综述分析了海岸土壤环境对油气管道局部腐蚀的影响。首先,凝练了海岸土壤显著区别于陆地土壤和海底土壤的腐蚀环境特征,即具有高盐含量、高湿、与空气直接接触、气/液/固三相不均匀的组成结构和干湿交替变化等特点。其次,探讨了海岸土壤腐蚀环境因素对油气管道局部腐蚀发生和发展过程的影响。最后,分析了油气管道局部腐蚀研究思路和存在的难点,并对海岸土壤环境中管线钢的微区电化学研究方案进行了展望。

研究了无镍高氮高锰奥氏体不锈钢 (HNSSs) 的均匀腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、点蚀性能及再钝化性能;与商用316L不锈钢 (316LSS) 对比,考察了冷变形、敏化处理等对HNSSs的微观组织、钝化膜特征及耐蚀性的影响。结果表明：固溶HNSSs的均匀腐蚀和晶间腐蚀抗力明显不如316LSS的,敏化处理不影响钢的均匀腐蚀抗力,但导致晶间腐蚀抗力急剧弱化,尤其是无Mo钢;固溶HNSSs的缝隙腐蚀和点蚀抗力优于316LSS的,特别是含Mo钢,敏化处理导致钢的缝隙腐蚀和点蚀抗力弱化;冷变形引入大量微观缺陷,导致钝化膜变薄,膜中稳定氧化物减少,保护性变差,降低了HNSSs在含Cl^-溶液中的点蚀抗力,但改善了其再钝化性能;敏化析出χ相,导致HNSSs的耐蚀性下降,再钝化性能劣化,且随冷变形量增加更为显著。并讨论了HNSSs的腐蚀机理。

根据气田现场工况的调研情况,应用动电位极化法测量了典型气田环境中316L不锈钢的临界点蚀温度 (CPT),并利用人工神经网络 (ANN) 技术对CPT进行了预测。结果表明,CPT随Cl^-浓度升高而降低,pH值对CPT影响很小。建立的ANN模型对316L不锈钢的CPT具有良好的预测能力,可实现对气田各作业区复杂耦合环境下CPT的预测。ANN模型的预测结果表明,Cl^-浓度和pH值对CPT的影响无交互作用,Cl^-浓度是影响CPT的主要因素,因此Cl^-将是气田防腐蚀工程的重点控制因素。

采用电化学阻抗、动电位极化及微观观察法,对比了有、无硫酸盐还原菌 (SRB) 的情况下X70管线钢在近中性pH溶液 (NS4) 中的腐蚀行为,研究了SRB生长周期对X70钢腐蚀行为的影响。结果表明：X70钢在无菌溶液中腐蚀速率随时间增加呈单一增大的趋势。SRB在NS4溶液中的生长周期分为对数繁殖期 (1~3 d),稳定生长期 (4~7 d) 和衰亡期 (7~14 d) 3个阶段。SRB对X70钢在NS4溶液中腐蚀速率的影响与其在溶液中生长规律有关：当SRB处于对数繁殖期和稳定期时,X70钢表面覆盖一层致密的生物膜,对钢起到了保护作用,此时X70钢的腐蚀速率比无菌条件下低;当SRB进入衰亡期,X70钢腐蚀的程度比无菌介质中严重,钢表面腐蚀产物逐渐增多,生物膜出现破裂,腐蚀速率增大。

采用动电位极化、电化学阻抗谱和Mott-Schottky等电化学测量方法研究了静水压力对X100管线钢在0.5 mol/L NaHCO₃+0.03 mol/L NaCl溶液中的电化学腐蚀行为的影响。结果表明：随静水压力增加,X100钢表面点蚀坑数量和面积增加;静水压力增加使溶液离子的活性增加,促进Cl^-在钝化膜中的吸附,腐蚀反应的速率加快,腐蚀电流密度增加。静水压力增加使钝化膜组成由低压时的氧化物或氢氧化物转变为高压时的碳酸盐,导致耐蚀性降低,而点蚀形核几率增加。X100管线钢钝化膜具有n型半导体性质,随静水压力的增加,钝化膜内Cl^-的增多使晶格缺陷增多,促进了氧化膜的破裂。

采用失重法和SEM等方法研究了在管道内存在析出水的情况下,输送气态和超临界状态CO₂时X70钢的腐蚀行为。结果表明：在35 ℃,CO₂的压力为4~12 MPa条件下,X70钢的均匀腐蚀速率随压力的增加而逐渐降低;当CO₂压力为4MPa时,金属表面出现了明显的FeCO₃沉积,发生了严重均匀腐蚀;在其它压力条件下,金属表面腐蚀产物膜很薄并不连续,发生了小孔腐蚀;从腐蚀角度,存在水的情况下采用气态或超临界状态输送CO₂均存在较严重的腐蚀风险。

采用动电位极化曲线和电化学阻抗法研究了X70管线钢在含不同浓度醋酸 (HAc) 饱和CO₂溶液中的电化学腐蚀行为,并用高温高压冷凝釜研究了HAc对X70钢顶部腐蚀行为的影响。结果表明,在饱和CO₂条件下,X70钢一直处于活化状态,随着HAc浓度的升高,其腐蚀电位正向偏移,腐蚀电流密度增大,这与H⁺浓度升高,促进了阴极反应有关。此外,HAc会破坏顶部试样表面沉积性保护膜,使产物膜变得疏松易脱落,直至局部基体裸露,加剧了局部腐蚀。同时,在实验和理论的基础上建立了HAc引起点蚀的机理模型,详细阐述了HAc对点蚀坑形成与发展的影响。

用动电位极化、EIS和XPS等方法研究了应变作用下Q235碳钢在NaHCO₃+NaCl溶液中的孔蚀行为。结果表明：在0.2 molL^-1 NaHCO₃+0.01 molL^-1 NaCl溶液中,与无应变试样相比,8%的应变导致Q235碳钢的孔蚀电位E_b升高;随溶液Cl^-浓度升高,应变试样的E_b逐渐降低,当Cl^-浓度增大到0.1 molL^-1时,应变试样的E_b值降低到与无应变试样相同的水平。另一方面,应变导致Q235钢钝化膜中Fe³⁺/Fe²⁺比值减小,膜阻抗降低,电荷转移电阻变小,钝化膜的稳定性有所降低。在实验条件下应变导致E_b升高的现象归因于溶液中HCO₃^-的存在,应变促进钢表面的阳极溶解,进而促进了HCO₃^-在表面的优先吸附,一定程度上抑制了Cl^-促进孔蚀的作用。随溶液中HCO₃^-/Cl^-的比值降低,应变导致的E_b值变化逐渐减小直至消失。

采用失重法、动电位极化曲线法和电化学阻抗谱研究了溴化N-辛烷异喹啉 ([C₈iQuin]Br) 在盐酸介质中对Q235碳钢的缓蚀行为。结果表明：[C₈iQuin]Br是一种同时抑制阳极和阴极反应的混合型缓蚀剂,缓蚀效率随缓蚀剂浓度增大而增大,随温度的升高而降低;[C₈iQuin]Br在Q235碳钢表面的吸附符合Laugmuir等温吸附式,吸附平衡常数K_ads值较大,说明缓蚀剂在金属表面的吸附能力较强。

对27SiMn,30CrMnSi,30CrMnTi,40Cr低合金钢以及Q550等5种液压支架常用钢在高矿化度矿井水中的腐蚀性能进行了研究,并以自来水、NaCl溶液作为对比腐蚀介质进行比较。通过理论计算、盐雾实验、浸泡实验以及电化学实验进行了一系列腐蚀性能测试,同时利用SEM,EDS和XRD等分析手段对成分和形貌进行了分析。结果表明：Cr和Si对低合金钢的耐蚀性有较大影响：在Cl^-环境下,Si的作用较大,Cr次之;在O₂ (水、大气) 环境下,Cr的作用较大,Si次之。因此,在矿井水环境下,30CrMnTi和40Cr低合金钢具有较好的耐蚀性。低合金钢在矿井水下的腐蚀,不仅与合金元素有关,还与矿物离子形成的垢膜致密性有关。水垢一方面填充了铁锈腐蚀产物疏松多孔的结构,减缓了低合金钢的腐蚀速率;另一方面,垢下区域由于电解质溶液中氧浓度较低,又加快了腐蚀速率。在3种不同腐蚀介质中,低合金钢的腐蚀程度从大到小依次为：3.5%NaCl溶液>高矿化度矿井水>自来水。

采用海洋大气环境暴露实验以及XRD,OM和SEM等分析手段,对比研究了5A90铝锂合金和2D12铝合金的显微组织、腐蚀行为和力学性能,探讨了腐蚀机制。结果表明,5A90铝锂合金的主要强化相为δ ′ (Al₃Li) 和T(Al₂MgLi),细密析出呈弥散分布,其微观腐蚀形貌与2D12铝合金存在明显区别,即晶界和晶粒内部同时发生腐蚀,晶间腐蚀特征不明显。用腐蚀失重表征铝合金腐蚀损伤程度,5A90合金腐蚀过程不符合幂函数规律,腐蚀造成的力学损伤明显大于2D12合金的。5A90合金的原始断裂方式以撕裂和韧窝为主,环境腐蚀作用促进合金由韧性断裂向沿晶脆性断裂的转变,严重降低材料塑性。

通过光学显微镜 (OM) 和扫描电子显微镜 (SEM) 观察了Mg-xZn-yGd (x=1~3,y=0~3) 合金的挤压态组织及腐蚀形貌。结果表明：挤压态组织得到细化,平均晶粒尺寸从Mg-3Zn合金的 (30±3) μm降到Mg-3Zn-1Gd合金的 (10±2) μm,说明挤压过程发生了明显的动态再结晶,第二相沿挤压方向趋于带状分布。Mg-xZn-yGd合金的腐蚀以点蚀为主,在浸泡的时间段内,Mg-3Zn-2Gd合金的腐蚀速率最快,Mg-3Zn合金的腐蚀速率最低。经固溶处理后,Mg-3Zn-2Gd和Mg-3Zn-3Gd合金的腐蚀速率由原来的 (0.605±0.025) 和 (0.352±0.021) mg/(cm²h)分别降为 (0.085±0.010) 和 (0.167±0.020) mg/(cm²h)。随着Zn含量的增加,自腐蚀电流密度逐渐降低,高频区容抗半环逐渐增大;随着Gd含量的增加,自腐蚀电流密度逐渐先升高后降低,高频区容抗半环先降低后升高。Mg-3Zn合金的自腐蚀电流密度最小,为8.65×10^-3 (mA/cm²);而其Faraday电阻R_t最大,为3312 Ω。

采用水热法制备纳米ZnS,与化学氧化法制备的聚苯胺 (PANI) 按不同比例混合,制得纳米ZnS改性PANI复合物,将其涂覆于Q235碳钢表面制备复合涂层。采用SEM,AFM,XRD和FTIR表征纳米ZnS改性PANI复合涂层的表面形貌和结构,利用动电位极化和EIS研究复合涂层浸泡在3.5% (质量分数) NaCl溶液中的腐蚀电化学行为。结果表明,纳米ZnS改性PANI复合涂层中ZnS和PANI二者均匀分散,显著提高其耐蚀性能。当ZnS和PANI的质量比为1:1时,性能最优,在3.5%NaCl溶液中浸泡7 d,复合涂层的保护效率高达99.9%;浸泡30 d后复合涂层的表面形貌发生变化,仍为致密的保护膜,对基底材料具有较好的保护作用,使其免受溶液离子的侵蚀。

制备了一种以氯乙烯-丙烯酸共聚物为成膜物质,磷酸作为转化剂的转化型带锈涂料,通过对添加不同质量分数磷酸的涂料样板进行盐雾实验、电化学测试及分析,研究了磷酸含量对带锈涂料性能的影响。通过涂层表面的微观分析,研究了磷酸与铁锈之间的反应情况。结果表明：磷酸主要与铁锈中较活泼的纤铁矿反应,将其转化为致密的磷酸铁膜对基底进行保护。添加10%磷酸的涂层在盐雾实验和电化学实验中较其他涂层表现出了最佳的综合耐蚀性能。