導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇金屬腐蝕與防護論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

一、腐蝕現狀

據有關專家介紹，全球每1分鐘就有1噸鋼腐蝕成鐵銹。目前我國由于金屬材料和周圍環境發生化學或電化學反應所帶來的腐蝕損失每年大約5000億人民幣，約占我國國民生產總值的6%左右[4]。

近年來，石化行業大量進口高硫重質原油，在拓展原油采購渠道、提高原油加工量、降低原油成本和提高經濟效益等方面起到了重要的作用，但是大量加工高硫重質原油，也使石化行業中金屬設備的腐蝕日趨嚴重，因此搞清金屬腐蝕的機理，制定合理的防護措施，對于確保金屬構件安全長周期運行具有十分重要的意義[4]。

二、灰色關聯度分析

1.序列選擇

1.因子分析的基本方法

1.1因子提取

通過分析原始變量之間的相互關系，從中提取出數量較少的因子。提取方法是利用樣本數據得到因子載荷矩陣。利用因子載荷矩陣求解變量相關矩陣的特征值，根據特征值的大小確定因子數量。

1.2因子旋轉

因子分析的以這個重要的目的在于對原始變量進行綜合評價。利用因子分析提取得到的結果雖然保證了因子的正交性，也就是因子之間不相關，但因子對變量的解釋能力較弱，不易解釋和命名。這時可以通過對因子模型的旋轉變換，使公共因子的載荷系數更接近1或者接近0，通過這種方法得到的公共因子對變量的命名和解釋將變得更加容易。

1.3計算因子得分

四、結論與建議

從計算分析結果能夠看出該油田的腐蝕主因素是溫度、pH值、Cl-、HCO3-和Ca2+四個影響因素，在腐蝕的防治中要對這幾個重點影響因素進行預防。通過運用不同數學方法對數據進行分析，從不同的角度得出了相近的結果，兩種方法相互進行了驗證，保證了結論的正確性。

結合灰色關聯理論和因子分析兩種分析方法得出灰關聯因子分析法，該方法綜合了兩種方法的優點，一方面可以將不明確的內部關系明顯化，另一方面又能夠將眾多的因素進行整合。灰關聯因子分析計算理論簡單，得出的分析結果具有系統性，能夠反應出金屬腐蝕因素的主次關系。

參考文獻

[1]張紅兵，賈來喜，李潞.SPSS寶典[M].電子工業出版社北京.2007.2.

[2]于秀林，任學松.多元統計分析[M].中國統計出版時北京.1995.5.

篇2

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2016）10-0004-02

一、研討式教學的內涵

教育是立國之本，關系著國家的前途和命運。現階段我國采用的教育模式大多是應試教育，教師一般只注重傳授知識，而不太注重培養學生轉化知識、發現知識、創新知識的能力。隨著素質教育呼聲的不斷強大，研討式教學越來越受到人們的關注。

研討式教學是一種以解決問題為核心的教學模式，一般由教師在課堂上先提出問題，通過師生共同查閱資料、分析資料，最后探討出解決問題的方法。通過這一系列的活動，逐步提高學生分析問題和解決問題能力。

顯然，在一般的研討式教學過程中，研討主題由誰提出的問題被淡化了。正是這個缺陷，會使一般的研討式教學效果大打折扣，因為，發現問題、提出問題往往要比分析問題、解決問題更為重要。

二、“金屬腐蝕原理及應用”研討式教學改革的策略

研討式教學供給側改革的目的是改革現有以教師先提出課堂研討問題，然后通過各種研討式教學手段（閱讀自講式、討論式、啟發式、專題式、課題制式、案例和講授式等）來解決研討問題的模式，顯然這種模式或多或少帶有應試教育的痕跡。研討式教學供給側改革強調的是課堂研討問題由何而來的問題，即是由學生自主提出，還是由教師事先擬定，或者說重點解決研討主題中“問”的問題。因此，教師如何搭建一個讓學生能自主提出問題的實驗、實習、實踐平臺是研討式教育供給側改革的關鍵。結合我校“金屬腐蝕原理及應用”課程研討式教學供給側改革的經驗成果，對研討式教學改革提出以下幾點建議。

（一）搭建問題平臺

一般研討式教學是通過教師事先提出問題，然后師生帶著教師提出的問題共同查找資料，研究、討論、實驗、探索解決問題的辦法。隨著教學的不斷進行，這種教學模式的弊端日益顯現，其不利于培育具有創新意識的主體人格[1]。研討式教學的供給側改革是由教師努力搭建一個讓學生自主提出問題的實驗、實習、實踐平臺，讓學生在通過做實驗、進行實習或者企業實踐的過程中，自主產生研討課的研討主題，再通過師生共同查閱資料、調查討論等手段解決研討主題。這種教學模式不僅會調動學生學習的積極性，還會使學生對課程內容產生越來越濃厚的興趣，最終讓學生更好地掌握課程內容。學生在研討問題過程中逐步掌握課程的基本知識、基本理論和基本技能，教師的作用是對學生查閱資料、思考問題和討論問題時的表現進行及時評判，即以裁判員的身份參與整個教學過程。

東北石油大學實行的“金屬腐蝕原理及應用”課程研討式教學改革是以強調學生自主發現問題、提出問題為主要改革目標。筆者對這門課進行一些簡單的介紹，“金屬腐蝕原理及應用”課程的主要內容包括三個部分：（1）腐蝕熱力學；（2）腐蝕動力學；（3）腐蝕與防護。前兩個部分歸屬于腐蝕原理內容，第三個部分屬于腐蝕應用內容。對于腐蝕熱力學內容來說，首先把學生在初、高中物理、化學課程熟悉的原電池實驗作為切入點。課堂上，教師提供自主研發并已申請國家專利的“便攜式原電池實驗裝置”，該裝置上安裝有LED燈泡，讓學生觀察燈泡發光具體現象后提出各種問題，例如：（1）燈泡為什么會亮？（2）電流是怎么產生的？（3）電動勢是怎么產生的？（4）電極的正、負極發生哪種電極反應？……課堂上教師及時篩選出符合教學大綱要求的討論主題。然后再按一般研討式課程模式進行主題研討。對于腐蝕動力學內容來說，應把學生在初、高中物理、化學課程熟悉的電解池實驗作為切入點。在課堂上，教師提供自主研發并已申請國家專利的“便攜式電解池實驗裝置”， 該裝置上安裝有恒電位儀，讓學生觀察具體現象后提出各種問題，例如：（1）極化是怎么產生的？（2）極化的種類？（3）外電流與極化之間的關系？（4）實測極化曲線如何測量？……這個過程不僅體現在一堂課或幾堂課上，而是貫穿整個課程的始終。對于腐蝕與防護內容，把大慶某金屬防腐管廠的實習、實踐作為切入點。這樣我們就完成了為給整門課程科學搭建提出問題有效平臺的任務，這個平臺可以簡稱為“兩池一廠”平臺。

（二）完成模糊研討到精準研討的轉變

在研討式教學中，學生的學習熱情濃厚，接觸到的新事物、新名詞較多，由于學生還處在專業知識積累的階段，理論儲備有限，無法自主提出涵蓋課程重點內容或涉及學科前沿的研討式教學主題，從而會產生研討主題與教學大綱內容不很貼切的現象，在此稱之為模糊研討。模糊研討不僅不會對學生的綜合能力有所提高，反而會因為內容的雜亂無序降低學生的學習熱情。這就需要教師啟迪學生的靈感，激發學生的擴散思維，誘導學生提出涵蓋教學大綱內容或涉及學科前沿的各種好奇主題，教師應及時精準地篩選出與課堂內容緊密相關的研討主題，實現從模糊研討到精準研討的轉變。

“金屬腐蝕原理及應用”課程的腐蝕電化學動力學部分涉及概念、名詞較多，難度較大，如果采用模糊研討，雖然也能傳授相關知識，提升學生的認知能力，但是通過這種模糊研討教學，學生只能學到缺少內在邏輯性的內容，無法形成系統的知識體系，直接影響學生在實習、實踐過程中對所學知識的靈活運用。這就需要教師誘導學生提出具有內在邏輯性的研討主題，從而做到精準研討。

極化是腐蝕動力學中重要的基本概念，吸氧腐蝕是生產中重要的腐蝕類型，電化學保護是腐蝕防護中重要的措施手段。三者之間由過電位或超電壓聯系起來，學生如果悟到了其中的內在規律性，才算真正掌握了這部分知識。教師在學生進行實驗、實習、實踐的過程中應反復強調：極化吸氧腐蝕析氫腐蝕電化學保護這條主線，促使學生早日完成由量變到質變的飛躍。

（三）增大課程考核中自主創新的比重

以往的研討式教學大多都是在課堂上以小組討論或者圓桌會議的形式完成的[2]。學生對于所學到的專業知識，如何在實習、實踐中運用的問題認識不足，以至于理論脫離實踐。為解決這種弊端，應當改變教學環境，把課堂轉移到現場實習、實踐中來，貼近實際，在學習中運用，在運用中學習，循環往復，激勵創新。例如：在學生識別不同類型的腐蝕后，組織學生思考如何解決不同類型的腐蝕問題，如何采取科學的防護措施，讓學生積極主動地尋求解決問題的新辦法。向學生介紹廠內最新的防腐技術，讓學生了解并掌握最新防腐措施，緊跟防腐技術的新潮流，大大拓寬了學生的知識面。在供給側研討式教學改革的學生成績考核過程中，對于提出可能撰寫出科技論文或可能獲得國家專利的有效自主創新性創意的同學，應該給予更多的額外加分。

三、“金屬腐蝕原理及應用”改革研討式教學的實施原則

一般研討式教學是自由、開放的教學模式，注重培養學生的創新思維與創新能力，不拘于教學環境和形式[3]。但這并不意味著這種教學模式是一種十分完美的過程，從供給側改革研討式教學就是對一般研討式教學的補充和完善，在改革過程中應該堅持以下原則。

（一）“三嚴”原則

1.嚴格突出研討主題的學生自主提出的原則。只有學生自主提出的問題，才有可能是學生最感興趣的問題，才有可能充分發揮學生的主體作用，才有可能誘發學生的學習熱情，才有可能提高學生發現問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力，在研討式教學供給側改革中，應嚴格突出研討主題的學生自主提出的原則。

2.嚴格強調考核成績中自主創新比重的原則。研討式教學模式相對于傳統教學模式的優點在于研討式教學更注重學生天賦的發揮，更注重培養學生的創新意識和創新能力。因此創新意識和創新能力的培養就要貫穿于研討式課程的始終，為此，在研討式教學供給側改革中，應嚴格強調自主創新意識在考核成績中所占的比重。

3.嚴格把握研討過程教師裁判員作用的原則。對比傳統應試教學模式，研討式教學模式中教師的角色發生了巨大的變化，教師不再是傳授知識的教練員，而是研討式教學中的啟蒙者或裁判員。在研討式教學供給側改革中，應嚴格把握教師的參與角色，對于學生自主提出的有意義、有價值的研討主題，教師要給予及時的肯定。

（二）“三實”原則

1.實驗平臺應起到知識銜接與啟蒙問題作用的原

則。在研討式教學中，一門課程的開始幾節課，研討主題的提出往往需要以簡單實驗為切入點，這就需要教師為學生精心設計出簡易科學的實驗平臺，使該平臺起到知識銜接與啟蒙問題的作用。

2.實習平臺應起到知識物化與深化問題作用的原

則。研討式教學中為了使知識與應用密切聯系，認識實習往往可以幫助學生更好地理解、運用所學到的知識，把課本上的抽象概念與生產企業的設備、工藝、裝置結合起來，往往會起到事半功倍的作用。在研討式教學供給側改革中，需要教師為學生搭建方便合理的實習平臺，該平臺應能起到知識物化與深化問題的作用。

3.實踐平臺應起到知識應用與創新問題作用的原

則。研討式教學中，動手能力的培養是十分重要的，無論是調研、設計、討論還是加工、生產、制造均能提高學生的動手能力，實踐出真知。因此，在研討式教學供給側改革中，教師應該為學生創建內容豐富的實踐平臺。

參考文獻：

[1]苗東利，雷佑安.研討式教學在高校教學中的應用[J].

大學學報，2012，（10）.

[2]彭耶萍，顏一鳴.淺談研討式教學模式對學生學習過程

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重要。

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

一、管道腐蝕控制的基本方法

管道腐蝕的控制方法應根據腐蝕機理的不同和所處環境條件的不同采用相應的腐蝕控制方法，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、使用緩蝕劑控制內腐蝕

5、選用內防腐涂層

6、建立腐蝕監控和管理系統

二、常見管道防腐層的結構及特點

防腐層 石油瀝青 熔結環氧粉末 3PE 聚乙烯膠粘帶

防腐材料 石油瀝青 環氧粉末 環氧粉末+高（低）密度聚乙烯 聚乙烯膠粘帶

防腐層結構 石油瀝青+玻璃布+塑料薄膜（3-5層瀝青總厚度4-7mm） 環氧粉末熔結在管壁上涂層厚0.3~0.5mm 環氧粉末+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 靜電或等離子噴涂工廠機械化作業線分段預制現場熱收縮套補口 擠出成型法工廠機械化作業線分段預測現場熱收縮套補口 人工或機械化作業

優缺點 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應用廣泛 機械化性能和粘結性能強，耐陰極剝離及耐溫性對施工質量要求高，成本低，損耗小 機械性能耐溫性及電絕緣性能強，其突出的優點是耐磨對現場補口質量要求較高，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量不易達標

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

三、工藝管線腐蝕的表現特征

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性腐蝕，在腐蝕中腐蝕發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）：金屬管道內通入介質如金屬與金屬或金屬與非金屬介質處于滯流狀態，從而引起縫內金屬的加速腐蝕。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出現向深處發展的腐蝕小孔，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、預防工藝管線腐蝕常用方法和措施

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

1、合理選材：這是防止和控制設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的性質和溫度，敷設的條件，所處的環境都各不相同，為了延長管道的使用壽命，達到經久耐用的目的，施工時要根據各種管材的腐蝕特性合理選用管材。

2、緩蝕劑法：管理內壁用涂料防腐比較困難，常用的方法是在腐蝕介質中添加能降低腐蝕速率的物質也就是緩蝕劑法。根據化學組成，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：通常在中性介質中使用無極緩蝕劑有NaNO2，K2Gr2O7、Na3PO4等，例如Ca(Hco3)2在堿性介質中發生如下反應：

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，降低了金屬的腐蝕速率。

B 有機緩蝕劑：在酸性介質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又很難透過的保護膜阻礙了氫離子的陰極反應，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備作為陰極，兩只都放在電解質溶液里，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備中是鋼鐵表面生成負電荷的累計，金屬腐蝕產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： P641.4+62 文獻標識碼： A

一．引言

近年來國內外在管道防腐層材料和技術應用方面都取得了快速發展，防腐蝕新材料、新工藝和新設備不斷出現并得到廣泛應用。防腐層技術是新建鋼質管道和在役管道安全運行的保障技術，防腐層的生產制造質量決定著鋼質管道的使用壽命，了解國內外解鋼質管道防腐層技術應用現狀及發展趨勢，抓住鋼質管道建設快速增長的發展機遇，進一步提高防腐蝕技術應用水平是非常必要的。

二．對腐蝕的理解。

腐蝕金屬在周圍介質的化學、電化學作用下所引起的一種破壞現象。按管道被腐蝕部位，可分為內壁腐蝕和外壁腐蝕；按管道腐蝕形態，可分為全面腐蝕和局部腐蝕；按管道腐蝕機理，可分為化學腐蝕和電化學腐蝕等。

管道腐蝕一般是指避免管道遭受土壤、空氣和輸送介質（石油、天然氣等）腐蝕的防護技術。

三．管道腐蝕的原因。

管道內壁腐蝕金屬管道內壁因輸送介質的作用而產生的腐蝕。主要有水腐蝕和介質腐蝕。水腐蝕指輸送介質中的游離水，在管壁上生成親水膜，由此形成原電池條件而產生的電化學腐蝕。介質腐蝕指游離水以外的其他有害雜質（如二氧化碳、硫化氫等）直接與管道金屬作用產生的化學腐蝕。

長輸管道內壁一般同時存在著上述兩種腐蝕過程。特別是在管道彎頭、低洼積水處和氣液交界面，由于電化學腐蝕異常強烈，管壁大面積減薄或形成一系列腐蝕深坑。這些深坑是管道易于內腐蝕穿孔的地方。

管道外壁腐蝕視管道所處環境而異。架空管道易受大氣腐蝕；土壤或水環境中的管道，則易受土壤腐蝕、細菌腐蝕和雜散電流腐蝕。

（1）. 大氣腐蝕。大氣中含有水蒸氣會在金屬表面冷凝形成水膜，這種水膜由于溶解了空氣中的氣體及其他雜質，可起到電解液的作用，使金屬表面發生電化學腐蝕。影響大氣腐蝕的自然因素除污染物外，還有氣候條件。在非潮濕環境中，很多污染物幾乎沒有腐蝕效應。如果相對濕度超過80％，腐蝕速度會迅速上升。因此，敷設在地溝中的管道或潮濕環境的架空管道表面極易銹蝕。

（2）. 土壤腐蝕。土壤顆粒間充滿空氣、水和各種鹽類，使它具有電解質的特征。管道金屬在土壤電解質溶液中構成多種腐蝕電池。

（3）. 細菌腐蝕。也稱微生物腐蝕。參與管道土壤腐蝕過程的細菌通常有硫酸鹽還原菌、氧化菌、鐵細菌、硝酸鹽還原菌等。

（4）. 雜散電流腐蝕。流散于大地中的電流對管道產生的腐蝕，又名干擾腐蝕，是一種外界因素引起的電化學腐蝕。管道腐蝕部位由外部電流的極性和大小決定，其作用類似電解。雜散電流從管道防腐層破損處流入，在另一破損處流出，在流出處形成陽極區而產生腐蝕。雜散電流源有電氣化鐵路、陰極保護設施、高壓輸電系統等。

四．管道的主要防腐方法。

我國鋼質管道外防腐層材料和制造應用技術主要經歷了石油瀝青、煤焦油瀝青、煤焦油瓷漆、膠帶、夾克、液體環氧涂料、擠壓聚乙烯（2PE）、熔結環氧粉末(FBE)、三層聚乙烯(3PE)等發展過程。目前，我國管道防腐層材料生產制造基本實現了標準化，并不斷有新品出現，近年來新建的埋地油氣輸送管道的外防腐層結構根據輸送介質溫度和施工條件的不同，主要采用熔結環氧粉末(FBE)、（3PP）、(DPS)和三層聚乙烯(3PE)防腐技術，并使用陰極保護技術。

3PE的底層為熔結環氧粉末防腐蝕層，中間層為聚乙烯共聚物熱熔膠粘劑，面層為聚乙烯專用料保護層。上述三種材料構成的鋼管防腐蝕結構層稱為3PE防腐，壓力管道元件行業稱之為“聚烯烴防腐蝕（3PE）管道”。

3PE防腐是目前世界范圍內廣泛采用的鋼質管道涂層體系，是我國輸油、輸氣、輸水大型管道工程和市政工程的首選防腐蝕結構，西氣東輸、西南成品油等重大工程全部使用了3PE防腐。

涂層防腐用涂料均勻致密地涂敷在經除銹的金屬管道表面上，使其與各種腐蝕性介質隔絕，是管道防腐最基本的方法之一。70年代以來，在極地、海洋等嚴酷環境中敷設管道，以及油品加熱輸送而使管道溫度升高等，對涂層性能提出了更多的要求。因此，管道防腐涂層越來越多地采用復合材料或復合結構。這些材料和結構要具有良好的介電性能、物理性能、穩定的化學性能和較寬的溫度適應范圍等。

內壁防腐涂層：為了防止管內腐蝕、降低摩擦阻力、提高輸量而涂于管子內壁的薄膜。常用的涂料有胺固化環氧樹脂和聚酰胺環氧樹脂，涂層厚度為 0.038～0.2毫米。為保證涂層與管壁粘結牢固,必須對管內壁進行表面處理。70年代以來趨向于管內、外壁涂層選用相同的材料，以便管內、外壁的涂敷同時進行。

防腐保溫涂層：在中、小口徑的熱輸原油或燃料油的管道上，為了減少管道向土壤散熱，在管道外部加上保溫和防腐的復合層。常用的保溫材料是硬質聚氨脂泡沫塑料,適用溫度為－185～95℃。這種材料質地松軟，為提高其強度，在隔熱層外面加敷一層高密度聚乙烯層，形成復合材料結構，以防止地下水滲入保溫層內。

外加電流法是利用直流電源，負極接于被保護管道上，正極接于陽極地床。電路連通后，管道被陰極極化。當管道對地電位達到最小保護電位時，即獲得完全的陰極保護。

陰極保護：將被保護金屬極化成陰極來防止金屬腐蝕的方法。這種方法用于船舶防腐已有 150多年的歷史;1928年第一次用于管道,是將金屬腐蝕電池中陰極不受腐蝕而陽極受腐蝕的原理應用于金屬防腐技術上。利用外施電流迫使電解液中被保護金屬表面全部陰極極化，則腐蝕就不會發生。判斷管道是否達到陰極保護的指標有兩項。一是最小保護電位，它是金屬在電解液中陰極極化到腐蝕過程停止時的電位；其值與環境等因素有關，常用的數值為- 850毫伏（相對于銅-硫酸銅參比電極測定，下同）。二是最大保護電位，即被保護金屬表面容許達到的最高電位值。當陰極極化過強，管道表面與涂層間會析出氫氣，而使涂層產生陰極剝離，所以必須控制匯流點電位在容許范圍內，以使涂層免遭破壞。此值與涂層性質有關,一般取－1.20至－2.0伏間。實現地下管道陰極保護有外加電流法和犧牲陽極法兩種。

五．結束語

當今世界經濟迅猛發展，石油和天然氣作為我國的經濟發展命脈及現代工業的主要能源得到了廣泛運用，防腐蝕行業已成為國民經濟中一個不可或缺的新興產業，防腐涂層技術的應用，對于鋼質管道建設工程的安全運行起到了很好的保障作用，在幾十年的實踐中，防腐涂層技術不斷的提高和發展，材料方面朝著環保、高性能、適合流水作業施工的方向發展，施工方面朝著自動化生產線發展，正是上述技術的發展進步使得管道的高效建設及投產得到支持。因此，我們應該大力研發防腐技術并且進行推廣，從而促進我國油氣儲運的發展。

參考文獻：

[1] 石磊 油氣儲運過程中的管道防腐問題研究與分析 [期刊論文] 《科技創新導報》 -2011年12期

[2] 張宗前 油氣儲運管道防腐問題研究與分析 [期刊論文] 《中國石油和化工標準與質量》 -2013年9期

[3] 沈乾坤 論油氣儲運中的管道防腐問題 [期刊論文] 《中國石油和化工標準與質量》 -2012年10期

[4] 張旭魏子昂 淺談油氣儲運中管道的防腐問題 [期刊論文] 《中國石油和化工標準與質量》 -2011年10期

篇5

關鍵詞：普通機械設備防腐設計措施

中圖分類號： TU81文獻標識碼： A

一．引言

眾所周知，機械設備本身是金屬構成的，只要是金屬它就會因為溫度、濕度等外界條件的影響，從而導致金屬發生銹蝕。在當下環境中的工業企業，環境中都含有大量的 CO2、SO2、硫化物、氫氧化物等一些有害物質，再加上不同的企業不同的廠房在不同環境下的溫度和濕度都較高、較大，因此在這些環境因素的綜合作用和影響之下，金屬就可能會與這些有害的物質發生強烈的化學反應，進而形成了腐蝕。

企業生產過程中，機械是保證企業進行日常生產的必要生產設備，機械設備所要面臨的防腐問題正在逐漸受到相關生產領域的重點關注．努力提高設備的防腐能力，最大限度的延長其生產使用壽命，使企業生產成本盡量降低，已經成為當今企業所面臨的重點問題。本文針對機械設備在使用的過程當中所產生的腐蝕問題、機械設備的防腐能力提高與防腐蝕涂料等問題做了簡要的說明。

二．設備腐蝕發生的原因以及分類

通常情況下，由于設備使用環境的特殊性，對于金屬來講其本身的結構是極其容易發生腐蝕的，溫度、濕度以及空氣等外部的環境會直接的導致金屬發生腐蝕現象。工業環境下，生產中都涉及到一些氧化-還原性的氣體、介質等，加上生產車間的濕度較大、溫度較高，所以就會在金屬的表面發生強烈的化學反應，從而形成腐蝕。

對于腐蝕的分類，一般有兩種分類方法，一是根據腐蝕產生的機理進行分類，另一種是根據腐蝕產生的原因和表象分類。根據腐蝕產生的機理來分，主要可以分為電化學腐蝕和化學腐蝕。電化學腐蝕主要是指金屬材料在與電解質溶液發生接觸之后，由于會發生表面的電極反應而產生腐蝕現象，這種反應一般來講是氧化還原反應，主要因素是環境的濕度以及溫度的問題；化學腐蝕是指金屬表面與其周圍接觸的介質會發生較為強烈的化學反應，從而使得金屬受到一定的損壞，這種腐蝕誘發的原因主要是溫度高、環境干燥。而根據腐蝕產生的表象和原因分類可以分為，剝層腐蝕、工業大氣腐蝕、高溫氧化腐蝕以及海洋大氣腐蝕等等。

三. 機械設備腐蝕的機理

腐蝕主要是因為發生了化學反應,而導致物體出現了損耗或者是破壞的情況。而機械設備的腐蝕現象,是較為普遍的。機械設備被腐蝕以后,在機械的色澤、外形以及基本性能上都可能發生變化,這就對機械設備造成了破壞,同時也造成了能源方面的浪費,使企業受到了較大的虧損。

1. 電化學腐蝕的機理。金屬發生的電化學腐蝕，主要就是因為金屬的表面層與離子導電介質所發生的電化學作用，從而遭到了破壞。任何按照電化學機理所產生的腐蝕，都會包含至少一個的陽極反應和陰極反應，同時還會通過金屬內部的電子流，以及在介質中的離子流進行聯系。

陽極所發生的是氧化過程，主要就是金屬離子從金屬中轉移出來，轉移至介質中，同時放出電子流，然后與介質中所存在的離子流進行聯系，結合到一起。

而陰極反應則相對的是介質中的氧化劑組成成分，通過吸收來自于陽極的電子進行還原的過程。電化學腐蝕因為電流不會對外進行做工，都會在腐蝕電池的內陰極發生自耗反應，這樣的反應，無疑就會加快金屬被腐蝕的速度。

2. 工業大氣腐蝕機理 。在工業污染較為嚴重的地區中，空氣中所包含的 CO2、SO2、硫化物、氫氧化物以及鹽等揮發物，還包括一些工業粉塵，這些都是一些腐蝕性的介質。在以上介質物中，在潮濕的條件情況下，酸性氣體就會與水結合生成無機酸，而這些酸就具有極強的腐蝕作用。例如一些鐵制的合金，在這樣的介質中，就會發生一連串的化學反映，致使鋼材被嚴重的破壞。

在工業大氣的環境下，機械腐蝕是由電化學腐蝕和直接化學腐蝕綜合作用的。從電化學腐蝕以及化學腐蝕的本質來看，都是因為金屬原子在失去電子以后變成離子的一個氧化過程。其主要的區別就是發生的環境背景不同而已，化學腐蝕是金屬與周圍介質在高溫、干燥的環境中所發生的化學反應，而電化學腐蝕則是發生在潮濕的環境下，發生的氧化過程。

四．機械設備的防腐蝕設計

金屬材料極容易遭到腐蝕破壞，所以在機械設備的采購過程中，應該要對機械設備的采購選用、安裝使用等環節進行綜合的考慮，并且要選擇合適的配套附件，對設備的附件功能以及防腐蝕設計，具有相同的重要作用。

1. 材料的選擇。被用在制造業中的機械設備材料，大多都是碳素鋼。這種鋼價格較低，同時采購較為方便，而且便于對其進行加工。這樣的鋼在普通的工作環境中使用，不會發生較大的腐蝕，對機械設備的使用，也不會造成較大的危害。但是如果是在企業中使用，其工作環境就可能會對其造成較為嚴重侵蝕。

例如常用的 Q235 鋼，在濃度較高的腐蝕性介質中，其腐蝕速度十分的高，即使對設備進行防腐涂漆，但是很容易造成漆膜出現局部脫落或是劃傷，也可能會致使其腐蝕面積不斷擴展，大大降低了機械設備的使用壽命。因此，企業通常都不會選擇使用這樣的材料，而選擇一些具有耐腐蝕性能的普通低合金鋼，作為機械設備的制造基材。低合金鋼的價格雖然稍高，但是其所能夠取得的總體經濟效益，要比碳鋼好很多。

2. 結構與工藝。如果機械構件的集合形狀設計，過于復雜或是不合理，就可能會引起熱應力、積塵、機械應力以及積液等缺陷，進而導致接卸的局部發生腐蝕情況，因此應該從防腐蝕的角度對結構的設計進行綜合性的考慮，通常情況下，要符合以下要求：

（1）. 機械構件的形狀易簡單；

（2）. 防止機械構件表面有傷痕或是遭到損壞；

（3）. 機械構件應該盡量選擇使用同一種金屬材料；

（4）. 盡量減少機械構件中存在的縫隙；

（5）. 選擇較為優質的防銹漆以及結構形式，以便于保證腐蝕介質與機械構件能夠完全隔離，尤其是要注意對焊縫進行涂漆，較為合理的涂漆結構，能夠保證構件的任何一面或部位，都能夠進行涂漆；

（6）. 防止殘余水分在機械設備上有滯留情況，在設計的時候要盡量避免具有向上的容器狀凹處，如果不能夠盡量避免，應該要設置排水孔；

（7）. 在對機械設備進行焊接時，要盡量防止出現應力集中或者是內應力的現象，要盡量采取連續的焊接工藝，間斷的焊接就容易產生內應力；

（8）. 要盡量避免出現焊接缺陷，例如咬邊、焊瘤、未焊透等現象，這些都可能會導致其形成新的腐蝕點。例如咬邊就可能會導致出現應力集中，其凹陷邊也可能會形成夾縫，而焊瘤不僅僅會造成應力集中，還會致使焊瘤與母材之間形成一定的夾縫。以上這兩種焊接缺陷，都會造成較為嚴重的腐蝕現象；

（9）. 為了能夠進一步防止發生縫隙腐蝕現象，對于構件的連接處的夾縫，要進行科學合理的設計。對于常見的構件連接形式，主要包括對接以及搭接兩種，這樣的連接中應該采用焊接的連接，同時還應該采取雙面連續的填角焊接，同時對于對接的接頭，還應該采用雙面連續的對接焊接，進而避免出現縫隙腐蝕的情況發生。

五．設備的防腐蝕方法

對機械設備進行防腐蝕的方法有很多，主要就是為了能夠改善金屬本身的特質，將腐蝕介質能夠與被保護的金屬進行隔開，或者是對金屬表面進行合理的處理，以改善電化學保護以及腐蝕環境等等。電化學保護法，主要就是依據電化學的相關原理，進而在金屬設備上采用一定的措施，進而使之能夠成為腐蝕電池中的陰極，從而減輕甚至是防止金屬腐蝕的方法，主要包括外加電流法以及犧牲陽極保護法。

外加電流法，主要是指將保護金屬與另一個附加電極作為電池的兩極，同時將被保護的金屬作為電池的印記，然后在外加直流電的作用之下，對陰極進行保護；

而犧牲陽極保護法，是采用電極電勢將被保護的金屬或是合金，作為電池的陽極，將其固定在被保護的金屬表面上，從而形成了腐蝕電池，而被保護金屬作為陰極，從而得到保護。

根據電化學的相關腐蝕原理，采取犧牲陽極保護法對機械設備進行保護是一種較為科學、合理且有效的方法。而目前，各個國家也廣泛的采用此方法，將其應用在各種較容易發生腐蝕的機械設備上，對其進行保護，并取得了較好的效果。

合理選材，優化設計。機械設備的腐蝕與設備的材料息息相關，在材料的選擇過程中，要圍繞腐蝕發生的情況，注重選材的合理，要充分的考慮到介質的性質、環境的溫度以及運行的壓力等等，根據原料的要求設計設備的結構和類型。結構的設計應該圍繞設備生產運行中的生產要求和應力的特點，在設計中需要注重一下幾個方面：首先是產品的產品的結構要求應該要與生產產品的耐腐蝕要求相一致；其次是要注意機械設備的運行穩定性和流暢性，防止具有腐蝕性能的介質的停頓、熱負荷分配方面的不夠均勻以及蒸汽的凝結和腐蝕產物的累積；最后是要注意對于外力的保護，防止因交變應力而引起的疲勞腐蝕。

電化學保護。電化學保護技術作為一種有效的、既經濟又實用的防腐蝕手段，在企業防腐蝕領域中已引起廣泛的重視和應用。它是指利用外部電流使金屬（包括合金）腐蝕電位發生改變以降低其腐蝕速率的防腐蝕技術，可分為陰極保護和陽極保護。

在金屬表面上通入足夠的陰極電流，使金屬電位變負，并使金屬溶解速度減小被稱為陰極保護。被保護的設備在結構上有一定的要求，通常情況下是不宜太復雜，結構復雜的設備在靠近輔助陽極部位電流密度大，遠離輔助陽極部位電流密度小，得不到足夠的保護電流。甚至不起保護作用，會產生所謂的“遮蔽現象”。陰極保護不僅要求設備的結構簡單，還要求設備所處環境的介質腐蝕性并不是很強，這種保護方法主要用于防止土壤、海水等中性介質中的金屬腐蝕。

陽極保護是將外加直流電源的正極與被保護的金屬構件相連，在電解質溶液中使金屬構件陽極極化至一定電位，使其建立并維持穩定的鈍態，從而陽極溶解受到抑制，腐蝕速度顯著降低，使設備得到保護。對于沒有飩化特征的金屬，不能采用陽極保護。主要應用在硫酸生產中的結構物（如碳鋼儲槽、各種換熱器、三氧化硫發生器等）和氨水及銨鹽溶液中的結構物（如碳化塔、氨水儲槽等）。

在強氧化性介質中先考慮采用陽極保護；在既可采用陽極保護，也可采用陰極保護，并且二者保護效果相差不多的情況下，則應優先考慮采用陰極保護；如果氫脆不能忽略，則要采用陽極保護。

緩蝕劑。緩蝕劑是一種向緩蝕體系中添加適當濃度，就能顯著降低金屬的腐蝕速度而對腐蝕劑濃度影響很小的化學物質。緩蝕劑的用量很少，雖然它不能改變金屬在介質中的腐蝕傾向，但它能在金屬表面形成保護膜，從而減緩金屬的腐蝕速度，從而抑制金屬的腐蝕。與其他防腐蝕方法相比緩蝕劑具有使用方便、經濟、有效的特點，廣泛地應用于石油普通、機械制造、交通等工業部門，并在某些工業生產中成為不可取代的重要防護措施，列入到生產工藝或操作規程中。

六．結束語

隨著我國經濟的發展，工業化的進程也逐漸的加快，工業對于國民經濟的發展已經日益重要。機械設備是工業發展中一個不可缺少的部分，其正常運行直接會關系到工程項目的正常生產和運作。腐蝕，是機械設備發生的常見問題，這主要是由于機械設備在日常的環境中由于空氣以及水分等因素而發生了化學反應，進而導致設備出現損耗或者是破壞的狀況。機械設備在被腐蝕之后會在其色澤、外形以及基本的性能方面發生變化，從而影響設備的正常使用和生產，也會給相關的企業帶來一定的損失。所以，對于設備的腐蝕以及防腐措施的研究意義重大。腐蝕介質廣泛地存在于企業的日常生產工作環境中，在這樣的環境中，機械設備的腐蝕程度通常會更加嚴重也更快，所造成的損失也較大。因此要加強行業機械設備的防腐蝕能力，對提高機械設備的使用年限，降低企業的生產成本等，都具有較大的意義。

參考文獻：

[1] 劉春榮LIU Chun-rong淺談普通機械設備的防腐設計及措施[期刊論文] 《裝備制造技術》 -2011年10期

[2] 韓晗 王鑫 董亮 淺議普通機械設備的防腐設計及措施 [期刊論文] 《中國普通貿易》 -2013年5期

[3] 張海波論述普通設計中的防腐問題 [期刊論文] 《世界華商經濟年鑒•城鄉建設》 -2012年9期

[4] 白平南普通機械設備的防腐措施 [期刊論文] 《考試周刊》 -2012年21期

篇6

1.引言

隨著經濟全球化的發展及全球經濟的迅猛發展，人們對于陸地資源的開發力度越來越大。人類社會的發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資源。按照海洋礦產資源形成的海洋環境和分布特征，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、多金屬結核、富鈷結殼、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資源外還擁有豐富的生物資源。據統計約有20多萬種生物生存在海洋中。可以說海洋資源開發利用的程度和人類對于海洋資源的認識與開發的能力對于人類社會的未來的發展是至關重要的。

人們對于海洋開發與利用的，離不開開發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的各類特殊材料稱之為海洋材料[2]。在海洋資源開發與利用過程中，材料應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境中使用的各種材料的腐蝕過程統稱為微生物腐蝕（ 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過程， 它幾乎可以導致所有材料的腐蝕[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， 蓋恩斯首先發現了微生物腐蝕，他在地下埋設的鋼管腐蝕產物中提取出了鐵嘉氏桿菌， 并發現有大量的硫的存在， 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給出了這個領域的一些經典的基本概念。后來，劍橋的Postgate系統地研究了硫酸鹽還原菌的生理、生態和生化特征及營養需求，奠定了微生物腐蝕的理論基礎。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， 隨著環境掃描電鏡、原子力顯微和激光共焦顯微等表面分析技術的發展，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系成為可能， little等[4]綜述了各種環境、各行業存在的微生物腐蝕現象。Mansfeld等[6]介紹了各種電化學技術在微生物腐蝕研究中的應用。此外還引進了微生物技術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象日益發展成為一門多領域的交叉學科。

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細菌的組成、數量和菌體形態。結果表明，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不同都會對微生物吸附成膜過程產生影響。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，催化營養物的生物降解，以獲微生物自身繁殖所需的各種養分。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，互相協作，形成混合菌群，最終導致生物膜的逐漸成熟。

2.2.2生物膜的的性質

生物膜是一種凝膠相的物質，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.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，基體的表面性質也就因此發生了變化。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濃度、pH值、氧濃度、代謝產物的濃度、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由此發生了變化，最終導致金屬腐蝕速率的加快或減慢和形態的各種變化。

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生的各種酸（有機酸和無機酸）引起的腐蝕；（3） 局部厭氧環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]。相應地腐蝕機理如下：

2.3.1氧濃差電池的形成

生物膜內的細菌群落由于自身的呼吸和發酵作用，導致生物膜內形成氧氣濃度的梯度，除此之外由于微生物膜自身結構的不規則不均勻性，腐蝕產物的局部堆積、EPS基質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。菌落區相對于周圍無菌群環境， 構成原電池的陽極區，金屬發生溶解； 周圍無菌富氧區構成原電池的陰極區，發生還原反應， 從而導致腐蝕的發生。

另外一種情況是海藻和光合作用細菌利用光產生氧氣，積聚于生物膜內。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轉化成CO2。局部的呼吸作用/ 光合作用可形成氧濃差電池， 導致局部陰、陽極區的產生[10]

L. Hostis 等采用旋轉電極技術分析了金電極上天然海水生物膜內氧擴散動力學[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物及代謝物沉積使局部腐蝕得以發展。

2.3.2 酸的產生

微生物腐蝕酸的產生多指有氧區好氧菌代謝產物無機酸（硫酸和硝酸）和各種有機酸的產生，其中硫氧化菌和硝化細菌是常見的好氧型產酸菌， 在新陳代謝過程中消耗介質中的氧形成硫酸和硝酸。同時，由于這些反應都是好氧反應，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。細菌代謝養份時，有機物會除去代謝過程產生的電子，在好氧菌中， 電子的最終接收者通常是氧， 有機物發酵時大多數異養細菌代謝分泌有機酸.酸的種類和數量依賴于微生物的類型和有效基層分子數。有機酸能可以使腐蝕發生趨勢轉變。如果酸性代謝物被困在微生物腐蝕的反應界面時，對腐蝕影響將更加明顯。

2.3.3硫化物的產生

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的氫， 將硫酸鹽還原成硫化氫， 從還原反應中獲得生存的能量。[12]局部無氧區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。關于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， 發現SRB的存在使電極自腐蝕電位發生劇烈負移， 腐蝕電流密度顯著增大， 銅合金發生了嚴重點蝕。

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在熱力學、動力學上都與溶解的物質保持平衡。金屬與沉積物間有相互的電子轉移過程，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間的電子轉移。生物礦化作用對于微生物的腐蝕影響已經成為最近幾年人們研究的熱點。

結語

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的發展，我國政府更是制定出了我國海洋戰略發展的規劃。我國在2010年8月26日成功對"蛟龍號"載人潛水器實現了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展，我們所面臨的挑戰也是巨大的，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對于進軍海洋事業的發展是十分重要的，只有好的經久耐用的材料才能經得起我們在開發海洋過程中所以面臨的各種復雜的海洋環境的挑戰，才能讓我們在開發海洋的過程中更好的保護我們的美麗的海洋環境，才能真正造福于我們人類自身事業的發展。

參考文獻：

[1] 高亞峰 海洋礦產資源及其分布 海洋環境保護 2005

[2] 尹衍升. 海洋材料的微生物附著腐蝕[M]. 北京：科學出版社，2012.

[3] 劉濤. 金屬基體超疏水表面的制備及其海洋防污染功能的研究[博士學位論文]. 青島：中國海洋大學，2009.

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

[5] Garret J H. The Action of Water on Lead. London： H. K.Lewis.，Ltd 1891.

[6]Mansfeld F，Little B. Electrochemical techniques applied to microbiologically induced corrosion. Corrosion Science，1991.

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

[8]李會榮，付玉斌， 李筠， 等. 海洋細菌在不同基質表面微生物粘膜中的組成[J].青島海洋大學學報，2001

[9]涂小華，王修杰. 石油工業中管道的腐蝕與防腐[J]. 江西化工，2006

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

篇7

前言

隨著無線電監測系統應用領域的不斷擴展，由頻譜傳感器、監測測向設備和天線組成的戶外部署設備在沿海地區、艦船、島礁等環境的使用日益廣泛。這些長期曝露在海洋大氣環境下的無線電監測設備，其工作壽命和可靠性與其抵抗鹽霧侵蝕的能力密切相關。提高設備的抗蝕性能既是系統可靠性設計的重要環節，也是無線電監測系統長期工作于海洋大氣環境時必須面對的關鍵技術。針對這一難題，成都華日通訊技術有限公司組織相關科研人員進行了專題科研攻關。經過研究腐蝕形成的機理，采取相應的防腐蝕對策，在大量實驗的基礎上，最終取得了較好的效果。按照IEC61969-3防護要求，工作于戶外的頻譜傳感器機箱通常采用IP55以上防護等級的全密封結構設計。為了滿足密封狀態下內部電路的傳導散熱要求，箱體金屬構件大多采用傳熱性能優越的鋁合金材質生產。同時，鋁合金還以其優良的電性能和較高的比強度，在各類天線構件中獲得廣泛應用。可以說，監測設備的核心金屬構件幾乎全部采用鋁合金材質生產。根據金屬材料腐蝕理論，氯離子對鋁合金材料具有強烈的腐蝕性[1]。在海洋大氣環境下，曝露于高鹽霧介質中的鋁制構件在氯離子作用下將產生嚴重的電化學腐蝕，進而導致設備可靠性遭到破壞。監測測向設備的損壞形態不僅取決于海洋大氣腐蝕特征，也與其具體結構形式密切相關。需要針對不同的腐蝕成因，采取科學、合理的措施，才有可能阻止或減緩腐蝕進程的發生，有效提高設備的抗腐蝕性能。

1海洋大氣的腐蝕特征

海洋腐蝕環境可以分為海洋大氣區、飛濺區、潮差區、海水全浸區、海底泥土區。處濺區的構件由于表面供氧充足、干濕交替，因而是最嚴峻的海洋腐蝕環境[2]。從防腐蝕和維修便利性考慮，海洋環境下監測測向設備的選址應盡可能遠離飛濺區，布置于海洋大氣區。海洋大氣區是海水蒸發形成的含有大量鹽分的大氣環境，具有高鹽霧、高濕度的特點。對鋁合金的腐蝕特征主要體現在兩方面：其一是大氣中的溶解鹽直接作用于鋁合金和無機材料產生腐蝕；其二是結晶鹽粒吸濕后在鋁合金表面形成液膜，為腐蝕發生所需的電化學反應提供活性電解質，加速金屬構件的腐蝕進程。海洋大氣對設備的腐蝕性取決于設備所處位置、降雨量的多少、溫度的高低。數據顯示：海洋大氣中氯離子含量隨著離開海岸線的距離呈指數級降低[3]。因此海岸線附近的腐蝕遠高于海洋其他區域。海洋大氣陸上腐蝕范圍一般在距海岸20km左右，距海岸越近、降雨量越小、溫度越高腐蝕就越強，24m處比240m處腐蝕大12倍。對處于海岸、艦船或島嶼上的無線電監測測向設備而言，海洋大氣的腐蝕、老化作用是其必須面對并長期承受的環境因素。

2設備的腐蝕形態

鋁與氧有極強的親和力，在普通大氣環境下其表面會自然形成厚度為0.5~4微米的氧化膜，使鋁處于鈍化狀態，阻止其與周圍環境繼續接觸，保護基體不被腐蝕損壞。但在海洋大氣環境下，由于氯離子的作用，鈍化膜的防護作用極易被破壞。如沒有有效的防護措施，曝露在腐蝕介質中的監測設備將出現以下幾種腐蝕形態：

2.1合金成分引起的腐蝕

海洋性氣候的腐蝕介質中主要是高濃度的氯離子和促進陰極反應的溶解氧。由于氯離子的半徑很小，極易透過膜的孔隙缺陷到達合金基體。當合金中含有加速陰極反應的其他金屬成分時，電解液中的活性陰離子便與這些金屬陽離子結合，生成可溶性氯化物，形成俗稱“白斑”的小孔腐蝕。腐蝕的嚴重程度不僅與介質有關，更與鋁合金的成分有關。實驗表明[4]：高純鋁具有很強的抗點蝕性，而含銅鋁合金則對小孔腐蝕最為敏感。安裝在海洋環境中的鋁合金天線構件，僅幾年時間就發生腐蝕，嚴重部位的表面幾乎完全呈白色粉末狀態（見圖1），對天線結構與性能造成較大破壞。究其原因，不僅與腐蝕環境有關，應該還與材質中含有能夠加速腐蝕進程的銅元素有關。因此，對應用于海洋環境的機箱、天線等鋁合金構件應充分重視材料自身的抗腐蝕特性。設計時不僅應避免使用鋁-銅系合金，還應對各類防銹鋁的實際含銅量給予高度關注。

2.2異相金屬接觸引起的腐蝕

由于鋁的自然電位較負，與異相金屬接觸時總是處于陽極，異相金屬則成為鋁合金電解的陰極體，在電解質的作用下發生電化學腐蝕，也稱電偶腐蝕或雙金屬腐蝕。幾乎所有常用金屬，只要和鋁合金之間存在濕潤導電接觸都會導致鋁的電化學腐蝕。在各種金屬對鋁材的電偶腐蝕影響中，尤以銅引起的腐蝕最為嚴重[4]。電偶腐蝕引起的損壞程度取決于兩種金屬的電位差、陰陽極的接觸面積比。實驗證明[5]：電位差越大，陰陽極面積比就越大、腐蝕越嚴重。安裝在沿海地區的天線，其連接處的腐蝕往往比其他位置嚴重。圖1中有插座連接的地方以及使用螺栓連接的螺孔都顯現出更嚴重的腐蝕痕跡（螺孔內部已完全呈白色）。造成這種現象的原因，不僅有腐蝕介質在合金表面的點蝕結果，更主要的是連接處存在促使鋁合金電解的其他金屬，兩種金屬在鹽霧介質作用下發生了電偶腐蝕。監測設備上安裝的各種插座、裝配用到的緊固件其材質大都為鋼或銅，當它們與鋁合金之間有電解液膜時則會發生電偶腐蝕，對設備造成破壞。因此，在天線與機箱的設計中應盡量減少或避免采用腐蝕電位懸殊的異種金屬材料，裝配中還必需對產生電偶腐蝕的條件加以控制，無法控制時應采取相應的隔離措施，以便有效避免或減緩電偶腐蝕的發生。

2.3結構縫隙引起的腐蝕

振子與振子座連接處、箱體與蓋板間、插座與面板間、墊圈與螺釘連接處、搭接焊處、鉚接處均有縫隙存在，在腐蝕介質的作用下，縫隙金屬面將發生腐蝕。腐蝕作用初期，縫隙內外腐蝕介質中的氧濃度差異不大。隨著腐蝕的進行，縫隙內的氧很快被消耗。縫隙內外腐蝕介質因溶解氧濃度不同形成氧濃差電池（也稱差異充氣電池），促使縫隙內金屬不斷發生腐蝕。縫隙腐蝕現象與金屬成分關系不大，但對縫隙寬度較為敏感。最易發生腐蝕的縫寬為0.025～0.100mm，這種寬度下鹽霧液膜既能侵入又不會流失，非常有利于腐蝕進程的持續發生，是設計中必須注意解決的問題。縫隙腐蝕的另一特點是其臨界腐蝕電位較低，因此它比點蝕更容易發生。加之腐蝕發生在縫隙內，縫隙外部腐蝕跡象并不明顯，通常不易被發現，因而對設備具有更大的破壞性。

2.4涂層缺陷引起的腐蝕

當有機涂層與金屬膜層之間因針孔或膜層損壞滲入電解液后，涂層下金屬在氧濃差電池效應下被逐步侵蝕，由于其膜下腐蝕路徑呈蠕蟲狀，也稱絲狀腐蝕。這種腐蝕的活性頭部區域為陽極，尾部是陰極。由于腐蝕電池兩級之間是依靠氧濃差維持，因此其活性頭部總是向缺氧方向發展。當接近另一條絲狀腐蝕線時，活性頭部會避開涂層已破壞的高氧區而轉向涂層尚未破壞的低氧區，使絲狀腐蝕具有不交叉的典型特征。需要注意的是，絲狀腐蝕是一種膜下腐蝕，且只發生在有機涂層與金屬之間，一般不發生在的氧化膜上面，因而在腐蝕前期往往不易發覺，具有很大的隱蔽破壞性。圖2是遭受絲狀腐蝕后的對數天線，可以看出很多振子都已出現絲狀腐蝕。左側上下兩振子的表層金屬已出現嚴重的蓬松剝離狀態，結構強度與電性能均已遭受破壞。為了減少絲狀腐蝕的產生，鋁合金構件的涂覆工藝需要特別注意增強金屬表面和有機涂層的結合力。確保涂膜的完整性不被損壞是避免絲狀腐蝕發生的關鍵。因此要特別注意在運輸、安裝環節做好對涂層的防護，避免涂膜出現針孔與破損。

2.5加工工藝引起的腐蝕

構件加工中涉及焊接和人工時效，若處理不當這些工藝過程，往往會導致合金元素或金屬間化合物沿晶界沉淀析出，相對于晶粒形成陽極，在海洋性氣候下構成腐蝕電池，引起晶間腐蝕。尤其需要注意的是鋁-銅-鎂系、鋁-鋅-鎂系合金對晶間腐蝕敏感性較強，在海洋性氣候下應避免采用該類合金。晶間腐蝕帶來的另一不利因素是在加工應力和腐蝕介質的共同作用下還可誘發應力腐蝕，最終使構件產生裂紋、斷裂，喪失使用功能。晶間腐蝕、應力腐蝕都與構件的加工有關，即：構件加工工藝不僅僅關乎結構變形帶來的尺寸精度問題，同時還是發生腐蝕的內在誘因。因此，在接收機機箱、天線構件的加工中必須制定合理的工藝路線，控制和減少各類應力產生的外在原因，避免金屬中合金元素沿晶界的沉淀析出，以此破壞原電池產生的條件。

3設備的防腐蝕措施

由于戶外監測設備具有上述腐蝕形態中的全部工況，加之其在系統可靠性中所處的地位，成為海洋大氣環境下監測測向設備防腐研究的重點。從前述分析不難看出，設備的防腐蝕是一項系統性的工作。需要在材料選擇、加工工藝、氧化工藝、密封設計、涂覆處理、安裝緊固處理等諸多方面采取針對性措施，才能有效提高其抵抗鹽霧侵蝕的能力。

3.1合金材料的選用

監測設備材料的選擇除了考慮其常規力學性能、物理性能、加工性能外，還必須考慮材料的耐蝕性能。由于監測測向設備自身并不作為力學構件使用，因而在海洋性氣候環境下應重點關注材料的耐蝕性和加工工藝性。從多種文獻資料的實驗數據來看，鋁-銅系合金中的銅離子在與海洋大氣中的氯離子接觸后具有強烈的腐蝕誘發作用，需要嚴格避免使用。常用的LY12鋁合金只能適用于內陸氣候，在海洋性氣候下并不具有抵抗腐蝕的優勢。即便標注為防銹鋁的材料也要注意其生產廠家，避免使用小廠產品（小廠產品含銅量往往得不到保證）。

3.2結構設計

在充分了解設備安裝使用環境的基礎上，合理確定抗蝕面和導電面界限，以便于氧化膜的可靠形成；合理確定開孔位置與數量，盡量減少所需密封通道；選用高質量的導電密封材料，并按30%~50％壓縮量確定嵌入槽的公差與尺寸；為了減少和防止縫隙腐蝕的發生，設計中對結合面縫隙應采取措施，提出合理的形狀、位置公差要求，避免因貼合不嚴形成敏感縫隙，從源頭消除差異充氣電池產生的條件，對無法避免的敏感縫隙，應在外部設計消縫溝槽，減少電解液的進入與滯留；散熱翅片設計應避免尖角、銳邊，減小熱量集中對氧化膜的生成影響，盡量不用異種金屬，減少電偶腐蝕產生條件。

3.3加工工藝

全密封接收機機箱的生產涉及焊接和大面積散熱翅片加工，容易產生和積累加工應力。為了避免晶間腐蝕和應力腐蝕，加工中應減小吃刀深度、減緩進刀速度，在應力集聚工序后均應進行人工時效處理，消除或減小材料內部的微觀應力和加工應力。避免和減少晶間腐蝕、應力腐蝕的出現。對具有密封界面構件的加工，要嚴格控制裝夾應力，確保其加工平面度符合設計要求。

3.4氧化膜處理

常用的鋁合金氧化膜有兩種形式，一種是具有良好導電性的化學氧化膜（分為酸性和堿性氧化），另一種是具有高硬度、高耐磨性的陽極氧化膜，后者以其致密、厚實的膜層優勢擁有遠高于天然氧化膜的抗腐蝕性能。但陽極氧化膜30V/μm擊穿電壓帶來的高絕緣性卻無法滿足接收傳感設備對電氣性能、屏蔽性能的要求，這也是電子設備通常直接采用化學氧化膜（導電氧化）加涂覆方式進行表面處理的重要原因。通過改進結構設計和加工工藝，華日海洋環境戶外設備合理地將兩種氧化膜的優點集于一體。使其不僅具有良好的電氣性能與屏蔽性能，而且還擁有優異的耐磨性和高抗蝕性。這一氧化膜處理工藝有效解決了天線振子的連接與防護矛盾，也為采用有機涂層后易導致絲狀腐蝕的天線構件提供了新的解決措施。需要指出的是，兩種氧化膜都有多種生成工藝，其抗蝕性能因工藝方法和工藝參數不同而差異較大。本次研究中，通過對比分析不同工藝下氧化膜的抗蝕性能參數，優選出有利于提高設備防護性能的氧化膜生成工藝。實驗表明：按選定工藝方法生成的陽極氧化膜，在不噴涂任何有機防護涂層的情況下，直接曝露在富含銅離子的酸性鹽霧環境中。其承受腐蝕的能力也遠高于軍品鹽霧防護所規定的驗收標準，顯示出良好的抗蝕性能。

3.5涂覆處理

從鋁合金的腐蝕機理可知，氯離子對氧化膜的穿透是造成金屬基體腐蝕的根本原因。因而，在氧化膜的表面增加對腐蝕介質有隔離作用的有機涂層可以大大提高抗蝕層厚度，降低電解液與氧化膜的接觸幾率，進而減緩氯離子對氧化膜的侵蝕進程。從涂層的耐蝕性、耐候性、附著性考慮，監測設備底層應采用適用于有色金屬的環氧類防腐底漆，面漆采用具有較強耐候性、抗腐性的改性丙烯酸涂料。從防腐效果看，光澤不積水的漆膜可以有效減少腐蝕介質的存留，破壞腐蝕電池產生的條件。常用的橘紋漆面、磨砂漆面、噴砂面不宜用于海洋大氣環境。鑒于涂覆工藝與產品最終抗蝕性的密切關系，本文研究過程中對監測設備的噴涂方式、涂覆層數、涂層膜厚、間隔時間等提出了具體要求，并進行了相應驗證。需要注意的是噴涂前基體表面應參照ISO8504進行清潔處理，以提高附著性、避免和減少絲狀腐蝕的產生。

3.6裝配處理

分析設備的腐蝕形態可知，其抵抗電偶腐蝕、縫隙腐蝕的能力相當一部分是由裝配環節實現的。因此監測設備的裝配應遵循以下原則：（1）由于電偶腐蝕主要存在于異種金屬的接觸處，因此需對緊固件、插接件的非導電面涂絕緣膠或加裝絕緣墊后裝入，以阻斷電氣接觸；（2）無法避免電氣接觸時，異種金屬構件應選用腐蝕電位與鋁相近的材料，緊固件可進行鍍鎘處理，以減小電偶腐蝕對箱體造成的危害；（3）對彈墊、平墊間的縫隙，箱蓋與箱體間的縫隙，插座與面板間的縫隙均應采用聚氨酯彈性密封膠填充，以減少縫隙腐蝕的發生；（4）裝配完成后應對所有緊固件、插接件外露部分噴涂聚氨酯清漆實現表面隔離防護，避免不同金屬外露部分通過表面電解液膜構成腐蝕回路。

4設備的防腐蝕驗證

海洋大氣環境對監測設備的腐蝕是一個多因素作用下的緩慢、漸進過程，通常采用鹽霧試驗方法對產品抗蝕能力與防護措施的合理性進行評估驗證。圖3CASS試驗后的戶外機箱常見的鹽霧試驗有：中性鹽霧試驗（NSS）、乙酸鹽霧試驗（ASS）、銅加速乙酸鹽霧試驗（CASS）三種。其中NSS是軍品防腐蝕驗收標準規定試驗方法，CASS的腐蝕加速性為NSS試驗的8倍。為驗證本文防腐措施的有效性，采用CASS標準對海洋環境戶外機箱進行了與軍品驗收時間要求相同的抗蝕性試驗（見圖3），結果顯示：機箱表面無點蝕及起泡空鼓現象，漆膜光澤亮麗，內置電路板卡，導電結合面完好如初，無任何腐蝕跡象，防腐效果符合設計期望。

5結束語

由于腐蝕介質的不同，工作于海洋大氣環境的無線電監測設備在結構設計與制造工藝上都與內陸設備有著較大的區別。本文所提出的防腐措施為提高該類設備的防腐性能積累了經驗，為無線電監測設備在海洋大氣環境下的可靠應用提供了技術借鑒。

參考文獻：

[1]魏保民.金屬腐蝕理論及應用.化學工業出版社

[2]侯寶榮等.海洋腐蝕環境理論及其應用.科學出版社

[3]李曉剛等.我國海洋大氣腐蝕分級分類與機理.2014海洋材料腐蝕與防護大全

篇8

中圖分類號：X93 文獻標識碼：A

腐蝕參數、腐蝕速度以及設備腐蝕狀態均是煉油裝置中在線腐蝕監測技術需要掌握的基礎，技術人員通過掌握這些基礎性工藝與測量數據從而了解煉油裝置所處環境的變化以及遭受腐蝕的狀態，從根本上找到適合不同介質環境的腐蝕監測技術。

1 煉油裝置中在線腐蝕監測技術的作用

煉油裝置中在線腐蝕監測技術具有十分重要的作用，其在現實生活與實際生產中起著決定性的意義。

1.1 通過評價緩蝕劑效果選擇合適的緩蝕劑

在煉油生產過程中，緩蝕劑在工藝中的優化數據能夠體現生產的需要，二在線監測技術能夠對優化數據進行評價，從而選擇合適的緩蝕劑。

1.2 對原油混煉技術的指導

原油性質的不同在混煉的過程中會增加其酸性值，從而使設備受到腐蝕。應用在線腐蝕監測技術能夠迅速發現原油混煉時PH變化的情況，從而進行控制，在諸如緩蝕劑的過程中改善相關工藝，從而合理配置原油的比例，使電脫鹽的效果增強。

1.3 定點測厚結合在線監測隊檢修過程進行指導

在線監測具有實時性與準確性的優勢，因此在覆蓋范圍內，其能夠通過收集到的多參數數據繪制腐蝕曲線圖，從而分析煉油裝置中腐蝕變化的情況，制定解決方案，進行全方位的診斷。定點測厚具有靈活性，其余在線監測相結合，能夠對重點部位實施監控，從而避免重大泄漏事故的發生，完善檢修計劃。

2 煉油裝置中在線腐蝕監測技術的應用

煉油裝置中常見的在線腐蝕監測技術共有四種，其原理不同，因此應用的場合以及特點也不盡相同。根據實際情況，選好關于PH探針監測、電阻探針監測、電感探針監測、電化學監測的監測技術型號。

2.1 電阻探針監測

電阻探針監測需要應用的儀器以及零件為在線監測儀器、金屬絲、溫度補償試片。當金屬絲被腐蝕后開始變薄，便可以通過在線監測儀器檢測出來并排除因金屬絲的溫度異常而產生的不利影響。電阻探針適應于各種工況范圍與介質，但是靈敏度較低，測量的周期長，又因金屬絲受到腐蝕后所產生的產物具有導電性，因此影響了其測量結果，沒法對腐蝕速度的瞬時性進行記錄。

2.2 電化學探針監測

電化學探針監測也是通過測量腐蝕速度來進行監測的一種技術，其與電阻感應不同的是，電流指標（流經電極表面）是其確定腐蝕速度的標準。這種方法測量周期短、速度快，不會像電阻探針監測般測量腐蝕減薄量，但是其在監測過程中受到環境的限制，必須在水中傳導才可進行。

電化學方法也包括電化學噪聲技術，當金屬局部腐蝕后，便可以通過兩個同質金屬獲取其之間通過的電流量，然后在利用其它方法分析局部腐蝕的情況。

2.3 PH探針監測

不同介質酸具有不同的堿度，因此H+敏感選擇的電極也不同，根據其電極的異同情況檢測介質酸的堿度，而且PH探針監測器一般情況下應該在壓力≤0.4MPa，溫度≤70℃的環境下運行。

2.4 電感探針監測

電感探針監測分為高溫管狀電感探針、低溫片狀電感探針、低溫管狀電感探針三種。電感探針的測量依據是探針被腐蝕的深度，探針腐蝕的越薄，其所引起的磁通量變化就越大，這種變化直接影響到金屬腐蝕的速率，從而得出不同介質在腐蝕過程中的周期性變化，從而體現其顯示出這種監測方法的靈敏度。一般情況下，片狀結構以及管狀結構是電感探針的兩種結構形式，其分類是由管徑決定的，片狀探針應用于

3 選擇監測點

硫化物、氯化物的低溫電化學腐蝕以及硫化物的高溫化學腐蝕是煉油裝置發生腐蝕的兩大主要類型，前者是中全面腐蝕的體現，因此在選擇監測點時必須關注相關腐蝕的流程、重視腐蝕分布的區域、對高溫設備的材質進行監測、應用相關防腐工藝與技術，從而避免腐蝕所產生的傷害。

后者由監測到的視點可以發現，其具有均勻性腐蝕的特點，因此在煉油裝置的產品分離系統化、常減壓蒸餾、延遲焦化的過程中便應該選擇監測點。在安裝監測點時，不僅應該按照相關腐蝕原理進行安裝，還應該考慮到在線觀測的維護與評價便利性。由此，在線監測點的設置應該為一閉路循環系統，監測點選擇適宜，有利于煉油裝置中在線腐蝕監測反應的速度以及收集參數數據的準確性，提高了該系統的即時性。

4 在線腐蝕監測技術的發展方向

煉油裝置中在線腐蝕監測技術的發展方向應該建立在需求與應用實踐的基礎上，并根據基礎性要求擬定發展方向。

要想實現復合監測技術，必須提高在線監測技術的可靠性、精度以及靈敏度，將多種不同類型的參數利用一根探針進行監測，從而實現在線監測的簡便化，減少了在線監測的程序。多參數監測是未來監測技術的發展趨勢，只有實現腐蝕發生發展過程監測、腐蝕影響過程監測、腐蝕事故監測、腐蝕結果監測等全面的腐蝕監測，才能夠擁有系統化的監測技術。

將收集到數據采用高科技手段進行智能化分析，然后建立與其有關的腐蝕數據庫，深入分析與挖掘相關數據，為技術發展提供理論性、決定性依據。

要想提高煉油裝置中在線腐蝕監測技術的自動化控制能力，就必須將腐蝕數據作為參考，并以此為參考點進行研究，提高在線腐蝕監測的力度，促進煉油裝置的科技化改進與發展。

結語

本文通過對煉油裝置中在線腐蝕監測技術的作用進行了具體分析，并且就其應用與監測點進行了恰當的選擇，從根本上總結出在線腐蝕監測的未來發展方向，為我國化工業的發展開辟了一條簡便、快捷、安全的生產道路。

參考文獻

[1]龐喆龍，馬新飛.煉油裝置在線腐蝕監測技術狀況[J].石油化工腐蝕與防護，2008，25（1）：62-64.

[2]易軼虎.在線腐蝕監測技術在煉油裝置中的應用[J].石油化工腐蝕與防護，2012，29（5）：44-46.

篇9

研究性學習與傳統的接受性學習和訓練性學習相比，內容注意體現專題性、綜合性、實踐性和開放性；形式注意體現學生的主體性、探索性、合作性。因此教師也由原來的傳道、授業解惑者變為學習的設計者、組織者、指導者，教師的角色變了，要求也高了。筆者結合研究性學習的實踐，談談教師的“三者”作用。

一、教師的設計者作用

1.設計疑問，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。教師在教學中要設計問題，激趣。

例如：在學習《原電池原理及應用》專題內容時，通過介紹鋼鐵每年因腐蝕的數量約占金屬年產量的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?通過這些實例激發學生去探索金屬腐蝕的成因及防護??原電池的原理及應用。也可以設計讓學生去調查金屬的腐蝕狀況及防腐的措施，去激發學生探索原電池原理及應用知識。通過以問激疑，以疑激趣，使學生產生追求化學科學的強烈動機和愿望，培養執著探索、主動學習的精神。

2.創設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，融洽與學生的關系，創設寬松的學習氛圍，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，鼓勵學生大膽發言，表達自已的觀點。

例如：學習氧化還原反應中的有關概念，電離平衡有關概念時，鼓勵學生根據原理，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、最外層電子數等規律分組，自已編制能體現出周期律的周期表。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現問題、選擇課題、設計方案的，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、創新的意識和習慣，培養創新能力，增長知識，積累和豐富直接經驗的活動過程。經歷探究過程，獲得理智和情感體驗，積累知識的方法是研究性學習關注的三個目標，而不在于學生真正地發現什么，創造什么。因此教師要設計有利于探究的情境，讓學生充當科學家，去經歷科學的發現過程。

例如：學習《元素周期律、元素周期表》內容時，通過介紹科學家探索元素周期律的過程，播放科學家發現“三元素組”、“八音律”以及門捷列夫發現元素周期的錄相，然后設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據，發現問題，形成假說，再尋求理論去解釋假說，從而得出結論，模擬科學家的發現過程與方法。

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，到生活實踐中了現問題，調查研究。用所學的化學知識解決生產生活中的問題。根據研究的內容，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，注意培養學生協作精神。

2.教師是各類學術活動的組織者

在實施研究性學習過程中，有關的方法指導，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講座、專家論壇等活動。組織好學生的學習經驗交流會、學習成果評價會、開題、結題報告會等學術活動。

3.教師是活動場所的組織者

研究性學習形式多樣，在校內要查閱資料、上網探索、動手實驗，在校外，要到工廠、社區、家庭調查，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、教師的指導者作用

1.指導學生選題

研究性學習的選題一要注意與學生現有水平相一致，超越學生的現有水平，使所有學生能夠參與研究，能用現有知識解決問題，要指導學生選題小而實，避免大而全。二要指導學生到生活實踐中發現問題，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。三要指導學生選擇的內容應該是學科領域中的核心知識，有一定的研究寬度，使研究的過程就是經歷科學的探索過程，通過研究，對提高學生的理解能力和創造性思維能力具有重要的價值。例如：在學習氧化還原反應時，先擇“氧化還原反應知識的由來、發展與應用”作為研究課題。在學習物質結構知識時，選擇“物質的結構與質關系的探索”作為研究課題等。

2.指導學生的研究方法

在研究學習過程中，教師要及時給學生方法指導，以幫助學生解決研究過程中發生的偏差和問題。首先是向學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，得出結論，撰寫論文、報告等。其次是對具體課題的調查內容進行指導。如“城中河的污染調查及處理”的課題，要指導學生調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?根據污水成分的理化性質如何消除污染等?在方法指導時要把指導的重點放在“指導方法，解答疑難”上，要留給學習者思考的空間，有利于學習者發揮主體作用。

3.指導學生撰寫報告、論文

篇10

1.引言

鎳是一種耐腐蝕性優良、韌性較好的金屬材料，具有良好的力學、物理和化學性能，添加適宜的元素可提高它的抗氧化性、耐腐蝕性、高溫強度和改善某些物理性能。Ni-Cr-Al合金的成分主要是鎳鋁，鉻的含量較少，是重要的高溫合金材料，在能源開發、化工、電子、航海、航空和航天等部門中都有廣泛的應用，物理與化學的性能不言而喻，耐高溫、抗蠕變、抗腐蝕性能好，憑借這些優良性能，使鎳鉻鋁合金成為未來高溫合金材料中最有前景和價值的合金材料之一，因此，研究鎳鉻鋁合金對現實工業生產具有重要的意義。

2.概述

Ni-Cr-Al高溫合金依靠其耐高溫抗氧化性能，成為重要高溫材料之一，在國防和工業生產中，扮演著重要的角色，以其優良的性能被廣泛應用于航空航天，電力，冶金等高溫部件。Ni-Cr-Al高溫合金這樣良好的性能主要依靠Al和Cr來形成一層Al2O3和Cr2O3保護性氧化膜，氧化膜生長緩慢，粘附性較好，對基體起到良好的保護作用。

3.Ni-Cr-Al合金的發展歷程

3.1 Ni-Cr合金：Ni-Cr合金可作為耐熱、抗高溫氧化和耐腐蝕的涂層。典型的鎳鉻合金為鎳含量80%、鉻含量為20%，但也有鎳為60%，鉻為16%和其余為鐵的。其中80Ni20Cr合金是熱噴涂常用的材料，該合金具有較好的耐高溫氧化性能，耐酸和堿腐蝕，是制備耐熱、耐蝕涂層的典型材料。由于涂層致密、與基體材料的粘結性好，通常作為耐熱陶瓷涂層的粘結底層，既能增加涂層的結合強度，同時又能防止高溫氧化和腐蝕性氣體對金屬的侵蝕，但該合金不耐硫化氫、亞硫酸氣體、鹽類及高溫潮濕下還原性氣體的腐蝕，在硝酸、鹽酸溶液中也容易受到侵蝕。可廣泛應用于鍋爐水冷管壁（包括重油余熱鍋爐中的水冷管壁及燃煤鍋爐水冷管壁）和換熱器管壁，以減緩鍋爐管壁的腐蝕與沖蝕。如美國TAFA公司為噴涂鍋爐水冷壁保護涂層而設計的牌號為45CT的鎳鉻合金絲，保護鍋爐管道，延長其使用壽命。

3.2 Ni-Al合金：用于電弧噴涂的Ni-Al合金絲，鎳、鋁的質量比為Ni：Al=95：5，成分近似于鎳包鋁自粘結復合粉末。許多方面Ni-Al合金絲可以代替Ni-Al復合絲，而它的冶金結合性能優于Ni-Al復合絲。Ni-Al合金絲用作電弧噴涂時，電弧使熔滴強烈過熱，鎳和鋁的氧化反應（而不是鋁化鎳的形成）放出大量的熱量，使熔滴地撞擊到工件表面的瞬間與基體表面發生冶金結合，形成一些微“焊合”點，導致涂層與工件之間的牢固結合。Ni-Al合金涂層除具有良好的抗高溫氧化性能外，還具有良好的腐蝕性能。

3.3 Ni-Cr-Al-Y合金：為四元系高溫熱腐蝕涂層，航空、艦船、發電用的在高溫合金制作的高溫部件，在其表面施加這種四元系涂層，厚度在45-200?m，可以提高機體材料的抗熱腐蝕能力，耐熱壽命可延長達幾千小時，以致近幾萬小時[1]。

4. Ni-Cr-Al抗高溫氧化合金性能的研究現狀

隨著航天、航空、電力、冶金、能源、石工工業的迅速發展，對高溫抗氧化合金材料的服役性要求越來越高，高溫抗氧化合金材料已經成為影響工業發展的決定性因素，這就給高溫抗氧合金的研制和開發提出了新的挑戰機遇，目前提高合金抗高溫氧化的手段如下：

4.1 通過向合金內添加親氧元素，使合金表面發生擇優氧化，進而形成一層連續、致密、粘附性較好的氧化薄膜更好的保護基體，產生擇優氧化的條件[2]：

4.1.1 添加在合金中的元素對氧的親和力要大于基體金屬的。

4.1.2 在基體中摻雜的合金元素的離子半徑要小于基體的，這樣容易向表面擴散。

4.1.3 在更容易發生擴散行為的情況下加熱。

其中添加元素Cr、Al、Si在提高合金抗氧化性起到重要作用。

4.2 通過處理表面來加強合金的抗氧化能力

4.2.1 擴散摻層法

4.2.2 通過注入稀土元素改層法

4.3 通過防護涂層法來進一步加強防護能力

4.3.1 合金涂層

高溫合金抗氧化涂層有以下分類[3]

4.3.1.1 鋁-鉻、鋁-鉛、鋁-硅等鋁化物涂層是通過用化學氣相沉積的方法經改進所獲得，這些涂層有制作簡單、自身性質穩定、而且造價較低等較好的優點，其缺點是組成的成分的控制很不容易。

4.3.1.2 M-CrAl-Re，其中M包括的范疇為鐵、鈷、鎳等磁性材料，Re包括的范疇為稀土元素釔、鈰、鉿等活性元素）此類涂層屬于包覆涂層，這種涂層在低溫低壓的條件下用等離子噴涂、電子束物理氣相沉積、濺射離子鍍等手段制作，此類涂層的組成部分是可以控制的，同時具備抗腐蝕性能等優點，其缺點是生產的成本較高而且工藝設備造價很高，即便生產出來也難以均勻的涂在基體表面。

4.3.2 陶瓷涂層

此涂層是可以在低溫低壓下用等離子噴涂制作而成的。

4.4 納米涂層[4]

如果用離子濺射沉積的方法來處理鑄態合金表面，可以得到這種納米涂層在二個方面的作用：一方面，這種涂層的應用可以明顯提高合金基體的抗高溫抗氧化性能，進而提高對合金基體進行保護作用，其作用機理就是改善氧化薄膜，另一方面這種涂層的使用不會使其材料與基體發生不利的作用。

5.Ni-Cr-Al合金高溫氧化的研究進展

Ni-Cr-Al合金是在80Ni-20Cr 合金的基礎上加入Al元素發展起來的， 由于該合金優良的耐高溫氧化和腐蝕能力而被廣泛地用于熱防護涂層。

Ingard A等人研究了含不同Cr/A1比的Ni-Cr-Al合金在800-1300℃空氣或1個大氣壓氧氣中的氧化行為。發現氧化速率隨時間迅速降低，且為理想的拋物線。主要反應產物為NiO，Cr2O3，α-A12O3和Ni（Cr，A1）2O4。反應產物相對量是成分、溫度、氧壓和反應時間的函數。Ni-9Cr-6Al合金由于在所有溫度下都形成α-A12O3具有最好的抗氧化性能。

孫長波等研究了Ni-Cr-Al合金在1000℃空氣中的氧化行為，經過試驗發現在合金中添加Al元素以后使合金的氧化速度很明顯的下降了，促使合金在高溫條件下自身的抗氧化性能得到顯著的提高;合金元素Al的添加使合金表面生成連續致密的Cr2O3薄膜，繼而還降低了在合金外層形成Cr2O3薄膜需要Cr的含量，合金元素Cr，還使合金表面氧化薄膜的內部生成極薄A12O3，含Cr為20%，含Al為2.5%的Ni基合金在高溫情況下在合金表面形成連續致密的氧化薄膜，成分為Cr2O3，而在Cr2O3薄膜內部形成極薄的A12O3薄膜，進而抑制了NiO的生長. 這些研究結果表明，合適的Al，Cr合金化可以使合金發生選擇氧化。Cr，Al選擇氧化可以提高Ni-Cr-Al合金的高溫氧化性能。Ni-Cr-Al合金氧化膜與基體的粘附性不是很好，導致氧化過程中有輕微的氧化膜剝落，就其原因人們作了大量研究。早期有人注意到雜質硫會向Ni及Ni基合金表面的偏聚，且氧化膜的粘附性與雜質元素硫偏聚有關。

Ni-Cr-Al合金在真空爐中進行高溫退火處理時，發現當以雜質元素形式存在的硫含量為50×10-6的合金，表面的硫含量可以達到20at%，從而引起氧化膜的嚴重剝落。Ni-Cr-Al合金內添加微量稀土可以顯著改善合金的抗高溫氧化性能。如已發展的含稀土氧化物的彌散強化合金即（ODS合金），抗高溫腐蝕性能最優異的包覆涂層MCrAl-Y（M代表Ni、Co或Fe）。Funkenbusch等曾對不同S與Y添加量的Ni20Cr12Al（%）合金的循環氧化進行了研究.由于Y的加入，合金表面的氧化膜的粘附性確實得到了很大提高。人們已經對稀土元素的微觀作用機制進行了大量研究，其中提出了一些具有代表性的模型：微釘理論、空位阱理論、生長應力消除理論、氧化膜塑性理論及硫效應模型，但到目前還沒有統一的模型， 已經提出的多種模型都存在局限性。

6.Ni-Cr-Al-Y涂層高溫氧化研究進展

Ni-Cr-Al-Y耐高溫涂層材料，其熱膨脹系數介于金屬和陶瓷之間，有著良好的抗氧化抗腐蝕的綜合性能，即可以單獨用作熱障涂層（TBCS）也可以作為熱障涂層中的粘結層使用。廣泛應用于大型燃氣渦輪發動機葉片等高溫部件的熱障涂層中，工作溫度一般在1000℃以上。熱障涂層的應用不僅可以提高基體抗高溫腐蝕能力，進一步提高發動機工作溫度，而且可以減少能耗、提高效率、延長熱端部件的使用壽命。

李美等研究了濺射Ni-Cr-Al-Y涂層氧化過程A12O3膜結構與形貌的轉變，結果發現濺射Ni-Cr-Al-Y涂層在900℃～1100℃氧化過程中，氧化膜存在θα-A12O3相變，其相變的速度與溫度有關，溫度越高，相變越快;涂層表面生成的氧化膜形貌取決于氧化溫度和時間，θ-A12O3隨著溫度的提高或同一溫度下時間的延長，從針狀依次變化為晶須狀和刀片狀或簇擁成團，而α-A12O3為顆粒狀;對濺射Ni-Cr-Al-Y涂層進行真空熱處理，可促進氧化膜的相變，使涂層表面快速形成保護性的α-A12O3 。

張玉娟等[22]研究了Ni-Cr-Al-Y涂層的表面狀態對高溫氧化行為的影響，經研究發現：拋光態涂層在1050℃恒溫氧化，短期內（150h）生成α-A12O3保護膜，氧化膜與基體的粘附性好，氧化動力學曲線成拋物線型，涂層抗氧化性好;150h后，保護性氧化膜被破壞，動力學曲線轉為線性上升，涂層抗氧化能力下降。噴涂態涂層的長期抗恒溫氧化能力比拋光態涂層強。在1050℃恒溫氧化300h，動力學曲線符合拋物線規律，表面α-A12O3保護膜無破壞。無涂層涂覆的基體合金表面不能生成α-A12O3保護膜，合金抗氧化能力差。

樓翰一等研究Ni-Cr-Al納米晶合金在1000℃的高溫氧化行為，研究發現納米晶化大大擴展了鑄態Ni-Cr-Al合金氧化時，連續外A12O3層生成區的成分范圍;更為重要是，在常溫高溫合金所在的成分區域內，納米晶合金可以在氧化初期直接一步生成抗氧化性和粘附性十分優良的A12O3膜。

7.展望

隨著科學技術的進一步發展，Ni-Cr-Al高溫合金將被更廣泛的應用到國防、工業生產的各個領域，合理的控制好合金中Al和Cr的含量有利于氧化薄膜更好的形成，同時適量的加入稀土元素有利于控制S元素對薄膜脫落的影響，更好的保護Ni-Cr-Al合金基體，以便更好的發揮Ni-Cr-Al合金優良的抗高溫、抗氧化性能。

參考文獻

[1]石力開.化學材料詞典[M].化學工業出版社，2006.

[2]朱日彰.金屬腐蝕學[M].北京冶金工業出版社，1989.