

硫化氫溶於水後電離形成的H⁺和HS^-發生陰極還原反應，形成氫原子。對於CO₂腐蝕，陰極反應生成的氫原子會在金屬表面結合成氫分子，隨後溶入液體中，但在含硫化氫系統中，硫化物離子將會減慢金屬表面氫原子復合成氫分子的速率，這樣會造成金屬表面氫分子的積累，為氫原子擴散進入金屬提供了足夠的驅動力，從而導致硫化物應力開裂（SSC）、氫致開裂（HIC）。另外，局部陽極溶解與應力耦合作用導致應力腐蝕開裂（SCC）。

低碳鋼和低合金鋼H₂S腐蝕後表面容易形成FeS膜，這層腐蝕產物膜雖然對基體金屬有一定的保護作用，但是陰極還原的氫原子很容易穿過FeS膜擴散到金屬基體，導致開裂。耐蝕合金錶面會形成緻密的Cr₂O₃-NiO鈍化膜，這層鈍化膜對氫原子的擴散阻礙作用明顯，從而抑制了腐蝕裂紋的產生。隨著耐蝕合金中Cr和Ni含量的增加，鈍化膜的完整性、緻密性也增加，對金屬基體的保護性增大。

耐蝕合金的SSC是碳鋼和低合金鋼SSC 的擴展，是氫脆現象。其本質是陰極過程，也就是說開裂受控於陰極極化。耐蝕合金的SSC對材料表面鈍化膜的穩定性非常敏感，因此也就對溶液的 pH 值以及 Cl^-的含量敏感。溶液的酸性增加，鈍化膜溶解性增加；Cl^-的侵蝕性較強，容易穿透鈍化膜，破壞鈍化膜的結構。

耐蝕合金在H₂S中的SCC是人們廣泛熟知的耐蝕合金在鹵水中的SCC問題的擴展，它是局部腐蝕的一種，是陽極過程，也就是說可以通過陰極極化來抑制。與SSC一樣，SCC對材料表面鈍化膜的穩定性非常敏感，因此就對溶液的pH值以及Cl^-的含量敏感。另外，H₂S的含量會顯著地影響到產生SCC的門檻值。

對於SCC，裂紋在耐蝕合金錶面萌生的機制與機械輔助去鈍化有關，也就是說材料外載入荷與本身的殘余應力耦合，導致變形，局部會產生微蠕變和應力鬆弛，這樣容易破壞或削弱鈍化膜，使局部基體金屬受到侵蝕溶解，同時在應力的耦合作用下，產生裂紋。

耐蝕合金通常在高的溫度下容易產生應力腐蝕裂紋，在室溫下更容易產生SSC。然而，隨著載荷、鈍化膜、微蠕變、氫的還原以及擴散等多方面交互作用，將使有些耐蝕合金，例如雙相不銹鋼應力腐蝕和硫化物應力腐蝕的敏感溫度分布在中溫區（80～120℃）。相對而言，對於碳鋼和低合金鋼硫化物應力腐蝕最大的敏感溫度在25℃。

鐵素體以及馬氏體耐蝕合金組織自然微蠕變非常小，對SSC敏感而對SCC不敏感，當然，應力大於或等於屈服強度也容易出現裂紋；相反，奧氏體組織本質上自然微蠕變非常大，對SSC不敏感而對SCC敏感；而雙相不銹鋼會遭受SCC和SSC，這主要取決於腐蝕環境的特徵。

為了有效地利用材料，同時提高材料使用的經濟性，除了應了解硫化物應力開裂（SSC）和應力腐蝕開裂（SCC）兩種開裂方式的不同機制，更重要的是如何選材和評價。

2 NACE 標准特徵

2.1 NACE TM0177-96

NACE TM0177推薦了4種試驗方法：拉伸、三點彎曲、C形環和懸臂梁拉伸法。試驗可以在常溫常壓下進行，也可以在較高的溫度和壓力下進行，推薦的測試溶液濃度較高、pH值較低，屬於加速試驗，是比較苛刻的試驗標准。採用高溫高壓試驗的原因，一是由於材料不同，產生裂紋的敏感溫度也不同；二是要更好地模擬材料實際服役環境，預見最差的服役條件。高溫高壓的試驗結果最好與常溫常壓試驗結果進行對比。

NACE TM0177提醒需要注意以下幾點：

（1）這種加速試驗方法使得試驗數據的處理變得比較困難，試驗過程中總有一些其他的影響因素會影響到重現性。例如：低強度鋼在推薦的測試環境中容易產生HIC或氫鼓泡失效，但這種材料通常不容易遭受SSC，因此對於試驗結果需要區別是何種機制導致的裂紋。另外，一些合金在這種試驗環境下容易受到侵蝕，導致開裂，而在油田服役環境下則不會出現這種情況，馬氏體和沉澱硬化不銹鋼就容易出現這種問題。

（2）測試方法、材料的織構與流線、不同合金之間的電偶腐蝕、測試溫度對開裂的敏感性影響、試樣選擇區域、材料的非均勻性（例如焊接）、試驗時間和試樣數量等等一些因素都會對試驗結果產生影響。

EFC標准中將三點彎曲試驗法改為四點彎曲試驗法，ISO15156採用了這一修改。

2.2 NACE MR0175

NACE MR0175是依據材料的現場使用數據和試驗數據，建立起來的H₂S服役條件下材料的選擇標准，包括碳鋼、低合金鋼和耐蝕合金的選擇，新版本增加了合金使用環境的限制。由於SSC受到應力、H₂S分壓、元素硫、礦化度、pH值及合金的冶金條件等眾多條件影響，因此NACE MR0175無法就每一種合金都給出確切的環境使用界限，材料的使用者有責任根據試驗室數據的准確程度以及現場經驗來確定材料將來使用的安全性。NACE MR0175承認一些在NACE TM0177標准試驗中被證明容易開裂的合金在實際服役環境中的表現卻很好，同時標准所推薦的材料對SSC具有抑制能力，但卻不能在所有的環境下阻止SSC，因此一定要考慮實際的應用環境。

NACE MR0175定義了H₂S應力腐蝕環境范圍，幫助使用者確定材料服役環境是否在該范圍之內（圖1）。

圖1 NACE MR0175定義的SSC環境敏感區域

a—氣相環境；b—油氣兩相

圖1隻表明了總壓和分壓，沒有顯示出溶液的pH值對SSC的影響；另外，對於碳鋼和低合金鋼滿足了NACE TM0177的測試，但能否在6～7MPa的H₂S分壓下服役還是需要慎重考慮的問題。在EFC16 中，將碳鋼或低合金鋼在H₂S環境分為了3個區域（圖2）。這3個區域的應力腐蝕敏感性劃分成非酸性環境、過渡區和酸性環境。圖2 只是針對P110以上強度鋼級建立的，其他材料或有焊縫的情況需要重新建立應力腐蝕敏感圖。ISO15156採納了EFC16觀點，未採用NACE對SSC敏感區域的劃分方式。值得注意的是，圖2所包含的H₂S分壓區域最高只有1MPa，這就限定了碳鋼和低合金鋼可以使用的范圍。

另外，NACE MR0175為新的合金材料或新工藝處理的材料給出了7個等級的試驗條件，前3個等級屬於NACE TM0177試驗范疇，主要是針對碳鋼和低合金鋼；後4個等級試驗溫度和壓力較高，同時通有CO₂，是專門針對奧氏體不銹鋼、雙向不銹鋼、Ni合金以及Ti合金推薦的試驗條件，以確定這些合金的耐SSC性能。

圖2 EFC16和ISO15156定義的SSC環境敏感區

① 1bar=10⁵Pa

NACE MR0175標准仍然是比較嚴格。例如，對應用於酸性環境下的碳鋼和低合金鋼的硬度要求為小於22HRC，材料硬度大於該值則不在標准所規定的范圍之內，需要另外嚴格測試。

3 EFC標准特徵

EFC 標準的一個重要特點是為了保證設備選材在實際工況條件下的安全性，同時又符合經濟性原則，試驗環境溶液應選用與實際工況條件相同的環境溶液，而不是NACE規定的溶液，即採用合於使用原則（Fitness for Service），也就是說試驗條件的選擇要反映服役條件。這樣就有可能避免一些材料現場使用情況良好，卻無法通過NACE標准試驗這一現象的發生。

EFC 標准總結了近年來關於環境條件與材料開裂方面的研究成果，認為可以適當放寬試驗的苛刻程度，這樣會大大地節省費用，同時還不會帶來風險。因此EFC准則比較實用，對石油、天然氣工業具有較高的指導性。

3.1 EFC16

EFC16標准主要是針對碳鋼、低合金鋼在含H₂S環境下的服役性能，全面考慮此類材料暴露在硫化氫環境下所有的可能裂紋類型，並根據裂紋產生的環境，通過合理的材料選擇來避免這些裂紋。EFC首次提出的合於使用（Fitness-for-Purpose）原則已經廣泛被接受，目前，NACE年會已經有越來越多的文獻報道了基於此原則開展的材料耐蝕性能研究。

影響滲氫的主要因素為：H₂S的濃度、pH和溫度等，EFC16建立了P110以上鋼級的pH-H₂S分壓SSC敏感圖（圖2），其他的鋼級以及具有焊縫的鋼需要重新建立。圖2中，①區屬於非酸性環境，對材料冶金的質量沒有要求；②區為過渡區，需要控制冶金質量，如硬度、S含量等，在一些環境下，材料冶金質量及控制不需要非常嚴格；③區則容易發生SSC，需要嚴格按照EFC16標准選材。需要注意的是pH低於3.5服役環境在油田現場很少出現，因此圖2中對這部分未做出分類。當材料滿足EFC16 標准規定時就可以良好地抑制區域②和③的SSC腐蝕。材料不能滿足上述要求可能也能夠良好地抑制SCC，但是需要按照合於使用的原則來評估。

碳鋼和低合金鋼可以通過測量硬度來檢查強度，要求均勻的顯微組織，這樣可以通過限制強度、消除有害的裂紋敏感微觀組織來抑制SSC。

出現SSC的硬度與環境的苛刻程度有關。EFC16 所允許的硬度水平比較寬松，同時提供了合適的測試方法來證明材料可以抑制SSC。

對於淬回火管材：硬度≤250 HV30（22 HRC），C90 和T95 可以到270 HV30，同時要求組織均勻，沒有未回火馬氏體。高於65℃時可以使用N80Q，C95；高於80℃可以使用API 5 CT C95，N80，P105和P110系列；高於110℃可以使用API 5 CT Q125。也就是說溫度越高，相同腐蝕條件下可以使用的鋼級越高，充分體現了適合於使用的原則。Q+T低合金鋼可接受的最大硬度為275HV30（26HRC）。管線、壓力容器以及其他焊接設備材料母材硬度不超過250 HV30。

對於不能滿足上述冶金要求的材料，EFC16要求使用附錄A推薦的方法進行測試，附錄A給出了測試方法、測試溶液以及評定標准。EFC推薦使用模擬實際的服役環境進行試驗，從而獲得材料的真實服役性能，另外，對於服役環境不明確的情況，EFC16推薦的測試環境也不苛刻。

眾所周知，如果材料滿足了硬度、組織等要求，就很難滿足力學使用要求，對於這一矛盾，EFC16建議還是根據合於使用原則，通過仔細試驗研究來解決。使用的測試環境要與服役環境相似，應力/應變水平代表服役載荷。

3.2 EFC17

耐蝕合金（CRA）已經越來越廣泛地應用於含硫油氣田的開發，由於H₂S服役環境下的油田設備用耐蝕合金（CRA）的試驗和選擇標准不統一，這就給評定耐蝕合金的質量帶來了很大困難和高昂的費用。另外針對碳鋼所建立的評定方法不能應用於CRA。

EFC17就是根據上述問題，建立了測試和評價CRA的標准，標准中包括選擇、評價耐蝕合金的基本原則，即合於使用原則；標准提供了評估臨界環境開裂條件的測試方法和使用該方法的原理、測試方法的重要性以及如何選擇CRA。

EFC17的核心就是材料應該在最苛刻的環境和力學條件下評估，這一試驗環境應該是服役環境的最苛刻狀態，而不是標準的最苛刻的試驗條件。用於測試的環境應該反映出服役失效結果。耐蝕合金並不是固有的能夠抑制SSC/SCC，EFC17 標準的目標是讓選定的耐蝕合金在一定范圍的力學和環境條件下能夠可靠使用，同時還經濟。為了達到這一目標，選用的測試方法可以確定材料應用的界限，而不是簡單地在極端條件下測試，然後就淘汰一些所謂應力敏感的合金。

首先，EFC17規定了如何選擇測試環境。對於耐蝕合金，嚴重腐蝕通常是出現在最高的服役溫度，因此測試耐蝕性要求模擬該溫度下的環境參數。通常CRA的耐蝕性較好，使得短期試驗很難有所結果，這樣需要比較保守的長期的試驗，這樣試驗條件往往與實際不符，比較苛刻。但是，耐蝕合金傾向於表現出明顯的環境參數臨界線，因此增大一個或幾個參數在加速試驗中可能會導致嚴重的腐蝕，從而會排斥有潛力的良好合金。

耐蝕合金的試驗可以環境模擬服役環境，也可以等同於服役環境或比服役環境苛刻。為了減少特殊測試次數，可以在適當的標准環境下測試數據，EFC17推薦了3類，包括典型天然氣生產環境有地層水和典型原油生產環境的狀況。這種測試屬於材料的定級試驗，有助於確定合金的特殊使用環境。

除了確定測試環境條件外，還要明確最壞狀態下材料的成分和組織對腐蝕的影響。耐蝕合金還要考慮局部腐蝕和縫隙腐蝕，試樣的表面狀態，例如拋光、研磨、機械加工以及焊接狀態等。

另外，還需要認真考慮材料的應力狀態。通常，相同的環境參數決定了耐蝕合金的環境斷裂，然而，局部應力的大小和性質、材料的條件是附加的裂紋控制參數。但是，試驗過程中所載入的應力或應變無論如何也不能精確地模擬服役條件，真實地服役應力包括了製造過程中的殘余應力和服役應力之和，真實服役應力還包括：靜態、瞬態和動態；外加或殘余應力；范圍較廣的和局部應力。

EFC17標准所確定的試驗方法仍然存在有局限性：①測試的時間有可能比裂紋孕育期短，測試時間內沒有發現裂紋，並不能說明延長測試時間後材料不失效；②測試的應力並不能完全模擬現場實際，有可能材料在實際服役下出現塑性變形，但是正常的載入無法滿足上述條件。

針對上述問題，EFC17建議可以通過延長載入時間和給定塑性變形來研究。另外，有報道說長時間的浸泡會改變鈍化膜的結構，容易導致點蝕，裂紋可以從點蝕處萌生，這些問題還需要深入研究。

4 結論

NACE標准非常注重選材的安全性，這樣就出現了不能通過NACE標准試驗的材料反而還可以在油田現場仍然有良好的使用的現象，也就是說選材容易出現品質過剩。

EFC標准強調因地制宜地選材，最大限度地發揮材料的性能，但是，由於現場實際環境差別較大，採用EFC標準的試驗工作量較大，同時對於高含H₂S/CO₂環境，開展模擬試驗的難度也較高。

NACE MR0175總結了較為豐富的材料性能以及耐蝕性方面的數據，方便使用者對比評價，可以預計，隨著研究的深入，這方面的數據積累會越來越豐富；相對來講EFC17隻是給出了選材的基本原則，對使用者自身的要求較高。

ISO15156標准正是結合上述兩類標準的特點，取長補短，建立了既要合於使用，同時也要注重安全的試驗和選材標准。

應該看到，材料的實際服役行為往往比較復雜，標准只是給出了試驗和選材的指導方針，實際存在的問題還需要細致試驗和研究才能解決。

參考文獻

［1］NACE MR0175-2001.Sulfide stress cracking resistant metallic materials for oilfield equipment.

［2］NACE TM0177-1996.Laboratory testing of metals for resistance to sulphide stress cracking in H₂S environments.

［3］NACE TM0284.Evaluation of pipeline and pressure vessel steels for resistance to hydrogen inced cracking.

［4］ISO 15156-1：2001.Petroleum and natural gas instries-materials for use in H₂S—containing environments in oil and gas proction—part 1：general principles for selection of cracking-resistant materials.

［5］ISO 15156-2：2003.Petroleum and natural gas instries—materials for use in H₂S—containing environments in oil and gas proction—Part 2：Cracking-resistant carbon and low alloy steels，and the use of cast irons.

［6］ISO 151 56-3：2003.Petroleum and natural gas instries-materials for use in H₂S—containing environments in oil and gas proction-Part 3：Cracking-resistant CRAS（corrosion-resistant alloys）and other alloys.

［7］EFC Publications No.16.Guidelines on materials requirements for carbon and low alloy steels for H₂S—containing environments in oil and gas proction，ISBN 0-901716-95-2.

［8］EFC Publications No.17.Corrosion resistant alloys for oil and gas proction：guidelines on general requirements and test methods for H₂S service.

D. 減輕零件腐蝕危害的方法主要有哪幾種

金屬零件腐蝕損傷的形式有哪幾種？如何防止和減輕機械設備中零件的腐蝕？化學腐蝕、電化學腐蝕2類。1）正確選材根據環境介質和使用條件，選擇合適的耐腐蝕材料，如含有鎳、鉻、鋁、硅、鈦等元素的合金鋼；在條件許可的情況下，盡量選用尼龍、塑料、陶瓷等材料。2）合理設計在設計結構時，應盡量使整個部位的所有條件均勻一致，做到結構合理、外形簡化、表面粗糙度合適。3）覆蓋保護層在金屬表面上覆蓋一層不同的材料，改變表面結構，使金屬與介質隔離開來，以防止腐蝕。常用的覆蓋材料有金屬或合金、非金屬保護層和化學保護層等。4）電化學保護電化學保護包括陰極保護法和陽極保護法。陰極保護法，主要是在被保護金屬表面通以陰極直流電流，消除或減少被保護金屬表面的腐蝕電池作用。陽極保護法，主要是在被保護金屬表面通以陽極直流電流，使其金屬表面生成鈍化膜，從而增大了腐蝕過程的阻力。此外，可用一個比零件材料的化學性能更活潑的金屬鉚接到零件上，形成一個腐蝕電池，零件作為陰極，不會發生腐蝕。5）添加緩蝕劑按化學性質，緩蝕劑有無機和有機兩種。如重鉻酸鉀、硝酸鈉、亞硫酸鈉等無機類，能在金屬表面形成保護，使金屬與介質隔開；胺鹽、瓊脂、動物膠、生物鹼等有機化合物，能吸附在金屬表面上，使金屬溶解和還原反應都受到抑制，從而減輕金屬腐蝕。6）改變環境條件將環境中的腐蝕介質去除，以減少其腐蝕作用。如採用通風、除濕、去除二氧化硫氣體等。對常用的金屬材料來說，把相對濕度控制在臨界濕度（50%—70%）以下，可顯著減緩大氣腐蝕。在酸洗車間和電解車間里，合理設計地面坡度和排水溝，做好地面防腐蝕隔離層，來防止酸液滲透地面而使其凸起，以免損壞貯槽及機械基礎。

E. 如何用超臨界流體的方法破壞細胞壁

空微波和擠壓是兩種不同的植物活性成分提取的重要輔助方法,應用非常廣泛。本學科前期研究已經證明了這兩種方法確實能破裂植物細胞壁,強化植物提取。但對其破壁機理的研究卻少有問津,尚未形成定論。本文正是對這兩種方法破裂植物細胞壁的機理進行了研究,力求找到其本質規律,在提取理論方面取得突破,為提取設備的開發提供理論依據。 對於真空微波破裂植物細胞壁的力學模型研究,首先針對真空微波輻射植物細胞的傳熱過程進行分析,運用熱力學方程得到了細胞內水分的汽化速率和微波功率密度、微波時間之間的關系;再根據理想氣體狀態方程,導出了細胞內壓和水分的汽化速度之間的關系,結合能量方程便得到了細胞內壓與微波功率密度和微波時間之間的關系。然後運用有限元軟體對正六邊形柱狀植物細胞在真空微波作用下的受力及變形進行分析,得出細胞的整體變形、最大應力和最大剪切應力與細胞內部壓力之間的關系,同時得到了細胞壁的最大應力和微波時間之間的關系,准確地預測了植物細胞在真空微波作用下破裂的時間。最後通過真空微波破裂靈芝細胞的實驗驗證了這一模型的正確性。 對於單螺桿擠壓破裂植物細胞壁的力學模型研究,選取了等螺距變截面單螺桿擠壓機為研究對象,針對其在植物擠壓過程中對物料的作用力進行了推導。通過選取單螺桿中物料運動方向上的一段微元進行受力分析,分別求得了螺桿對物料,機筒對物料,背壓對物料的作用力和物料由於自身形變而產生的作用力,得到了單螺桿中壓力分布的數學模型;並針對截面為正六邊形的柱狀植物細胞模型,得到了植物細胞受力的數學模型。從而建立了單螺桿擠壓破裂植物細胞壁的理論模型。 本文還對預處理植物有效成分提取的動力學模型進行了推導,分別得到了植物提取過程中的內擴散和外擴散動力學模型,得到了提取過程中傳質速率和植物細胞破裂程度之間的關系。然後通過實驗得到了常規浸潤、真空微波和擠壓三種不同預處理方法下竹葉黃酮的提取過程中的傳質動力學方程,同時用電子顯微鏡記錄下經三種不同預處理方法處理後的竹葉細胞的微觀結構。再將三組實驗的動力學方程和樣品細胞結構顯微圖進行對比,發現細胞破裂程度大的樣品的傳質動力學方程的系數也更大,這與理論模型所預測的結果完全一致。 本課題提出並建立了真空微波和擠壓破裂植物細胞壁的力學模型,並通過實驗加以驗證。模型表明：真空微波和擠壓預處理植物能有效地破裂植物細胞壁強化植物提取,植物細胞的破裂程度越大,提取的速度越快,目標物質的得率越高;可以通過控制真空微波預處理參數來破裂植物細胞壁,強化植物提取;也可以通過選用或設計合適結構參數的單螺桿設備破裂植物細胞壁,強化植物提取。

F. 金屬腐蝕研究方法有哪幾部分組成

金屬腐蝕研究方法有3部分組成：

1、化學腐蝕：指氧化劑和金屬表面接觸，發生化學反應導致的腐蝕。 如鐵在潮濕環境中生銹。

2、生物腐蝕：指由各種微生物的生命活動引起的腐蝕。

3、電化學腐蝕：是金屬指發生電化學反應導致的腐蝕。如形成銅、鋅原電池。

縫隙腐蝕

在電解液中，金屬與金屬或金屬與非金屬表面之間構成狹窄的縫隙，縫隙內有關物質的移動受到了阻滯，形成濃差電池，從而產生局部腐蝕，這種腐蝕被稱為縫隙腐蝕。縫隙腐蝕常發生在設備中法蘭的連接處，墊圈、襯板、纏繞與金屬重疊處，它可以在不同的金屬和不同的腐蝕介質中出現，從而給生產設備的正常運行造成嚴重障礙，甚至發生破壞事故。

以上內容參考：網路-金屬腐蝕

G. 電化學腐蝕與防護的主要方法

為控制埋地鋼質管道在土壤中的電化學腐蝕，公認的做法是採用外防護層和陰極保護聯合防護措施。其中外防護層是主要防腐手段，即在鋼管和腐蝕介質之間建立一個絕緣隔離層，避免腐蝕介質和鋼管接觸，從根本上防止鋼管的電化學腐蝕;陰極保護作為防護層防腐的補充手段，為防護層缺陷處的鋼管外表面提供電化學保護。電化學保護方法主要有兩種，一種是犧牲陽極陰極保護，一種是外加電流陰極保護。

選擇一種其電極電位比被保護金屬更負的活潑金屬(合金)，把它與共同置於電解質環境中的被保護金屬從外部實現電連接，這種負電位的活潑金屬在所構成的電化學電池中作為陽極而優先腐蝕溶解，故被稱為犧牲陽極，釋放出的電流使被保護金屬陰極極化到所需要的電位范圍，從而抑制腐蝕，實現保護，這就是犧牲陽極陰極保護。

（一）電化學腐蝕原理

金屬管道有一層的防止腐蝕的表層，該表層遭到腐蝕危險後，在金屬管道裸露的外表層被雨水或潮濕的土壤打濕過後，氧氣組與土地裡面的氫離子形成發電池，作為陽極鐵出現了氧化反應，因此鐵會在非常短的時間里內腐蝕掉然後變為鐵銹。

主要的三個電化學腐蝕成份如下：

1、金屬溶解在陰極變為金屬離子流入溶液；

Me → Men+ ne

2、電子是從陽極流到陰極

3、流到陰極過後溶液裡面能夠吸收電子物質的 X 會接收電子

X+ne → X·ne

（二）件分析相關保護方案

研究電化學的原理與分析金屬腐蝕的緣由，對於三個電化學腐蝕的主要原因來定製相關的防護手段，能夠按照下列三個方針；

1、減慢或防止金融被溶解

第一種方法，挑選適當的金屬又或者說研究定製一款基本不溶解的金屬。

第二種方法，把會導致腐蝕的物質跟金屬分開。

第三種方法，把金屬的 PH 值或別的性能改變。

2、防止電子流向陰極

第一種方法，把金屬電勢改變。

第二種方法，把電子流向改變。

3、把陰極裡面可以吸收的電子物質清除掉；

因為氧氣會不停從空氣裡面流進土壤，所以現在沒有能夠清理陰極上可以吸取電子物質的相關措施。

二、詳細的防止電化學腐蝕的方案

研究了三個電化學腐蝕的原因，並且綜合了五個方案，能夠使用下列幾項方針，最後能夠實現防腐。

（一）挑選適當的金屬又或者說研究定製一款基本不溶解的金屬

製作成能夠真正防止腐蝕的金屬，製作金屬的時候會加進別的物質，提高金屬的防腐蝕水平。把煉制鋼的時候要填加Mn、Cr 等成份提煉成不銹鋼。

（二）把會導致腐蝕的物質跟金屬分開

把會導致腐蝕的物質跟金屬分開，能夠使用的方案有幾種：第一種是採取塗抹的措施，把油漆塗在金屬的表面上，或者塗瀝青、塑料、搪瓷都可以，又或者採取鍍層的措施給想要防銹的金屬面層上化學鍍或電鍍的手段鍍上 Sn、Zn、Cr、Ni、Ag、Au 等，避免內層給腐蝕了。

（三）把金屬的性能改變了

嘗試在能夠構成電池的體系裡面加緩蝕劑，把介質性質改變，把腐蝕的速度降低。

（四）把金屬電勢改變了

採取陰極防護措施，同時加上電源構成電解池，把所要防護的金屬設為陰權，用廢棄的金屬當做要犧牲的陽極，需要保護的金屬當做陰極來進行保護。

（五）把電子流向改變

採取陽極的防護措施，外部增加電源把要防護的金屬陽極化，變成陽級，當達到相關程度的正向極數值後，因此表面有新成相層或吸附層而鈍化金屬。

三、新方法的探究

作為油田地面建設單位，工程建設公司常年接收各種採油工廠的維修工作與改造老區的工程，在實際施工的時候，有很多老化腐蝕的管線皆穿洞內部，這是因為輸送管線的介質具備高腐蝕性，鹼性與酸性，從另一個角度來說，輸送的介質里有比較高的氧氣與氫離子含量，比土壤裡面的含量都還要高，有更加嚴重的電化學腐蝕。