一、概述(shu)

CO2腐蝕(shi)是油(you)氣田最常見的(de)腐蝕(shi)形式之一，當CO2溶于水或(huo)原油(you)時，會具(ju)有很強腐蝕(shi)性(xing)，從而對(dui)集輸管線(xian)和井(jing)下(xia)油(you)套管產生嚴重的(de)腐蝕(shi)。因此，CO2腐蝕(shi)已(yi)成為(wei)油(you)氣田腐蝕(shi)與防(fang)護面對(dui)的(de)重要問題。

二、CO2腐蝕(shi)的危害

1 均勻腐(fu)蝕

CO2形成全面(mian)腐(fu)蝕(shi)時，材料主要(yao)以均勻(yun)腐(fu)蝕(shi)為(wei)主。一(yi)是(shi)溫度(du)在(zai)60℃以下，鋼鐵材料表(biao)面(mian)存在(zai)少(shao)量軟而附著(zhu)力小的FeCO3腐(fu)蝕(shi)產物(wu)膜，金屬表(biao)面(mian)光(guang)滑，以均勻(yun)腐(fu)蝕(shi)為(wei)主；二是(shi)CO2分壓低于0.483×10-1MPa時，易(yi)發生(sheng)均勻(yun)腐(fu)蝕(shi)。

2 局(ju)部腐蝕

局(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi)是相對于均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)而言的， CO2引(yin)起的局(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi)有(you)如(ru)下形式：

點蝕(shi)：腐蝕(shi)區(qu)出現凹孔(kong)且四周光(guang)滑；

蜂窩狀(zhuang)腐蝕：腐蝕區有多(duo)個點蝕孔分布(bu)；

臺地侵蝕：會出現(xian)較大面積的凹臺，底(di)部(bu)平整，周邊垂直凹底(di)；

流(liu)動(dong)誘發(fa)(fa)局部腐蝕：由臺地侵(qin)蝕發(fa)(fa)展而(er)來，流(liu)動(dong)會誘使臺地侵(qin)蝕區(qu)形成凹溝，平行于物流(liu)方向(xiang)的刀線槽溝。

三、CO2腐蝕的機理

1 均勻腐蝕機理

CO2溶于水形成H2CO3，并與Fe反應造成Fe的腐蝕。其中陽極過程為鐵失去電子變成鐵離子的過程。多數觀點認為在腐蝕反應中，陰極反應控制腐蝕速率，目前對CO2腐蝕陰極反應主要有兩種觀點：其一認為是非催化氫離子陰極還原反應；其二認為發生了氫離子催化還原反應，還原反應主要以H+和HCO3-為主；本質上這兩種都是CO2溶解后形成的HCO3-電離出H+的還原過程。

總(zong)的腐蝕反應如圖：

2 局部腐蝕機理

CO2局部(bu)腐蝕往(wang)往(wang)表現為局部(bu)穿孔及破損(sun)。研究認為，有(you)如下(xia)四種局部(bu)腐蝕誘發機制：

臺(tai)地(di)腐蝕(shi)機制(zhi)：局部(bu)(bu)腐蝕(shi)先發(fa)生在小點，小點發(fa)展成小孔并(bing)連(lian)片。當腐蝕(shi)介質覆(fu)蓋(gai)小孔導致(zhi)腐蝕(shi)產(chan)物膜破裂，形(xing)成臺(tai)地(di)腐蝕(shi)。疏松的腐蝕(shi)產(chan)物形(xing)成物質傳輸通道(dao)后，也會加劇局部(bu)(bu)臺(tai)地(di)腐蝕(shi)。

流動誘導機制：腐蝕(shi)(shi)產(chan)物膜粗糙表(biao)面引起微(wei)湍流，剪切(qie)應力使得腐蝕(shi)(shi)產(chan)物膜局(ju)(ju)部(bu)變薄并出現孔洞，孔所對應的極低處變成了小陽(yang)極，產(chan)生局(ju)(ju)部(bu)腐蝕(shi)(shi)。

內(nei)應(ying)力(li)致(zhi)(zhi)裂機制：當腐蝕產(chan)物膜(mo)的厚度增大到一定值后(hou)，膜(mo)內(nei)應(ying)力(li)過大而導致(zhi)(zhi)膜(mo)的破裂，形成(cheng)電偶腐蝕效應(ying)。

腐(fu)蝕(shi)產(chan)物膜破(po)損機制(zhi)：由(you)于(yu)腐(fu)蝕(shi)產(chan)物膜與金屬基體(ti)的塑性能力差(cha)異，當產(chan)生環(huan)向壓力時，產(chan)物膜和基體(ti)變(bian)形程度(du)不同導致(zhi)膜破(po)裂，形成電偶腐(fu)蝕(shi)效應。

四、影響CO2腐蝕的因素

1 CO2分壓

CO2分壓是影響CO2腐蝕的決定性因素。一般認為：

（1）當PCO2<0.021MPa時，不發生CO2腐蝕；

（2）當PCO2在0.021~0.21MPa時，中度腐蝕；

（3）當PCO2大于0.21MPa時，嚴重腐蝕。

2 H2S濃度(du)

CO2和H2S對腐蝕的總體影響與兩者的分壓比有關：

（1）PCO2/ PH2S<20時，腐蝕以H2S為主導；

（2）20<PCO2/ PH2S<500時，腐蝕以H2S和CO2共同作用為主；

（3）PCO2/ PH2S>500時，腐蝕以CO2為主導。

3 溫(wen)度

根據溫度對CO2腐蝕的影響，可總結為以下四種情況：

（1）<60℃的低溫(wen)區，均勻腐蝕為主(zhu)；

（2）60~110℃時，形成厚而疏松的FeCO3產物膜，局部腐蝕突出；

（3）110℃附近，形成摻雜Fe3O4的FeCO3粗大結晶，局部腐蝕嚴重；

（4）150℃以上，形成致密且附著力強的FeCO3保護膜，腐蝕速率降低。

4 介質(zhi)含水率

含水率小于30%時，水相潤濕作用受到抑制，發生CO2腐蝕傾向較小；含水率大于40%時，水相潤濕作用顯著而引發CO2腐蝕。同時與介質的流速和流態相關。

5 介質流速

流速影(ying)響金(jin)屬表(biao)面物(wu)質交換、去(qu)極化(hua)劑擴(kuo)散、擴(kuo)散控制等，從而影(ying)響腐(fu)蝕(shi)(shi)速率。另外，流速影(ying)響流體對腐(fu)蝕(shi)(shi)產物(wu)膜(mo)的切向作用力，對產物(wu)膜(mo)的破壞起重要作用，尤其是當(dang)流態(tai)從層流變(bian)為湍(tuan)流時，腐(fu)蝕(shi)(shi)加快，并導致嚴重局部腐(fu)蝕(shi)(shi)。

6 pH

pH直接影響H2CO3在水溶液中的存在形式。隨著pH的增大，腐蝕速度逐漸降低。但在局部高pH情況下，接近鋼表面的Fe2+沉積為FeCO3膜，會引發腐蝕的不均勻性。

7 介質成分

油田水的(de)成(cheng)(cheng)分(fen)復雜，溶液中成(cheng)(cheng)分(fen)及含量(liang)可影響腐蝕(shi)產物膜(mo)的(de)形成(cheng)(cheng)及性質，從而影響鋼的(de)腐蝕(shi)特性。

五、防護措施

目前CO2腐蝕的防護主要有以下四種途徑：

抗蝕材料：選用具有抗CO2腐蝕能力的材料，研究表明鉻（Cr）能提高鋼鐵材料的抗CO2腐蝕能力，但抗蝕材料成本較高；

藥劑加(jia)注：在金屬(shu)表面形成牢(lao)固的緩(huan)蝕劑膜，使(shi)金屬(shu)與腐(fu)(fu)蝕介質隔(ge)離，達到抑制腐(fu)(fu)蝕的效果(guo)，但(dan)對局部腐(fu)(fu)蝕防護效果(guo)欠佳(jia)；

涂層防護：防腐內涂層可以有效將管道材質與腐蝕介質隔離，防止管道的CO2腐蝕，但工藝復雜，在沖刷等條件下易脫落；

工藝優化：調整溫度、壓力等參數，避免處于CO2腐蝕敏感區間，并進行積極有效的腐蝕檢監測，反饋調整效果等。

H2S腐蝕

H2S是油氣田開發生產中常見的腐蝕性氣體，其化學活性極大，極易對金屬材料產生電化學腐蝕和力學損失。特別地，H2S對井下設備(bei)的氫脆破壞和(he)應力(li)腐蝕破裂多發生(sheng)在設備(bei)開始(shi)使用期，甚至沒(mei)有任何先(xian)兆，易造成嚴(yan)重事故(gu)。因此(ci)，H2S造(zao)成的(de)腐蝕及(ji)危害越(yue)(yue)來越(yue)(yue)受到重視。

圖片1.png

二、 H2S腐蝕機理和危害 

01 電化(hua)學腐蝕

與CO2類似，H2S溶于水中后電離呈(cheng)酸性，使(shi)管道受到電化(hua)學腐蝕，造成管壁減薄。

02 局部(bu)腐蝕

氫鼓泡（HB）：H2S腐蝕(shi)過程析出(chu)的H向鋼中擴散(san)，在鋼材中的非(fei)金屬(shu)夾(jia)雜(za)物、分(fen)(fen)層等缺(que)陷處(chu)易聚集形成(cheng)分(fen)(fen)子氫，氫分(fen)(fen)子較大(da)難以從鋼的組(zu)織內部逸出(chu)，形成(cheng)巨大(da)內壓(ya)導致其周(zhou)圍組(zu)織屈(qu)服，形成(cheng)表面(mian)層下(xia)的平面(mian)孔穴。

氫致開裂（HIC）：H2S腐蝕過程(cheng)析出的(de)H被鋼中的(de)缺陷捕獲，富集(ji)后形成氫(qing)分子，產生(sheng)很高的(de)內壓(ya)，從而萌生(sheng)缺陷。當氫(qing)聚集(ji)在遠離鋼表(biao)面的(de)缺陷中時(shi)形成微裂紋。

硫化物(wu)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂（SSCC）：拉伸應(ying)(ying)力作用的(de)(de)金屬材料在硫化物(wu)介質中，由于介質與應(ying)(ying)力的(de)(de)耦合(he)作用而發生的(de)(de)脆(cui)性(xing)斷裂現象。

應(ying)(ying)力導向(xiang)(xiang)氫(qing)致開裂(lie)（SOHIC）：應(ying)(ying)力導向(xiang)(xiang)氫(qing)致開裂(lie)是有沿(yan)著厚度方向(xiang)(xiang)的一(yi)系列氫(qing)致開裂(lie)裂(lie)紋組成(cheng)，其擴展方向(xiang)(xiang)與外加應(ying)(ying)力或(huo)者殘(can)余(yu)應(ying)(ying)力垂直。

  三、H2S腐蝕的影響因素

01 溫度

溫(wen)度對腐(fu)蝕的影響比較復雜，主要體(ti)現(xian)三個(ge)方面：

1）影響氣體（CO2或H2S）在介質中的溶解度，溫度升高，溶解度降低，抑制了腐蝕的進行；

2）溫度(du)升高(gao)，各反應(ying)進行的(de)速度(du)加快(kuai)，促(cu)進了(le)腐蝕的(de)進行；

3）溫度(du)升(sheng)高影響(xiang)腐蝕產物的(de)成膜機制，使得膜有可能抑(yi)制腐蝕，也可能促進(jin)腐蝕，視其他相關條件而定。

02 分壓

H2S分壓對于腐蝕(shi)的影響(xiang)主要表(biao)現在兩個方面(mian)：

1）H2S分(fen)壓升高，體(ti)系(xi)中(zhong)溶解的H2S增多，pH降低，電離出的HS-増多，直接影響參與腐蝕f陰陽極反應；

2）H2S分壓通過改變腐(fu)蝕(shi)產物膜(mo)的演(yan)化規律，進而影響腐(fu)蝕(shi)速率(lv)。

03 pH值

溶液(ye)體系的pH值改(gai)變(bian)，直接影響(xiang)腐蝕的陰陽極反應(ying)，進而改(gai)變(bian)鋼的腐蝕速率(lv)。

1）溶液pH值為3時，參與腐蝕的反應包括H+、H2O的還原以及H2S的直(zhi)接(jie)還原反應。

2）當溶液pH值升高至４時，H+還原反應明顯減弱，H2S的直接(jie)還原反應增強。

3）當溶液pH值進一步升高至５后，H2S直接還原反應占據主導地位。腐蝕速率隨pH值升高逐漸減小。

04 腐蝕產物膜

硫鐵(tie)(tie)(tie)化合物腐蝕產物膜對腐蝕的進(jin)一步發展有著促進(jin)或抑(yi)制作(zuo)用(yong)。一直(zhi)是(shi)腐蝕科學領(ling)域的重要研(yan)究內容。研(yan)究普遍認為(wei)，幾種硫鐵(tie)(tie)(tie)化合物腐蝕產物對基體的保護性能也各(ge)不相同，一般(ban)認為(wei)其順序如下：馬基諾(nuo)礦(kuang) < 隕硫鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)< 磁(ci)黃(huang)鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang) < 黃(huang)鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)。

05 SRB

通常認為(wei)SRB分(fen)泌的胞外聚(ju)合物(wu)質引起鐵硫化物(wu)的聚(ju)結，形成(cheng)縫隙(xi)，基(ji)體鋼(gang)作為(wei)小陽(yang)極而導(dao)致腐蝕加速。

圖(tu)片(pian)6.png

四、H2S腐蝕防護措施

01 合理選材

1）普(pu)通(tong)碳鋼(gang)成本低、技術成熟(shu)、規(gui)格全，但是抗腐性能差，需要配合(he)緩蝕劑使用(yong)；

2）不銹(xiu)鋼或特種鋼材抗(kang)腐性能強，但應(ying)力腐蝕開裂風(feng)險增加，且(qie)成本高(gao)；

3）玻(bo)璃或(huo)非金(jin)屬鋼(gang)材抗腐性能強，重(zhong)量輕，但(dan)是抗沖壓差、成本高。

02 緩蝕劑

在含H2S環境下，在(zai)金屬(shu)表面(mian)形成連續且(qie)穩定的緩(huan)蝕劑膜，使金屬(shu)與(yu)腐蝕介質(zhi)隔離(li)，達到抑制腐蝕的效果。但當已形成砂(sha)垢堆積后，緩(huan)蝕劑的實(shi)際防護效果會降低。

03 氣體(ti)流速控制

氣(qi)(qi)體(ti)(ti)流(liu)速(su)往往與腐蝕速(su)率成正向線性(xing)關系，特別是(shi)存在(zai)固體(ti)(ti)顆粒時，會極度加劇腐蝕。在(zai)某(mou)些情(qing)況(kuang)下，隨(sui)著氣(qi)(qi)體(ti)(ti)流(liu)速(su)的降低，管道底部容易積液，進而(er)發(fa)生水線腐蝕等其他腐蝕情(qing)況(kuang)，因而(er)需要合理控制氣(qi)(qi)體(ti)(ti)流(liu)速(su)。

04 清管作業

清管作業清除管道底部積液，破壞CO2、H2S等電化學腐蝕發生條(tiao)件(jian)；重(zhong)新建立腐蝕環境后(hou)，再配合批量化學藥劑使(shi)用(yong)可提高藥劑的(de)作用(yong)效果。

05 防腐監控

在設施運行(xing)過(guo)程，需要(yao)采用有效手段對硫化氫含量高(gao)的集輸系統進(jin)(jin)行(xing)腐蝕監控，例如采用腐蝕掛片、電阻探(tan)針等(deng)，同時可(ke)以通過(guo)取樣點進(jin)(jin)行(xing)定期鐵離(li)子分析，也可(ke)以設置手動超聲波測厚裝置。

硫(liu)酸鹽還原(yuan)菌（SRB）腐蝕(shi)

一、概 述

據(ju)統計(ji)，每(mei)年世界上約(yue)有1/3的(de)(de)冶金產品會因腐蝕(shi)而報(bao)廢，其(qi)中約(yue)20%是(shi)(shi)由微生(sheng)物引起(qi)的(de)(de)。微生(sheng)物腐蝕(shi)（Microbiologically Influenced Corrosion，MIC）是(shi)(shi)金屬(shu)表面、非生(sheng)物腐蝕(shi)產物和(he)細菌(jun)細胞(bao)及其(qi)代謝(xie)產物之間相(xiang)互作用的(de)(de)結(jie)果，能夠引起(qi)材料的(de)(de)結(jie)構(gou)及性能發生(sheng)很大的(de)(de)變(bian)化，從而造成材料損(sun)傷。

在(zai)眾多微生物腐(fu)蝕(shi)(shi)中(zhong)，以硫酸鹽還原菌（Sulfate Reducing Bacteria，SRB）對鋼鐵的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)最為(wei)典型。本文以SRB腐(fu)蝕(shi)(shi)為(wei)例，概括性介紹(shao)下(xia)SRB腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)危害、機理、影響因素及防控策略。

二、硫酸鹽還原菌(jun)（SRB）腐蝕的(de)危害

01局部腐蝕

SRB在金屬表面的生長繁(fan)殖過程及其代謝產物(wu)，會影響(xiang)其對金屬腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)和(he)電(dian)化學反應機理。SRB與金屬的相互作用主要(yao)以(yi)加速(su)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)或影響(xiang)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)為(wei)主，形態主要(yao)表現為(wei)局部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)（如孔蝕(shi)(shi)(shi)、縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、沉積物(wu)垢下腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)等(deng)），同時會出現電(dian)偶腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)加速(su)、環(huan)境敏感(gan)斷裂(lie)等(deng)形式。

02加速結垢(gou)

SRB產生的酸性粘液物質，與水中的CO32-、HCO3-、HS-及其它陽離子作用后加速促進結垢。此外，腐蝕產物FeS與其他污垢結合后附著管道內壁，形成一種更適于SRB生長的封閉區域，導致局部腐蝕穿孔風險大大增加。

03損壞(huai)設備

SRB腐蝕產物由于其相對密度介于油(you)和水之間而(er)懸浮(fu)在油(you)水界面(mian)，增強(qiang)了油(you)水混(hun)合物的(de)導(dao)電性。當油(you)水混(hun)合物進入生產處(chu)理系統(tong)時，容易(yi)導(dao)致電脫水設備(bei)運行不穩或跳閘，甚(shen)至造(zao)成電脫水器極板擊(ji)穿等損壞(huai)。

04堵塞地(di)層

SRB腐蝕(shi)產物(wu)FeS是一種膠狀(zhuang)沉淀物(wu)，其穩定性很(hen)好，會使回注水(shui)(shui)質(zhi)變(bian)黑發(fa)臭。同(tong)時，懸浮物(wu)增加后再注入(ru)地下會堵塞地層，導(dao)致(zhi)油層的(de)吸水(shui)(shui)能力下降，注水(shui)(shui)壓力不(bu)斷(duan)升高，最終影響水(shui)(shui)井增注和油井生(sheng)產。

三、硫酸鹽還原菌（SRB）腐蝕機(ji)理

微生物(wu)附著在金(jin)屬(shu)表面形成生物(wu)膜(mo)后，可通過多種(zhong)機理過程來影響金(jin)屬(shu)的腐蝕過程：

（1） 影(ying)響電化學腐(fu)蝕(shi)的陽極(ji)或陰極(ji)反應，尤其是能(neng)夠(gou)(gou)分泌能(neng)夠(gou)(gou)促進陰極(ji)還原的酶；

（2） 顯著地改變了腐(fu)蝕(shi)反應(ying)類型(xing)，由(you)均勻腐(fu)蝕(shi)可能轉變為(wei)局部腐(fu)蝕(shi)；

（3） 新陳代謝過程會促進或抑(yi)制金屬腐蝕(shi)的化合物；

（4） 生(sheng)成生(sheng)物膜(mo)結構，創造了(le)生(sheng)物膜(mo)內的腐(fu)蝕環境，改變金屬表面狀態。

然而，微生物腐蝕的(de)過程中并不一(yi)定(ding)只遵(zun)循某一(yi)種(zhong)機(ji)理(li)，也不可能出(chu)現統一(yi)的(de)機(ji)理(li)。在實際(ji)情況中往往是(shi)幾種(zhong)機(ji)理(li)共存或(huo)交(jiao)互作(zuo)用，因此需要判(pan)斷是(shi)哪種(zhong)機(ji)理(li)在起主導(dao)作(zuo)用，才能制定(ding)更為(wei)準(zhun)確有效(xiao)的(de)控(kong)制措(cuo)施(shi)。

四、硫酸鹽還原菌（SRB）腐蝕影響因素

01pH值

pH是(shi)影響SRB生長繁殖(zhi)的(de)重要因素之一(yi)。SRB生長的(de)pH值范(fan)圍(wei)很廣，一(yi)般(ban)為5.5~9.0，最佳為7.0~7.5。

02溫度

溫度影響SRB活(huo)性(xing)及發揮最(zui)佳代謝功能(neng)，從(cong)而(er)影響化(hua)學反應速率、腐蝕產物(wu)膜(mo)特性(xing)以及SRB生物(wu)活(huo)性(xing)等(deng)因(yin)素。

通常(chang)情(qing)況下，SRB對溫(wen)(wen)度的適應能(neng)力較強，能(neng)夠生(sheng)存的溫(wen)(wen)度為(wei)10～90℃。在(zai)油(you)田環境(jing)下，SRB最適宜生(sheng)長變窄，溫(wen)(wen)度約為(wei)20～40℃。

有(you)研究顯示，在30～75℃范圍內，SRB對X60鋼(gang)的腐蝕速率(lv)(lv)隨(sui)溫度(du)上(shang)升而增大。但亦(yi)有(you)研究顯示，SRB會在適(shi)宜(yi)溫度(du)中間(jian)出現腐蝕速率(lv)(lv)峰(feng)值。因此，需要根據現場情況(kuang)進行針對性實(shi)驗和分析(xi)后，確定溫度(du)影響的變(bian)化規律。

03氧濃度

普遍認為SRB是嚴格的厭氧菌，但同時也發現(xian)SRB在一定濃度的有(you)氧環境下是可以(yi)存活。

SRB可耐受的環(huan)境(jing)溶解(jie)氧(yang)濃度(du)(du)為(wei)4.5mg/L，當(dang)環(huan)境(jing)中(zhong)溶解(jie)氧(yang)濃度(du)(du)達到9.0mg/L時(shi)，SRB不能存活(huo)。

04水(shui)質成分

一(yi)(yi)般認為SRB生(sheng)(sheng)成的(de)適宜礦(kuang)化度(du)在2×104～6×104mg/L之(zhi)間(jian)，礦(kuang)化度(du)過高或過低都會(hui)對SRB的(de)生(sheng)(sheng)長(chang)繁殖產生(sheng)(sheng)影(ying)響。當礦(kuang)化度(du)為103時，SRB只(zhi)有(you)少量生(sheng)(sheng)長(chang)。其(qi)(qi)他水中(zhong)離子如SO42-作為SRB生(sheng)(sheng)長(chang)的(de)養料來(lai)源(yuan)之(zhi)一(yi)(yi)，其(qi)(qi)濃度(du)也對SRB的(de)生(sheng)(sheng)長(chang)有(you)一(yi)(yi)定的(de)影(ying)響。

05工況條件(jian)

介質的流(liu)(liu)(liu)動狀態（如流(liu)(liu)(liu)速的增(zeng)大或(huo)減小、流(liu)(liu)(liu)態的變化等）均會對SRB生物膜(mo)的完整性、SRB數量累計和脫落產生影響。一般(ban)認(ren)為當流(liu)(liu)(liu)體(ti)靜止或(huo)低(di)流(liu)(liu)(liu)速時，SRB促進腐蝕的作用會更加明顯。

五、防控(kong)措施(shi)

01加注(zhu)殺菌劑

目前，被廣(guang)泛采用的(de)方法是加注殺(sha)菌(jun)劑來抑制SRB的(de)生長繁(fan)殖。殺(sha)菌(jun)劑分為氧化(hua)型(xing)和非(fei)氧化(hua)型(xing)兩類：

（1） 氧化型殺菌劑一般無殘毒、速效、相對價廉、無耐藥性(xing)，但(dan)易受還原性(xing)物質的干(gan)擾(rao)，持久性(xing)差。

（2） 非氧化(hua)型(xing)殺菌劑的殺菌持久性好，但多數有殘毒，且(qie)易產生(sheng)耐藥性，需(xu)要及時進行優化(hua)調整。

02清管作業

清(qing)管(guan)作(zuo)業也是有(you)效(xiao)(xiao)防止細(xi)菌(jun)生長繁(fan)殖的(de)有(you)效(xiao)(xiao)控制(zhi)手段，其(qi)主要原理(li)是通過(guo)定期清(qing)管(guan)能有(you)效(xiao)(xiao)的(de)改變細(xi)菌(jun)生存(cun)體系，打破利(li)于其(qi)繁(fan)殖的(de)環境或(huo)狀(zhuang)態，切斷其(qi)營養(yang)和(he)生長條件。同(tong)時，清(qing)管(guan)完成后，批量進行殺菌(jun)劑加注(zhu)作(zuo)業，效(xiao)(xiao)果更為顯著。

03工(gong)藝優化

保持合理流(liu)速，避(bi)免局(ju)部(bu)區域(yu)滯流(liu)；同時進(jin)行(xing)溫度優化，避(bi)開(kai)SRB成長(chang)敏感溫度區間（20～50℃），掌(zhang)握目(mu)標管道不同溫度SRB生長(chang)規律(lv)，提高殺(sha)菌(jun)效果針對(dui)性。

04選(xuan)用耐蝕材料

如SRB治理難度較(jiao)大，可考(kao)慮選用新(xin)型(xing)抗微(wei)生(sheng)物腐蝕管(guan)材。在傳統的(de)管(guan)線鋼(gang)材料(liao)中添加(jia)耐微(wei)生(sheng)物腐蝕的(de)元素(su)或在金屬(shu)表面(mian)涂敷(fu)抗微(wei)生(sheng)物腐蝕的(de)涂層來防治SRB腐蝕。

沖刷腐蝕

一、概述

沖刷(shua)腐蝕是一種(zhong)金(jin)屬表(biao)面與腐蝕性流體之間由(you)于相對運動而引起的(de)金(jin)屬損壞現象，是由(you)電化學腐蝕和沖刷(shua)磨損聯合作用(yong)造成(cheng)的(de)材料(liao)損傷結果。

在石(shi)油、化(hua)(hua)工、船舶、電力等行(xing)業中(zhong)，存(cun)在眾多(duo)與腐蝕(shi)性流(liu)(liu)(liu)(liu)體(ti)接觸的金屬過(guo)流(liu)(liu)(liu)(liu)部(bu)件(jian)，這些過(guo)流(liu)(liu)(liu)(liu)部(bu)件(jian)常由于遭受(shou)到(dao)流(liu)(liu)(liu)(liu)體(ti)的沖(chong)刷(shua)腐蝕(shi)作(zuo)用而發生(sheng)失效。如石(shi)油開(kai)采過(guo)程中(zhong)，采出的流(liu)(liu)(liu)(liu)體(ti)通過(guo)管(guan)道、閥門(men)、彎頭、三通等過(guo)流(liu)(liu)(liu)(liu)部(bu)件(jian)輸送(song)，由于幾(ji)何(he)形狀的復雜性而引(yin)起流(liu)(liu)(liu)(liu)體(ti)流(liu)(liu)(liu)(liu)態(tai)的變(bian)化(hua)(hua)，導致過(guo)流(liu)(liu)(liu)(liu)部(bu)件(jian)受(shou)到(dao)流(liu)(liu)(liu)(liu)體(ti)的沖(chong)刷(shua)腐蝕(shi)作(zuo)用，尤(you)其是(shi)當輸送(song)介質中(zhong)含有固(gu)相顆粒時，這些過(guo)流(liu)(liu)(liu)(liu)部(bu)件(jian)的破壞(huai)更為嚴重，其壽命會顯(xian)著縮(suo)短，造成(cheng)了巨大的經濟(ji)損失和安全隱患。

二、沖刷腐(fu)蝕的分類(lei)

根據介質組(zu)分(fen)不同，可(ke)(ke)將沖蝕磨損(sun)分(fen)為兩(liang)大類(lei)：氣(qi)(qi)液(ye)(ye)噴砂型沖蝕、液(ye)(ye)流或(huo)水滴型沖蝕。流動介質中攜帶的第(di)二相(xiang)(xiang)可(ke)(ke)以是固體粒子、液(ye)(ye)滴或(huo)氣(qi)(qi)泡，它們(men)有(you)的直接沖擊材料表(biao)面，有(you)的則在(zai)表(biao)面上潰(kui)滅（氣(qi)(qi)泡），從而對材料表(biao)面施加機械力。如(ru)果按流動介質及第(di)二相(xiang)(xiang)排列(lie)組(zu)合，則可(ke)(ke)把沖蝕腐蝕分(fen)為四種類(lei)型。

沖刷腐蝕磨損類型及實例

三、沖刷腐蝕的機理

由機械磨(mo)損(sun)和電化(hua)學(xue)腐(fu)蝕(shi)的(de)相(xiang)互作用(yong)引起的(de)金(jin)屬材(cai)料的(de)腐(fu)蝕(shi)速率就是(shi)(shi)沖(chong)(chong)刷(shua)(shua)腐(fu)蝕(shi)的(de)速率。目前認為(wei)：沖(chong)(chong)刷(shua)(shua)腐(fu)蝕(shi)所造成的(de)總的(de)金(jin)屬材(cai)料損(sun)失量，不僅僅是(shi)(shi)單(dan)純(chun)(chun)腐(fu)蝕(shi)及純(chun)(chun)沖(chong)(chong)刷(shua)(shua)失重的(de)簡單(dan)疊加，而是(shi)(shi)腐(fu)蝕(shi)電化(hua)學(xue)與沖(chong)(chong)刷(shua)(shua)力學(xue)因素(su)相(xiang)互影(ying)響(xiang)產生交互作用(yong)所致(zhi)。

1）沖刷(shua)影響腐(fu)蝕的機理：流體沖刷(shua)造成(cheng)(cheng)材料(liao)(liao)(liao)局部酸(suan)化(hua)，加速(su)(su)材料(liao)(liao)(liao)腐(fu)蝕速(su)(su)率，并阻止產物(wu)膜的形成(cheng)(cheng)。流體噴射引起流體形態的劇烈變化(hua)，促進(jin)傳質過程，加速(su)(su)材料(liao)(liao)(liao)腐(fu)蝕過程。造成(cheng)(cheng)了材料(liao)(liao)(liao)表面(mian)材料(liao)(liao)(liao)鈍化(hua)膜/保護膜的減薄、破裂或使材料(liao)(liao)(liao)發(fa)生塑性變形，位錯聚集 ，局部 能(neng)量(liang)升高 ，從而(er)加速(su)(su)腐(fu)蝕。

2）腐(fu)(fu)蝕影響沖(chong)(chong)刷的(de)機理(li)：腐(fu)(fu)蝕作(zuo)用粗(cu)化并破(po)壞材(cai)料(liao)(liao)硬化表面，暴露(lu)出材(cai)料(liao)(liao)基(ji)體，降低了材(cai)料(liao)(liao)的(de)機械性能(neng)，促進(jin)沖(chong)(chong)刷作(zuo)用效果。電(dian)化學腐(fu)(fu)蝕作(zuo)用造成了材(cai)料(liao)(liao)表面的(de)不均勻性，在(zai)顆粒的(de)沖(chong)(chong)擊(ji)下導致產物膜易脫落(luo)，使(shi)得基(ji)體暴露(lu)于沖(chong)(chong)刷環境，腐(fu)(fu)蝕速率顯著增(zeng)加。晶界(jie)、相(xiang)界(jie)面處優先發生腐(fu)(fu)蝕侵蝕，這些部(bu)位(wei)更(geng)加容易被固體顆粒沖(chong)(chong)刷剝(bo)落(luo)。

特別地(di)，有(you)(you)研究發現(xian)沖刷(shua)與腐(fu)蝕(shi)的(de)交互(hu)作用也會(hui)存在負值現(xian)象。這(zhe)是因(yin)為在材(cai)料表面(mian)形成致密的(de)鈍化膜/保護膜，并迅速生長(chang)和硬化，抑制材(cai)料傳質過(guo)程，降低了固相顆粒(li)的(de)磨(mo)損(sun)效(xiao)果，腐(fu)蝕(shi)速率顯著下降。交互(hu)作用負值的(de)出現(xian)會(hui)直(zhi)接影響到材(cai)料總(zong)失(shi)重量的(de)降低，對于提高(gao)材(cai)料沖刷(shua)腐(fu)蝕(shi)性能是有(you)(you)益(yi)的(de)。

四(si)、影(ying)響沖刷腐(fu)蝕的因素

沖刷(shua)腐(fu)(fu)蝕(shi)的影響因(yin)素眾多，包括材(cai)料物理化學性質、介質特(te)性、流體力學等。因(yin)此，根(gen)據不同(tong)的腐(fu)(fu)蝕(shi)體系和具體情(qing)況，沖刷(shua)腐(fu)(fu)蝕(shi)表(biao)現(xian)表(biao)現(xian)出不同(tong)的影響主控因(yin)素。

01 流(liu)速

流(liu)速(su)對沖(chong)(chong)刷腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)影響作用最為顯著(zhu)，會直接影響到沖(chong)(chong)刷腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)機理(li)及其(qi)變(bian)化。例如(ru)：增(zeng)(zeng)大(da)流(liu)速(su)既(ji)可(ke)以(yi)增(zeng)(zeng)大(da)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)也(ye)可(ke)以(yi)減(jian)(jian)緩腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，取決于(yu)流(liu)速(su)對腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)機理(li)的(de)影響。在單相(xiang)和(he)雙(shuang)相(xiang)流(liu)動氯化物(wu)體系中，隨著(zhu)流(liu)速(su)的(de)增(zeng)(zeng)大(da)而協(xie)同(tong)效應(ying)增(zeng)(zeng)強，腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)度增(zeng)(zeng)大(da)；當(dang)流(liu)速(su)增(zeng)(zeng)大(da)到某一個臨界值(zhi)時，試樣表面出現坑、點等局部(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。然而某些情況下增(zeng)(zeng)大(da)流(liu)速(su)也(ye)會減(jian)(jian)緩腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，例如(ru)依靠沖(chong)(chong)刷掉腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物(wu)來阻止某些局部(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)形(xing)成(cheng)、在高流(liu)速(su)條件下加入緩蝕(shi)(shi)劑來減(jian)(jian)緩腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)等。

02 流態

流(liu)體(ti)(ti)(ti)流(liu)態對沖(chong)刷(shua)腐(fu)蝕具有十分重(zhong)要的影(ying)(ying)響(xiang)，主要通(tong)過(guo)以下兩(liang)方面作用：一、由于很多電化學(xue)腐(fu)蝕過(guo)程是擴(kuo)散(san)控制或(huo)混合(he)控制體(ti)(ti)(ti)系，因而與反應物(wu)向(xiang)材料(liao)表面的傳(chuan)(chuan)輸以及腐(fu)蝕產物(wu)向(xiang)溶(rong)液本體(ti)(ti)(ti)的傳(chuan)(chuan)輸過(guo)程會受流(liu)體(ti)(ti)(ti)流(liu)態影(ying)(ying)響(xiang)；另一方面，不(bu)(bu)同流(liu)體(ti)(ti)(ti)流(liu)態（層流(liu)或(huo)紊流(liu)）下所引起的流(liu)體(ti)(ti)(ti)力學(xue)損傷形式和效果也不(bu)(bu)相同。

通常認(ren)為，流態包括層流和湍(tuan)流，湍(tuan)流在金(jin)屬表面的(de)液(ye)體攪動程度要比層流劇烈(lie)得多，若存(cun)在凸(tu)出物(wu)(wu)、沉積物(wu)(wu)、縫隙、突然改變流向的(de)截面以(yi)及其(qi)它能破壞層流的(de)障礙(ai)，沖刷(shua)腐蝕往往更加嚴重(zhong)。

03 溫度

在溫(wen)度(du)較高時，流體(ti)(ti)中(zhong)沙(sha)粒(li)的運動(dong)受液體(ti)(ti)流動(dong)的影響較小，導致更多沙(sha)粒(li)撞(zhuang)擊金屬(shu)表(biao)面；熱力學(xue)驅動(dong)力增大(da)，金屬(shu)反應活性升高。微(wei)觀觀察顯示：在溶液溫(wen)度(du)上升的條件(jian)下(xia)，電極表(biao)面腐蝕(shi)(shi)區域(yu)范圍擴(kuo)大(da)，裂縫和腐蝕(shi)(shi)點(dian)數目增多。因此，高溫(wen)流體(ti)(ti)往(wang)往(wang)造成(cheng)的沖(chong)刷腐蝕(shi)(shi)嚴(yan)重。

04 固體(ti)顆粒

一般來說，顆粒硬度(du)越(yue)高(gao)，半徑越(yue)大，沖刷腐(fu)蝕(shi)越(yue)嚴重；顆粒濃度(du)越(yue)大，沖刷腐(fu)蝕(shi)速(su)率的絕對值增大。

但是(shi)，過大的顆(ke)粒濃度反而會產生屏(ping)蔽效應，使得沖刷腐蝕效率(lv)降(jiang)低，而且多角顆(ke)粒往(wang)往(wang)比(bi)球形顆(ke)粒造成更大的沖刷腐蝕。

05 沖刷(shua)角度

在含固相顆粒(li)的流體(ti)(ti)中，流體(ti)(ti)沖(chong)(chong)刷(shua)作用對沖(chong)(chong)刷(shua)磨損影(ying)響較大(da)(da)。流體(ti)(ti)沖(chong)(chong)刷(shua)角(jiao)對沖(chong)(chong)刷(shua)腐蝕的影(ying)響主要表現為剪(jian)(jian)切應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)和正應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)。剪(jian)(jian)切應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)通(tong)過(guo)削(xue)薄甚至(zhi)移除鋼表面的氧化膜而(er)增(zeng)強沖(chong)(chong)刷(shua)腐蝕，而(er)正應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)則是通(tong)過(guo)撞(zhuang)擊或(huo)損傷(shang)電(dian)極表面而(er)產(chan)生孔(kong)洞。當沖(chong)(chong)刷(shua)角(jiao)小于(yu)45°時，剪(jian)(jian)切應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)占主導地(di)位；大(da)(da)于(yu)45°時，正應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)占主導地(di)位。

06 金屬(shu)表面狀態

金屬材(cai)料表面的鈍(dun)化膜(mo)、粗糙度(du)等方面，也(ye)會對沖刷(shua)腐蝕(shi)造成影響。

金屬(shu)材料(liao)表面(mian)在沖(chong)(chong)(chong)刷(shua)(shua)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)中(zhong)能(neng)否形(xing)成(cheng)產生保護性質的(de)(de)(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜以(yi)及鈍(dun)化(hua)膜破(po)(po)裂后能(neng)否快速(su)(su)(su)(su)修復(fu)，是金屬(shu)表面(mian)在沖(chong)(chong)(chong)刷(shua)(shua)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)中(zhong)一個關鍵的(de)(de)(de)(de)問(wen)題。若沖(chong)(chong)(chong)刷(shua)(shua)速(su)(su)(su)(su)度低時，沖(chong)(chong)(chong)刷(shua)(shua)所造成(cheng)的(de)(de)(de)(de)機械破(po)(po)壞(huai)作用(yong)較小，同時沖(chong)(chong)(chong)刷(shua)(shua)過程加速(su)(su)(su)(su)了(le)氧(yang)的(de)(de)(de)(de)運輸，這對金屬(shu)表面(mian)的(de)(de)(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜的(de)(de)(de)(de)修復(fu)作用(yong)大于破(po)(po)壞(huai)作用(yong)，從(cong)而(er)材料(liao)出現自(zi)鈍(dun)化(hua)現象，減弱(ruo)了(le)沖(chong)(chong)(chong)刷(shua)(shua)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)；當沖(chong)(chong)(chong)刷(shua)(shua)速(su)(su)(su)(su)度高(gao)時，沖(chong)(chong)(chong)刷(shua)(shua)的(de)(de)(de)(de)機械作用(yong)占主導地位，鈍(dun)化(hua)膜被破(po)(po)壞(huai)的(de)(de)(de)(de)速(su)(su)(su)(su)度大于膜修復(fu)的(de)(de)(de)(de)速(su)(su)(su)(su)度，造成(cheng)材料(liao)表面(mian)被活化(hua)，增強了(le)沖(chong)(chong)(chong)刷(shua)(shua)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。

金屬材料的(de)表面粗(cu)糙度也是一個很重要(yao)的(de)因素。若流體中含Cl-，表面粗(cu)糙度較高的(de)材料的(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電位(wei)較低(di)(di)。經過泥漿沖(chong)刷后，粗(cu)糙度較高的(de)材料的(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電位(wei)會升高，較光滑試樣的(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電位(wei)會降(jiang)低(di)(di)。點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電位(wei)降(jiang)低(di)(di)會增加(jia)材料發生點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)可能性(xing)。

07pH值

流體的(de)pH值不(bu)(bu)同，沖(chong)刷腐蝕(shi)的(de)速率也(ye)不(bu)(bu)同。例(li)如在流速保持一(yi)定的(de)條件下，流體的(de)pH值降(jiang)低到3.6，在銅鎳合金(jin)表(biao)面無(wu)法形(xing)成保護(hu)膜(mo)，耐沖(chong)刷腐蝕(shi)的(de)能力降(jiang)低。這是由(you)于(yu)金(jin)屬材料(liao)表(biao)面生成膜(mo)的(de)成分(fen)及其性質不(bu)(bu)同導致(zhi)的(de)。

08壓(ya)力

若(ruo)流體中(zhong)存(cun)在CO2、H2S等腐蝕介(jie)質，壓(ya)力是影(ying)響材料沖刷腐蝕程度的(de)第一要素，隨壓(ya)力的(de)升高，腐蝕效(xiao)果會逐漸(jian)增強(qiang)，從(cong)而(er)通過增加(jia)腐蝕速率促進沖刷腐蝕的(de)效(xiao)果。

五(wu)、對沖刷腐(fu)蝕的防腐(fu)措施

1）升級金屬(shu)材料：在流速(su)高的(de)部位(wei)以(yi)及(ji)流道(dao)方(fang)向有(you)突變的(de)地方(fang)，更換硬度更高的(de)管材，降低沖蝕效果(guo)。

2）調整管件尺(chi)寸(cun)：加(jia)大(da)彎(wan)頭的彎(wan)曲半徑，或通(tong)過(guo)前后(hou)安裝同心異徑管來增大(da)彎(wan)頭的流通(tong)直徑，以降低(di)流速。

3）改善管件結構：加(jia)厚受磨損的(de)部位，或用(yong)盲三通代替彎頭。當顆(ke)粒(li)運(yun)動到盲端會聚集成一層保護層，避免(mian)了與彎管劇(ju)烈摩擦(ca)和沖(chong)擊過程(cheng)，降低(di)沖(chong)蝕的(de)效果(guo)。

4）優化工藝參(can)數：若降(jiang)低(di)流速，流體(ti)對(dui)管件(jian)的沖蝕(shi)依然存在等問題，應(ying)充(chong)分(fen)(fen)分(fen)(fen)析(xi)的基(ji)礎上(shang)，判(pan)斷判(pan)斷流體(ti)對(dui)管件(jian)的沖蝕(shi)位置，使該位置避開最(zui)高(gao)應(ying)力區和連接(jie)焊(han)縫區，最(zui)好(hao)是在最(zui)低(di)應(ying)力區。

5）凈化流(liu)體(ti)(ti)介質(zhi)：將流(liu)體(ti)(ti)中存在(zai)的(de)顆粒(li)雜(za)質(zhi)過濾，以及脫離液體(ti)(ti)中存在(zai)的(de)氣(qi)體(ti)(ti)。

6）添加緩(huan)蝕劑：通(tong)過藥劑成膜隔(ge)離(li)來減緩(huan)沖蝕與腐蝕的(de)交互(hu)作用，進而(er)降低沖刷(shua)腐蝕。