深海通常指1000米以下的海洋，占到海洋總面積的3/4，而其中深海沉積物覆蓋了地球表層的50%以上。深海及深海沉積物中微生物的生存面臨高壓，低溫或高溫、黑暗及低營(yíng)養(yǎng)水平等幾個(gè)主要極端環(huán)境，長(zhǎng)期以來(lái)一直被認(rèn)為是一片“荒蕪的生命沙漠”。然而，在深海極端環(huán)境條件下卻存在著一些絕大多數(shù)微生物所不能生長(zhǎng)的高溫、低溫、高酸、高鹽或高壓等極端環(huán)境下生活的微生物。開(kāi)展深海適冷菌、深海適熱菌、深海適壓菌等微生物附著條件下的材料腐蝕機(jī)制及其防護(hù)的研究具有更大的挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性。 深海環(huán)境下生產(chǎn)設(shè)施不僅受到海水溫度，壓力，氯離子等影響，而且油、氣、水多相介質(zhì)的輸送，特別是多相介質(zhì)中含有H2S/CO2時(shí)，會(huì)進(jìn)一步加劇了對(duì)管道的氫脆、孔蝕等。復(fù)雜的深海環(huán)境更加凸顯了水下設(shè)施選材及腐蝕控制的重要性。目前對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行腐蝕控制常用的方法是陰極保護(hù)或加注緩蝕劑。此外還可對(duì)影響生產(chǎn)設(shè)施的關(guān)鍵腐蝕因素，如H2S分壓，CO2分壓，溫度，氯離子含量等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而預(yù)測(cè)材料的失效時(shí)間。

深海常見(jiàn)腐蝕影響因素匯總

　　1.CO2/H2S因素的影響

　　隨著海洋工程開(kāi)發(fā)步伐加快，深海工作站、油氣勘探等均向地質(zhì)條件和物理環(huán)境更加復(fù)雜的區(qū)域發(fā)展，一些高H2S和CO2含量高含硫地質(zhì)環(huán)境的區(qū)域已成為油氣勘探的重點(diǎn)，深海用高強(qiáng)度材料的需求量激增，而其失效壽命越來(lái)越受到關(guān)注。CO2和H2S是油氣管道內(nèi)最常見(jiàn)，最有害的兩種腐蝕管道的物質(zhì)。單純的潮濕的H2S主要導(dǎo)致材料的應(yīng)力開(kāi)裂，氫脆等破壞，而單純的CO2與水作用主要形成碳酸，在管道上形成析氫作用，可形成Fe3O4或者FeCO3兩種主要腐蝕產(chǎn)物，且兩種氣體隨著pH值的變化導(dǎo)致腐蝕更為嚴(yán)重。兩種氣體在管道腐蝕過(guò)程中存在競(jìng)爭(zhēng)協(xié)同效應(yīng)，CO2/H2S的分壓比決定了腐蝕過(guò)程中的控制因素，對(duì)管道均會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重破壞，所以對(duì)這兩種酸性氣體的監(jiān)測(cè)和控制，有利于管道的長(zhǎng)久使用。

　　國(guó)內(nèi)外鉆井工程中腐蝕研究主要集中在CO2、H2S和CO2/H2S的腐蝕與防護(hù)方面,防腐蝕措施主要包括選材、控制鉆井液、防腐層、電化學(xué)保護(hù)等，這些防腐措施都有一定的缺陷。由于應(yīng)力腐蝕破裂的威脅，許多深海探測(cè)用高強(qiáng)度材料不得不全部采用鈦合金以滿足要求，但由于資源和成本因素，不可能大量采用鈦合金。H2S 對(duì)金屬的腐蝕主要為硫化氫應(yīng)力腐蝕(SSC)和氫誘導(dǎo)開(kāi)裂(HIC)，其破壞敏感度是隨H2S濃度增加而增加，在飽和濕H2S中達(dá)最大值。

　　2.陽(yáng)光的影響

　　陽(yáng)光通常不直接參與材料腐蝕過(guò)程，主要通過(guò)影響海生物的生長(zhǎng)起作用。清澈干凈的海水中，用光敏設(shè)備可在200 m深度探測(cè)到陽(yáng)光。由于吸收和散射引起衰減，20 m以下就沒(méi)有可利用的陽(yáng)光了，也就是說(shuō)，那些需要陽(yáng)光才能生長(zhǎng)的海生物在20 m以下不能生存。同時(shí)，沒(méi)有陽(yáng)光也就是沒(méi)有紫外線，那么所有在陽(yáng)光下不能使用的保護(hù)涂層和合成橡膠都可使用。

　　3.溫度和壓力的影響

　　溫度不僅會(huì)直接影響到材料的腐蝕行為，對(duì)其他影響腐蝕的因素也有一定的作用，如：溫度上升，氧的溶解度會(huì)降低，海生物活性增加，鈣質(zhì)水垢更易沉積到金屬表面。溫度在海面下最初300 m時(shí)下降速度很快，再向下到1000 m溫度下降速度減小。低于這個(gè)深度溫度幾乎恒定在冰點(diǎn)上下幾度范圍內(nèi)。在4000 m深水層，不同海洋的溫度分布趨于均勻，整個(gè)大洋的水溫差不過(guò)3℃左右。底層的水溫主要受南極底層水的影響，其性質(zhì)極為均勻，約為0 ℃左右。

　　靜水壓力每下降100 m壓力增加1 MPa。這只是在海水溫度、鹽度和海水密度不變時(shí)成立。實(shí)際上在不同海域這些因素變化程度是不同的。如果需要知道某處的確切壓力，必須實(shí)際測(cè)量或根據(jù)溫度和鹽度梯度的詳細(xì)數(shù)據(jù)計(jì)算。

　　4.含氧量的影響

　　海水溶氧量范圍一般為0-9mL/L。通常表層海水含氧量為飽和或接近飽和;300～1000 m深度海水含氧量相對(duì)較低;1000 m以下海水含氧量增加，一直到海底達(dá)到相對(duì)較高的水平。中間含氧量相對(duì)較低的范圍稱為最小含氧區(qū)，這可歸因于從海面下沉的腐爛微生物消耗了氧氣。北太平洋的最小含氧區(qū)是世界上最大的無(wú)氧水體。1000m以上含氧量最高為0.25 L。在一些海溝或其他區(qū)域，海底海水幾乎不含氧而成為還原環(huán)境。一些深海區(qū)域由于可以得到含氧豐富的海流的補(bǔ)充，例如南極溶化的富含氧的冷水，其含氧量可以達(dá)到表層海水的水平。

　　5.洋流速度

　　通常海洋深層和近海底的洋流要比表面洋流緩慢。根據(jù)美海軍測(cè)試表明，百慕大附近350 m深洋流速度為50-60 m/s。深海洋流中浮球的不確定漂移表明洋流的方向和速度也是變化較大的。

　　6.海生物污損

　　試驗(yàn)表明嚴(yán)重海生物污損范圍為從海而到180 m深處。180～1200 m為輕度，1200m以下被認(rèn)為非常輕微。除上述基本的海水腐蝕因素外，有可能對(duì)腐蝕造成影響的其他因素是靜態(tài)水壓、沉降速度、海底沉降物的性質(zhì)以及厭氧菌產(chǎn)生的硫化氫等。

　　深海的腐蝕因素眾多，如溫度、壓力、pH值、化學(xué)成分、流速、氯化物、生物環(huán)境等等，這些參數(shù)都會(huì)對(duì)材料的腐蝕產(chǎn)生影響。

　　參考文獻(xiàn)：郭為民，李文軍，陳光章.材料深海環(huán)境腐蝕試驗(yàn).裝備環(huán)境工程,2006.
 

責(zé)任編輯：田雙

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