当不锈钢组件暴露于内部和外部因素导致腐蚀时，它们可能会随着时间的推移而降解，这可能会花费大量的时间和金钱。损坏的部件可能需要维修或更换，这两种情况都可能导致所涉及系统的计划外停机时间(图1)。

　　设施应该部署复合材料

　　流体系统内的组件由316不锈钢制成，其铬含量可提供额外的保护，防止腐蚀造成的损害。

　　根据美国国家腐蚀工程师协会(NACE)的数据，腐蚀每年给海上和近岸设施造成的损失超过10亿美元。幸运的是，有几种简单的解决方案可以在油气公司无法克服这些问题之前减轻或消除这些问题。

　　在进行具体识别之前，团队必须了解腐蚀的原因，以及他们可以采取哪些措施来防止腐蚀恶化，从而使流体系统面临失效的风险。然后，维护团队应该通过学习和理解不同类型的区别来确定哪种腐蚀正在损害他们的流体系统。一旦完全了解是哪种腐蚀在影响系统，团队就可以采取行动。

　　为什么不锈钢会腐蚀?世界上几乎每种金属都可能在特定条件下发生腐蚀，但油气应用的恶劣条件给海上设施带来了特殊的挑战。

　　腐蚀是由阳极的电化学反应和氧化(失去电子)或阴极的还原(获得电子)引起的(图2)。一个常见的例子是铁管，它可能氧化并释放两个电子。注入系统的水可以使铁溶解成Fe2正离子。同时，电子可能引起还原反应，将溶解的O2变成OH-，一种带负电荷的氢氧根离子。

　　当金属表面的氧化层形成时，点蚀和缝隙腐蚀就开始了

　　铝的表面被破坏，为腐蚀性物质造成破坏创造了空间。

　　易受影响的金属管可以在石油和天然气工业的分析和过程仪表、液压管线以及控制和公用事业应用中找到。为了避免最初的腐蚀损坏，大多数系统都采用不锈钢设计，其成分中至少含有10%的铬。足够的铬含量会导致氧化层的形成，从而有助于减缓甚至防止腐蚀。如果环境条件破坏了氧化层，即使是最坚固的不锈钢也会被腐蚀。没有这一层，腐蚀反应可能会迅速扩散。

　　油气行业面临的两种最常见的腐蚀类型是点蚀和缝隙腐蚀。

　　点蚀和缝隙腐蚀的区别。在许多石油和天然气设施中，由于操作环境、使用的材料和过程流体的原因，几种腐蚀类型可能同时发生，并在过程中破坏整个流体系统。不锈钢腐蚀的两种最常见形式是点蚀和缝隙腐蚀(图3)。

　　点蚀:当铬层随着时间的推移而被破坏时，就会发生点蚀，使下面的裸露金属不受保护。当裸金属暴露在腐蚀性溶液中时，会发生损坏。通常情况下，损伤以小空洞的形式出现，通常被称为凹坑。

　　点蚀(左)和缝隙腐蚀(右)是海上油气流体系统面临的重大风险。设施应确保其团队具备识别、修复和防止任何一种腐蚀的知识。

　　目视检查可能会发现点蚀的开始，但表面下流失的材料数量可能会悄悄地破坏管道的性能。在最坏的情况下，点蚀会穿孔管壁，导致代价高昂的泄漏。如果不加以解决，点蚀会导致部件在拉伸载荷下出现裂纹。如果环境中含有高浓度的氯化物(CI-)，例如海水撞击海上钻井平台，则更有可能发生点蚀，特别是在涉及高温的情况下。

　　点蚀发生的一个明显信号是，表面上有红褐色的氧化铁沉积，以及实际的凹坑的开始。如果含ci的水像海水一样凝结和蒸发，剩下的溶液将变得更具腐蚀性。保持向上的表面没有积水，以防止ci引起的点蚀。

　　缝隙腐蚀:缝隙腐蚀的原因与点蚀相似，都是氧化层被击穿。使裂缝腐蚀更加隐蔽的是，它很少发生在光天化日之下。相反，顾名思义，它发生在裂缝中，这使得发现和预防它更具挑战性。此外，裂缝腐蚀中出现的宽而浅的凹坑只有在腐蚀过程开始后才会扩大。在大多数流体系统中，裂缝是在油管和油管支架或夹箍之间、相邻油管之间以及表面积聚的污垢和沉积物下产生的。

　　无论设计多么巧妙，裂缝都不可避免地会出现。最狭窄的裂缝对系统不锈钢部件的完整性构成最大的威胁。裂缝在海上应用中尤其成问题，因为海水可以在没有出口的情况下扩散到裂缝中。由此产生的化学腐蚀性环境不允许引起腐蚀的离子返回，使整个表面容易受到快速腐蚀。

　　此外，裂缝腐蚀通常是隐藏的，直到移除油管夹，使其可能在很长一段时间内不被发现。与点蚀不同，裂缝腐蚀发生在较低的温度下，因为在管夹或其他类似设备下更容易产生凹坑。

　　防止腐蚀发生。减少腐蚀的最简单方法是教育维护团队有关基本材料知识和制定设施防腐蚀标准。

　　首先，考虑管材应用的材料选择，从管材本身到管材支架和夹具。根据ASTM G48标准，实验室测试临界点蚀温度(CPT)和临界缝隙温度(CCT)是比较腐蚀性环境中使用的材料的宝贵工具。CPT测试评估材料在特定腐蚀溶液中开始点蚀的温度。同样，CCT测试评估在腐蚀溶液中的金属样品上放置预定义的裂缝时，裂缝腐蚀在什么温度下开始。

　　CPT和CCT值高的材料通常比值低的材料更适合在类似的腐蚀环境中使用。例如，304L的CPT值在(图4)所示的材料中最低，而6Mo和2507的CPT和CCT值最高。这表明，在含氯溶液中，6Mo和2507可能比304L和316L更耐点蚀和缝隙腐蚀。重要的是要记住，这些测试对于比较和材料选择是有用的，但不能预测材料在实际应用中何时会失效。

　　临界点蚀温度(CPT)和临界缝隙温度(CCT)

　　用于确定哪些材料在恶劣的操作环境中最能抵抗腐蚀的重要值。

　　316L级不锈钢(UNS S31603)管在许多安装中工作良好，只要保持清洁，温度不要过高。在温暖的气候中，特别是在容易形成盐沉积的地方，以及碳钢结构梁和地板在不锈钢表面上积累锈蚀的装置中，316L不锈钢管的腐蚀更容易观察到。然而，由于钼的有益添加，在这些腐蚀性环境中，316L通常比304L (UNS S30403)不锈钢性能更好。

　　对于316L不足以满足应用寿命要求的情况，由超级奥氏体(例如，6Mo或6HN, UNS N08367)或超级双相(例如，2507,UNS S32750)不锈钢制成的管材可显着提高耐腐蚀性。此外，超级奥氏体和超级双相不锈钢具有更高的屈服强度和抗拉强度，因此更容易构建具有更高最大允许工作压力(MAWP)的系统。与您的管材和管件供应商合作，指导您选择正确的产品和材料，可以帮助您避免代价高昂的错误。

　　除了材料的选择，仔细的系统操作对于防止腐蚀和减少可能发生缝隙腐蚀的位置也是必要的。减轻管道系统缝隙腐蚀的一种方法是避免将油管直接贴壁或相互贴壁。当观察到316L不锈钢管的缝隙腐蚀时，可以用更耐腐蚀的管(如6Mo)代替316L管，可以在建议的混合材料工程组合中安装具有成本效益的316L管接头。

　　为什么这很重要。石油和天然气公司面临着越来越大的降低维护成本的压力，而保持流体系统的最佳性能是实现这一目标的重要途径。实际上，这意味着确保维护团队了解如何在腐蚀损坏整个系统之前识别、纠正和防止腐蚀。

　　在那些经常使用油管系统的人员中，建立对腐蚀的基本了解——腐蚀是什么样子的，发生在哪里，原因是什么——可以帮助防止材料失效和昂贵的维修，并提高系统的使用寿命。

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