管線鋼為碳含量不超過0.09%的低碳或超低碳合金鋼，具有高強(qiáng)度、高韌性和良好的焊接性，主要用于油氣生產(chǎn)中。

發(fā)展初期，管線鋼主要以碳、錳型碳素鋼作為首選鋼級，且對鋼中各化學(xué)成分的含量沒有明確要求。

直至20世紀(jì)60年代，隨著石油、天然氣等輸送量的增加，需增大其管道的管徑和壓力，低合金高強(qiáng)鋼(HLSA)才開始被作為管道材料使用。

70年代，美國石油組織突破了傳統(tǒng)管線鋼的用材觀念，提出以X56、X60和X65等高強(qiáng)鋼作為管材。

1985年，歐洲鋼管公司研發(fā)了X80高強(qiáng)度鋼，并規(guī)定了該鋼種的具體化學(xué)成分和含量。由于該鋼種的強(qiáng)度、焊接性等性能表現(xiàn)突出，加拿大、美國、德國和俄羅斯等國家紛紛跟進(jìn)研究，至今國外用X80鋼建設(shè)的管道長度已超過8000 km。

2000年起，我國開始開發(fā)X80鋼，并在2005年西部大開發(fā)戰(zhàn)略中的“西氣東輸”項(xiàng)目中首次使用該鋼種，隨后在陜京四線、中俄東線等管道項(xiàng)目中也使用了該鋼種，目前我國在役管線中使用X80鋼的管線已超過17000 km。

石油、天然氣等化石燃料管線的輸送區(qū)域跨度大，各地區(qū)土壤、水質(zhì)和氣候等環(huán)境差異巨大，使X80鋼在不同區(qū)域發(fā)生了不同程度的腐蝕，縮短了其服役壽命，也給生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)都帶來了負(fù)面影響。

因此，針對X80鋼腐蝕和防腐措施開展了大量研究。Web of Science數(shù)據(jù)庫和中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫顯示，關(guān)于這方面的研究文獻(xiàn)以每年22%和36%的速率增長。

X80鋼在不同環(huán)境中的腐蝕

自1985年歐洲鋼管公司研發(fā)出X80鋼并將其應(yīng)用到Ruhr Gas/Megal Ⅱ項(xiàng)目中已有35年，期間X80鋼的成分和性能得到了不斷改進(jìn)和完善，時(shí)至今日，X80鋼仍被作為首選的管線鋼材料。在服役過程中，X80鋼不可避免地發(fā)生腐蝕，且環(huán)境不同其腐蝕行為也相應(yīng)變化。

1 在土壤中的腐蝕

石油和天然氣輸送管線往往需要跨越不同地區(qū)，而各地區(qū)土壤條件不盡相同，這會導(dǎo)致服役X80管線鋼發(fā)生不同形式的土壤腐蝕。因此，人們在不同的土壤環(huán)境中對X80鋼的腐蝕行為開展了研究。

張秋利等發(fā)現(xiàn)，隨著土壤環(huán)境中HCO3-含量的減小，X80鋼過度鈍化區(qū)的陽極峰數(shù)量由2個(gè)減少為1個(gè)，腐蝕速率降低，向含0.5 mol/L HCO3-的腐蝕介質(zhì)中加入Na2CO3后，腐蝕速率無變化。

謝飛等根據(jù)庫爾勒土壤的物化性質(zhì)配制了模擬土壤溶液，采用電化學(xué)阻抗技術(shù)對不同pH環(huán)境中X80鋼焊接接頭的腐蝕進(jìn)行研究。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH為10.5時(shí)，腐蝕生成的產(chǎn)物膜對焊接接頭起到保護(hù)作用，降低了腐蝕速率；當(dāng)pH為6.5時(shí)，腐蝕生成的產(chǎn)物膜被破壞，使Cl-可進(jìn)入腐蝕坑與H+結(jié)合生成HCl，腐蝕環(huán)境惡化。

張康南等以沈陽草甸土為腐蝕介質(zhì)，在外加磁場下研究了X80鋼的腐蝕行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：腐蝕速率隨磁場強(qiáng)度的增大而加快；在加入磁場初始階段，出現(xiàn)腐蝕產(chǎn)物FeO(OH)，加大磁場強(qiáng)度，F(xiàn)eO(OH)增多，磁場強(qiáng)度為20 mT時(shí)，腐蝕速率進(jìn)一步加快。

王敬等根據(jù)榆林段土壤配制模擬溶液，通過失重法等手段探究了各種離子含量對X80鋼腐蝕行為的影響。結(jié)果表明：當(dāng)Cl-和CO3-含量過高或過低時(shí)，腐蝕速率均比較低，當(dāng)Cl-濃度為3.08 mol/L、CO3-濃度為5.00 mol/L時(shí)，腐蝕速率達(dá)到最大值；SO42-含量增多會引起硫酸鹽還原菌（SRB）的過盛繁殖，腐蝕速率加快；而Ca2+、Mg2+含量增多，會使腐蝕速率先減小后增大，當(dāng)Ca2+和Mg2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.98%和2.5%時(shí)，腐蝕速率最小。

LI等根據(jù)北京陽坊土壤的物化性質(zhì)配制了相應(yīng)的模擬土壤溶液，研究了乳酸發(fā)酵短桿菌對X80管線鋼的腐蝕。結(jié)果表明，該菌能夠覆蓋整個(gè)基體表面，使鋼材發(fā)生點(diǎn)蝕，基體腐蝕后的產(chǎn)物有FeSO4、Fe2O3和FeO(OH)。

WU等采用電化學(xué)阻抗譜、X射線光電子能譜等方法研究了彈性應(yīng)力和硫酸鹽還原菌活性對X80鋼在土壤中腐蝕的單獨(dú)作用和協(xié)同作用。結(jié)果表明：彈性應(yīng)力和硫酸鹽還原菌活性對鋼腐蝕均有促進(jìn)作用；在微生物介質(zhì)中，彈性應(yīng)力不會直接導(dǎo)致腐蝕坑的出現(xiàn)，但會增加腐蝕產(chǎn)物膜的孔隙率，降低其對鋼材的保護(hù)作用，導(dǎo)致腐蝕加快。

綜上所述，雖然關(guān)于X80鋼在土壤中腐蝕的研究較為充分和全面，但是大多數(shù)試驗(yàn)采用的腐蝕介質(zhì)是根據(jù)土壤成分配制的模擬土壤溶液，以實(shí)地土壤為腐蝕介質(zhì)的研究較少。為了更加貼合實(shí)際，有必要加強(qiáng)在試驗(yàn)中采用實(shí)地土壤進(jìn)行研究。

2 在海水中的腐蝕

近年，海洋石油得到有效的開發(fā)，使得人類可利用的化石燃料得到補(bǔ)充。在海洋中輸送海洋石油的管線鋼以X80鋼為主，因此諸多學(xué)者對X80鋼在海水中的腐蝕開展了研究。

牛寅竹等分析了X80鋼焊接結(jié)構(gòu)各部位在海水中的腐蝕行為。結(jié)果表明：熱影響區(qū)腐蝕最為嚴(yán)重，焊縫中含有的C、Nb等元素導(dǎo)致其組織較母材粗大，晶界數(shù)量減小，同時(shí)耐蝕元素Ni、Al等含量較多，因此焊縫的腐蝕速率較小；溫度升高后，焊縫生成了致密的腐蝕產(chǎn)物并附著于表面，對腐蝕起到了抑制作用。

王子豪等以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的NaCl溶液模擬海水，并通過調(diào)節(jié)溫度和壓力等參數(shù)改變腐蝕介質(zhì)環(huán)境（淺海、深海區(qū)域），分析了不同Nb含量時(shí)X80鋼的腐蝕行為。他們發(fā)現(xiàn)，X80鋼在深海區(qū)域高壓環(huán)境中的腐蝕速率要遠(yuǎn)低于在淺海區(qū)域低壓環(huán)境中的腐蝕速率，且Nb元素可以改善鋼材組織的均勻程度，提高鋼的耐蝕性。

舒韻等在3.5% NaCl模擬海水中加入5% SRB，研究了海水中X80鋼表面生物膜特性及其腐蝕行為。結(jié)果表明，SRB附著初期，胞外聚合物能夠?qū)80鋼腐蝕起到一定的抑制作用，生物膜形成后，SRB呼吸代謝等行為卻加劇了鋼腐蝕；與無菌試驗(yàn)組數(shù)據(jù)對比可知，含SRB試驗(yàn)組的腐蝕速率是無菌試驗(yàn)組腐蝕速率的10倍左右。

KHAN等在含鹽生桿菌海水中對X80鋼的腐蝕行為進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：與無菌群海水相比，X80鋼在含鹽生桿菌海水中的腐蝕電流密度小，耐腐蝕性高。

從前人的研究中發(fā)現(xiàn)，不同結(jié)構(gòu)的X80鋼在不同深度海水中的腐蝕行為差異很大，在淺海區(qū)域X80鋼相對更易發(fā)生腐蝕，所以應(yīng)加強(qiáng)對處于淺海區(qū)域服役管線的腐蝕防護(hù)處理。同時(shí)，海水中不同微生物對鋼的腐蝕影響有利有弊，為了更好地對X80鋼進(jìn)行防護(hù)，應(yīng)加強(qiáng)有害微生物對其腐蝕機(jī)理的研究。

3 在酸雨中的腐蝕

近些年，隨著我國工業(yè)的迅速發(fā)展，由SO2、NO2排放過多導(dǎo)致的酸雨現(xiàn)象頻現(xiàn)，這對生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)都造成了不利影響。在服役期間，酸雨侵害會加劇作為石油輸送管線主要材料的X80鋼的腐蝕程度，但目前關(guān)于酸雨對X80管線鋼影響的報(bào)道不多。

王戰(zhàn)輝等研究發(fā)現(xiàn)，隨著pH的增大和試驗(yàn)時(shí)間的延長，X80鋼在酸雨中的自腐蝕電流逐漸減小，耐腐蝕性能提高；同時(shí)隨著腐蝕介質(zhì)中SO42-、Cl-和NO3-含量的增加，腐蝕速率提高。

王帥星等以經(jīng)過酸雨作用后的紅壤為腐蝕介質(zhì)，研究了X80鋼的腐蝕行為。結(jié)果表明：在含水率為15%～37%酸雨紅壤中，隨著含水率的增加，X80鋼的腐蝕狀態(tài)由局部腐蝕向全面腐蝕發(fā)展，當(dāng)紅壤含水率達(dá)飽和時(shí)（37%），X80鋼的腐蝕狀態(tài)呈潰瘍狀；含水率為15%時(shí)，腐蝕產(chǎn)物有Fe3O4和γ-FeO(OH)，含水率為25%時(shí)，腐蝕產(chǎn)物中新增了少量Fe2O3和CaCO3，含水率為37%時(shí)，腐蝕產(chǎn)物主要為γ-FeO(OH)。

酸雨會降低土壤pH，增加土壤濕度，且酸雨中含有大量的SO42-、Cl-和NO3-，這些因素均會導(dǎo)致X80鋼腐蝕加劇。目前，酸雨現(xiàn)象仍普遍存在，尤其在我國南方地區(qū)，所以關(guān)于酸雨對X80鋼腐蝕影響的研究仍應(yīng)得到關(guān)注。

4 在油田采出水中的腐蝕

作為石油管線的首選鋼，X80鋼的腐蝕行為同時(shí)受到管線外環(huán)境和內(nèi)環(huán)境的影響，管線內(nèi)輸送的油田采出水成分不同會導(dǎo)致內(nèi)腐蝕環(huán)境發(fā)生變化，因此油田采出水同樣對鋼材的腐蝕行為有著重要影響。

張驍勇等采用了失重法針對X80鋼在油田采出水中的腐蝕行為進(jìn)行了評估，結(jié)果表明：隨著采出水中含水率和CO2分壓增大，X80鋼的腐蝕速率加快，當(dāng)CO2分壓為2.5 MPa時(shí)，腐蝕速率達(dá)到峰值，而當(dāng)CO2分壓一定時(shí)，總壓對腐蝕速率的影響不明顯。

張萌等研究發(fā)現(xiàn)，隨著油田混合物礦化度的減小，X80鋼的腐蝕速率增大，腐蝕產(chǎn)物膜厚度變薄，當(dāng)?shù)V化度達(dá)到20 g/L時(shí)，X80鋼的腐蝕速率達(dá)到最快。

呂亞林等通過電化學(xué)手段在含有鐵氧化菌的油田采出水中研究了X80鋼的腐蝕行為。結(jié)果表明：前期階段，在有微生物和無微生物的介質(zhì)中X80鋼的腐蝕速率均下降；后期階段，X80鋼在兩種介質(zhì)中的腐蝕速率均開始上升，但在含有微生物的介質(zhì)中腐蝕速率要遠(yuǎn)高于無微生物介質(zhì)中，并且在含有微生物的介質(zhì)中，鐵氧化菌形成的生物膜比較疏松。

LIU等針對CO2飽和油田采出水中SRB生物膜對X80鋼腐蝕的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：X80鋼的腐蝕速率隨SRB生物膜培養(yǎng)時(shí)間的延長而加快；當(dāng)存在SRB生物膜時(shí)，X80鋼腐蝕主要為CO2腐蝕和SRB誘導(dǎo)的微生物腐蝕，當(dāng)SRB生物膜失活后，X80鋼腐蝕主要為CO2腐蝕，SRB不再對X80鋼腐蝕產(chǎn)生影響。

油田采出水中CO2分壓、含水率、礦化度和微生物等均會對X80鋼腐蝕產(chǎn)生不利的影響，但在輸送過程中無法對油田采出水進(jìn)行處理，所以只能從鋼管內(nèi)表面防腐蝕措施方面著手降低油田采出水對X80鋼的腐蝕。

5 在其他環(huán)境中的腐蝕

X80鋼用途廣泛，其腐蝕影響因素也較多，除了上述幾種腐蝕環(huán)境外，在天然氣凝析液、雪水等環(huán)境中X80鋼也會發(fā)生腐蝕，以下對X80鋼在其他環(huán)境中的腐蝕行為進(jìn)行了總結(jié)和分析：

黃珊等以撫順實(shí)地采集的雪水、雨水和土壤作為腐蝕介質(zhì)，利用動電位極化法等手段探究了X80鋼在這3種腐蝕介質(zhì)中的腐蝕行為。結(jié)果表明：在雪水中，X80鋼的耐腐蝕性能最好，其次是在雨水中，在土壤中的耐腐蝕性能最差；同時(shí)，在同種腐蝕介質(zhì)中，母材的耐腐蝕性能不及焊縫的耐腐蝕性能。

陳芳等配制了含5.0% NaCl和0.5% HAc的溶液用來模擬天然氣凝析液，通過電化學(xué)測試和正交試驗(yàn)等手段研究了HAc、Cl-、乙二醇（MEG）等物質(zhì)的含量和溫度對X80鋼在天然氣凝析液中腐蝕行為的影響。他們發(fā)現(xiàn)，HAc對其影響最深，其次是溫度，隨著溫度和HAc含量的上升，X80鋼的腐蝕加劇；Cl-含量和MEG含量對X80鋼腐蝕的影響較小，但Cl-含量的影響程度要大于MEG含量的影響程度；X80鋼腐蝕后的產(chǎn)物為FeCO3和Fe(Ac)2，F(xiàn)e(Ac)2結(jié)構(gòu)疏松，致密性差，不足以對基體起到保護(hù)作用。

相對于土壤、油田采出水等環(huán)境，X80鋼在雪水、天然氣等環(huán)境中腐蝕的研究報(bào)道較少。鑒于X80鋼在天然氣輸送上發(fā)揮著重要作用，應(yīng)重視其在這些環(huán)境中的腐蝕研究。

結(jié)語

目前，X80鋼在土壤、海洋和油田采出水中的腐蝕行為研究較為全面，在酸雨、雪水和天然氣凝析液等環(huán)境中的報(bào)道較少，同時(shí)研究中的腐蝕介質(zhì)多以配制的模擬溶液為主，沒有充分考慮到實(shí)地腐蝕介質(zhì)的復(fù)雜條件，用實(shí)地腐蝕介質(zhì)進(jìn)行研究的案例寥寥無幾。因此，一方面，要加強(qiáng)在酸雨、雪水和天然氣凝析液等環(huán)境中X80鋼的腐蝕行為研究；另一方面，在腐蝕介質(zhì)上要充分考慮實(shí)地腐蝕介質(zhì)的情況。