何德孚，王晶瀅,2

（1.上海久立工貿(mào)發(fā)展有限責(zé)任公司，上海200135；2.浙江德傳管業(yè)有限公司，浙江 湖州313105）

海洋腐蝕環(huán)境及船用不銹鋼管選材備考（下）

何德孚1，王晶瀅1,2

（1.上海久立工貿(mào)發(fā)展有限責(zé)任公司，上海200135；2.浙江德傳管業(yè)有限公司，浙江 湖州313105）

從海水的成分和海水腐蝕因素對(duì)海洋腐蝕環(huán)境進(jìn)行了分析，根據(jù)海洋船舶不銹鋼管材的標(biāo)準(zhǔn)，分析并評(píng)估了海洋石油石化用不銹鋼管在不同用途和環(huán)境下的選材思路，列舉并分析了國(guó)內(nèi)外海洋用不銹鋼管的應(yīng)用案例，最后對(duì)船舶用耐蝕合金的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了討論。研究結(jié)果表明，Cl-孔蝕和縫隙腐蝕是海洋環(huán)境腐蝕危害的根本原因，304L鋼不具備耐海洋腐蝕的性能，316L鋼只能在一定環(huán)境和溫度下在脫氧后的海水中使用；在自然海水中應(yīng)用不銹鋼管必須采用陰極保護(hù)措施；采油平臺(tái)等油氣生產(chǎn)作業(yè)船舶中各類(lèi)管道的選材應(yīng)先考慮其內(nèi)部的油氣介質(zhì)成分及其腐蝕特征。

不銹鋼管；海洋腐蝕；孔蝕；縫隙腐蝕；陰極保護(hù)；油氣運(yùn)輸船；采油平臺(tái)

（上接2016年第4期第64頁(yè)）

3 典型案例

上述標(biāo)準(zhǔn)中給出的選材提示是數(shù)十年來(lái)海洋船舶工程不銹鋼管應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)研究成果的總結(jié)，以下典型案例或可舉證。

3.1 304不銹鋼管?chē)?yán)重孔蝕

2013年8月，南通太平洋海洋工程有限公司建造的12 000 m3液化石油氣運(yùn)輸船舶交船后僅半年就發(fā)現(xiàn)甲板上的27×2部分304管道已嚴(yán)重孔蝕，原因是船舶在海上航行中頻遭海水濺漬，甚至浸泡所致。這說(shuō)明按某船規(guī)設(shè)計(jì)及驗(yàn)收合格的該項(xiàng)選材并未充分考慮海洋運(yùn)輸可能受到海水侵蝕的這一使用條件?？梢钥闯龊Ｑ蟠昂凸こ讨胁讳P鋼管選材的一些困境和難處，以及上述標(biāo)準(zhǔn)制訂的某些實(shí)際依據(jù)及不完善之處。

3.2 304L鋼管遭海嘯掩埋后損毀

文獻(xiàn)[15]研究了2008年Hurricane颶風(fēng)襲擊美國(guó)墨西哥灣期間，存貯在某地的304L管道鋼管、閘門(mén)和泵等遭海嘯帶來(lái)海浪掩埋1個(gè)月后損毀的案例。事后發(fā)現(xiàn)許多304L鋼管都因孔蝕而泄漏，計(jì)算出的穿透腐蝕速率高達(dá)305mm/y。對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行了多方面深入分析，分析結(jié)果為：①鋼管內(nèi)淤泥中的Cl、S、Na和Mg含量明顯高于鋼管內(nèi)側(cè)積水及海岸邊自然海水中的含量，分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表6[15]；②管內(nèi)積水樣和腐蝕表面擦洗樣負(fù)微生物培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)的菌種數(shù)量差別明顯，細(xì)菌培養(yǎng)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7[15]；③穿透孔蝕點(diǎn)附近采集的淤積物中的C、H和N含量分別高達(dá)1.84%、1.15%和0.43%。從分析結(jié)果可以看出，腐蝕是微生物惑生腐蝕（MIC）造成的。

表6 海嘯造成304L鋼管損毀的水樣分析數(shù)據(jù)

表7 受損304L鋼管內(nèi)水樣在鹽度2.5%介質(zhì)中細(xì)菌培植試驗(yàn)結(jié)果

3.3 采油平臺(tái)儀表和液壓系統(tǒng)316L管道

從英國(guó)北海油田開(kāi)發(fā)開(kāi)始，316L和317L一直是采油平臺(tái)上層建筑中儀表和液壓等管系或管道的選材，但在加納灣、墨西哥灣等油田開(kāi)發(fā)中卻發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)選材的使用壽命僅為1～5年[16]，原因是這些油田地理位置均靠近赤道，與海洋大氣溫度、濕氣條件及氯化物和H2S含量都較高有關(guān)。

文獻(xiàn)[16]通過(guò)壽命成本分析后提出了2205、2507或N08020、S31254都是取代316L的合理選材的觀點(diǎn)，如圖4所示[16]。

從圖4可以看出，采用PVC涂覆的316L或317L雖可得到更低的壽命成本，但由于焊接處必須去除PVC而難以保證焊接接頭的耐蝕性而被否決。

圖4 海洋平臺(tái)用Φ12.7mm儀表管成本評(píng)估

3.4 海水泵立管

316ASS及25Cr DSS均已作為海水泵立管及泵殼或泵轉(zhuǎn)子得以應(yīng)用。為防止電偶腐蝕和生物膜沉積而造成縫隙腐蝕及HE（氫脆）或HISC（氫致應(yīng)力開(kāi)裂），兩者均必須采用有效的陰極保護(hù)。圖5為采用鋅作為犧牲陽(yáng)極的一種外徑為700mm、長(zhǎng)度超過(guò)6 000mm的316不銹鋼海水泵立管設(shè)計(jì)[17]。該海水泵立管內(nèi)壁飾置了三道環(huán)形鋅質(zhì)陽(yáng)極，外壁則飾置了軸向柱狀陽(yáng)極四條。文獻(xiàn)[17]中25Cr DSS海水泵立管也采用類(lèi)似的陰極保護(hù)，并指出應(yīng)根據(jù)管徑和環(huán)寬適當(dāng)選擇陽(yáng)極間隔距離及合理分布。另外，還提出了一種利用陽(yáng)極和陰極間電位差充放電功能，通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)晶體管控制脈沖式犧牲陽(yáng)極保護(hù)的電子控制裝置，據(jù)稱(chēng)該裝置不僅能充分保護(hù)不銹鋼，還可節(jié)約陽(yáng)極損耗，有助于降低生物膜沉積及MIC。

圖5 316不銹鋼管制作的海水泵結(jié)構(gòu)

3.5 海底采油集輸管道

海底采油集輸管道是連接海底油井各種生產(chǎn)設(shè)備之間的大直徑油氣輸送管道，傳輸?shù)挠蜌饩哂懈邷馗邏?，并可能含有H2O、H2S、CO2及氯化物。英國(guó)在北海油田建設(shè)中采用的Φ168mm×11mm規(guī)格S32760鋼管經(jīng)GTAW環(huán)縫焊接后卷成（Φ25.0～Φ16.5）m×6.70 m 的盤(pán)管（最小彎曲半徑理論應(yīng)變≤1.01%），然后在鋪設(shè)船展開(kāi)后按置井場(chǎng)海底。當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為陰極保護(hù)雖然可能產(chǎn)生H2吸收，但25Cr強(qiáng)度很高，出現(xiàn)HISC的可能性不大，此后發(fā)生的多次事故使人們對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了多次深入的試驗(yàn)研究[18]。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不僅鐵素體含量、脆性的金屬間化合物相及奧氏體間隔這些冶金因素對(duì)HISC有重要影響，相互等脆性相的形成也可能加速HISC的發(fā)生。而且陰極保護(hù)電位值的選擇極為重要，如果超過(guò)某一臨界值，就可能使HISC敏感性發(fā)生突變。另外，管材按置在海底的冷變形程度及焊接造成的微觀組織變化都會(huì)使HISC的敏感性發(fā)生變化。圖6為一組對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果[18]，由圖6可見(jiàn)，25Cr SDSS在-850 mV條件下焊管的伸長(zhǎng)率下降遠(yuǎn)高于無(wú)縫鋼管。可能正是這些原因，使人們放棄25Cr SDSS而改用內(nèi)襯CRA的低碳或低合金鋼管作為海底流管的選材。

圖6 陰極保護(hù)對(duì)S32560鋼管材料伸長(zhǎng)率的影響

3.6 臍帶纜內(nèi)（置輸送）管

臍帶纜是海洋采油平臺(tái)上把海底井田采得的油氣混合物輸送到上層建筑進(jìn)行處理的關(guān)鍵設(shè)備，25Cr SDSS也一直是優(yōu)先選材。但是，在熱帶氣候條件下，這種選材同樣受到質(zhì)疑[19-20]。文獻(xiàn)[20]提到的2次S32750臍帶內(nèi)管環(huán)接縫斷裂事故發(fā)生在中國(guó)南海海域，并認(rèn)為其原因也是HISC。解決的途徑為以下幾個(gè)方面：

（1）限制陰極保護(hù)電位或者使其表面作電絕緣處理。前者要求仔細(xì)考慮犧牲陽(yáng)極的布置，優(yōu)化電位；后者要對(duì)內(nèi)管用電絕緣材料包覆處理，管端用樹(shù)脂包住。

（2）限制管材的應(yīng)力條件。設(shè)計(jì)應(yīng)力按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在正常操作的條件下不得超過(guò)67%材料屈服強(qiáng)度，并避免一切可能發(fā)生的冷變形，材料表面硬度和表面質(zhì)量必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）優(yōu)化微觀組織。嚴(yán)格控制鋼管制造過(guò)程中的固溶處理，確保相平衡和無(wú)第三相；嚴(yán)格控制焊接工藝操作。

但是文獻(xiàn)[21-22]的研究認(rèn)為，臍帶管與其四周緊貼的聚合物間隙引起的縫隙腐蝕是引起這類(lèi)事故的主要原因，并測(cè)定25Cr SDSS鋼管在自然海水或充氣海水中臨界縫隙腐蝕溫度約為20℃。因此，研究者又開(kāi)發(fā)出了新的鋼種，稱(chēng)為極品DSS的S33207鋼管（Cr32Ni7Mo3，其PRE≥50），并列入到ASTMA790/A790M標(biāo)準(zhǔn)。

3.7 海底管匯

連接多條海底流管及臍帶纜管的海底管匯也曾采用25Cr SDSS制造并在北海油田采用[23-24]，文獻(xiàn)[23]介紹的50mm壁厚鋼管環(huán)縫焊接就用于制造管匯。由于用25Cr SDSS制造的管匯使用壽命不甚滿(mǎn)意，《美國(guó)焊接手冊(cè)（2011 版）》[25]介紹了一種用內(nèi)襯CRA的復(fù)合鋼管和鍛件制成的接口多達(dá)16個(gè)的海底油氣采集用重型管匯。其外壁采用4130、3630或F22低合金高強(qiáng)鋼，可承受內(nèi)外高壓及內(nèi)部高溫腐蝕流體，外壁可暴露在海水中25年不用維修。

3.8 人造海島機(jī)場(chǎng)棧橋復(fù)合鋼管樁

文獻(xiàn)[26]中介紹了日本羽田機(jī)場(chǎng)D號(hào)通道棧橋采用的1201支包覆S31254超級(jí)奧氏體不銹鋼（SASS）的鋼管樁管，該實(shí)例與船用不銹鋼選材并無(wú)直接關(guān)聯(lián)，列舉該案例的原因如下：

（1）這是筆者目前唯一見(jiàn)到外包不銹鋼的復(fù)合鋼管工業(yè)應(yīng)用實(shí)例。

（2）該樁管包覆0.4mm的S31254鋼（PRE=40），總計(jì)包覆面積達(dá) 69 000 m2，共耗 S31254鋼250 t，設(shè)計(jì)使用壽命為100年。但實(shí)際上，僅潮汐區(qū)和飛濺區(qū)段依靠裸露的ASS防護(hù)海洋腐蝕，海水浸漬區(qū)以下的部位仍然需依靠陰極保護(hù)的電氣防腐方法來(lái)解決。這說(shuō)明有些文獻(xiàn)中宣稱(chēng)的（SASS）可耐海水腐蝕也是不確切的。

4 討 論

4.1 海洋油氣船棄用304L鋼管的原因

從以上分析可知，304L鋼管雖是BV、GL船規(guī)中可選用的不銹鋼管，但在所有油氣管道所涉標(biāo)準(zhǔn)中均已被棄用，其中包括用304L鋼為內(nèi)襯的復(fù)合鋼管。主要原因?yàn)橐韵聨讉€(gè)方面：

（1）Cl-孔蝕是海洋環(huán)境腐蝕危害的根本，304L鋼的PRE僅為20左右，僅從這一評(píng)估CRA抗孔蝕性能的初級(jí)指標(biāo)來(lái)看，304L鋼就不具備耐海洋腐蝕的性能。

（2）縫隙腐蝕是狹小縫隙幾何條件下迅速發(fā)展的孔蝕，自然海水的含氧量、生物污膜等因素使其擴(kuò)展迅速，而產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，甚至在海洋大氣環(huán)境中這種危害的嚴(yán)酷程度也已得到確認(rèn)。

（3）溫度升高會(huì)使孔蝕和縫隙腐蝕危險(xiǎn)隨之增加。臨界孔蝕溫度CPT、縫隙腐蝕溫度CCT已成為評(píng)估CRA耐海洋環(huán)境腐蝕的另外兩個(gè)重要指標(biāo)。雖然這些按ASTMG48測(cè)定的CPT和CCT并不能完全反映海洋環(huán)境的實(shí)際情況，而且國(guó)際鉬業(yè)協(xié)會(huì)和瑞典山特維克公司的不銹鋼測(cè)定數(shù)據(jù)也略有差略（見(jiàn)表8），但據(jù)此得到CPT、CCT與PRE之間明確的相關(guān)性卻已引起廣泛的重視，如圖7所示[6,27]。2010年后這一相關(guān)性已出現(xiàn)在許多文獻(xiàn)中，可以看出：①CPT、CCT均隨PRE的增加而增加；②同鋼種的CCT遠(yuǎn)低于CPT；③CCT比CPT更具實(shí)用性?xún)r(jià)值；④316L鋼在海洋環(huán)境中的CCT雖然略高于-10℃，但316L鋼只在一定環(huán)境和溫度下才能采用已是共識(shí)；⑤有必要建立更為完善的海水CCT測(cè)定方法。

表8 典型奧氏體、雙相不銹鋼管的CPT和CCT的測(cè)定數(shù)據(jù)實(shí)例

（4）標(biāo)準(zhǔn)ISO 21457—2010的文字說(shuō)明中已明確指出：①316L用于淡水換熱器及管道時(shí)若其氯化物濃度在200 mg/L以下時(shí)，可在60℃以下溫度采用，若溫度更高，氯化物含量必須有更低的限定以防止其內(nèi)壁孔蝕，在海洋大氣環(huán)境中外壁無(wú)（PVC）等涂層防護(hù)的316L通常只能在50～60℃條件下才能防止外壁SCC；②在海洋平臺(tái)的液壓、氣動(dòng)、惰性或壓縮空氣管道等采用的316L鋼管會(huì)在夾持固定處引起縫隙腐蝕。

圖7 不銹鋼的CPT/CCT與PRE的相關(guān)性

4.2 電偶腐蝕、電偶序列和陰極保護(hù)

（1）海水中不同金屬所特有的不同極化電位既是引起電偶腐蝕的原因，又是構(gòu)建陰極保護(hù)（CP）系統(tǒng)的依據(jù)。圖8為特定海水條件下測(cè)定的常用金屬在海水中的電偶序列[1-4]。

圖8 金屬及合金在流動(dòng)自然海水中測(cè)定的典型電偶序列（5～15 d，5～30 ℃，流速 2.4～4.0 m/s）

由圖8可以看出，各種不銹鋼及CRA都具有鈍態(tài)、活態(tài)雙重極化電位特征。因此，可以得到以下結(jié)論：①一種不銹鋼若引起局部腐蝕而形成活化區(qū)，它就可能跟未活化的鈍態(tài)區(qū)構(gòu)成電偶而加速活化區(qū)的腐蝕；②若不銹鋼與鈍態(tài)電極電位更高的Ti等合金共存并連接在一起，不銹鋼將成為陽(yáng)極而形成宏電偶腐蝕并加速其局部腐蝕；③若鈍態(tài)的不銹鋼與碳鋼或低合金鋼等更活態(tài)的金屬共存并連接在一起，則電偶腐蝕將加速后者的腐蝕；④不同的不銹鋼種因成分不同而使鈍態(tài)電位有明顯區(qū)別，但無(wú)Mo的不銹鋼活態(tài)電位差別不大，含Mo的不銹鋼鈍態(tài)和活態(tài)電位都明顯提高。

（2）由于海洋中不銹鋼會(huì)導(dǎo)致孔蝕、縫隙腐蝕等局部腐蝕，所以陰極保護(hù)往往是必須的。

其方法主要有兩種：①采用極化電位更低的鋅、鋁、鎂等合金為犧牲陽(yáng)極，使處于陰極的不銹鋼得以保護(hù)；②采用埋在泥土中的石墨或鉑等作惰性陽(yáng)極，通過(guò)外部電源注入電流使不銹鋼在海水維持鈍態(tài)，為有效實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)，前者必須合理布置犧牲陽(yáng)極分布及有效面積，后者必須設(shè)定合理的注入電流位置，并控制注入電流的大小。

（3）圖8所給出的電偶序列并未考慮電偶腐蝕過(guò)程中的陽(yáng)極效率、溶解氧對(duì)陽(yáng)極還原反應(yīng)的影響，也未考慮溫度、流速、氧含量變化和生物膜活性對(duì)電偶腐蝕的影響。

表9為文獻(xiàn)[17]中給出的一組測(cè)定數(shù)據(jù)，從表9中可以看出，每種CRA在自然海水或氯化海水中的生銹或孔蝕都有不同的一個(gè)數(shù)值范圍、CP電位必須根據(jù)生物膜活性和溫度加以控制，否則就可能過(guò)保護(hù)而造成上述的不良后果，尤其是對(duì)DSS。

表9 常用海洋CRA的生銹電位和陰極保護(hù)電位

4.3 區(qū)分海水種類(lèi)的重要性

由于油氣采集中必須注水，因此海水處理就成了油氣平臺(tái)的必要組成。油氣平臺(tái)上的管道中就有未經(jīng)處理的自然（粗）海水、脫氣（除氧）海水、氯化（滅菌）海水、淡水（自然淡水中也會(huì)含有泥沙、氯化物、微生物等）、生產(chǎn)水（經(jīng)處理后達(dá)到一定要求的水，即經(jīng)過(guò)脫氧和滅菌的海水或淡水）、污水等若干海水。由表3可見(jiàn)，自然海水、氯化海水管道均未見(jiàn)使用316L鋼管，即使是60Mo、22Cr及625合金管也只有在限定的溫度及氯濃度極限條件下才可使用。

需要注意的是，316L作為內(nèi)襯的復(fù)合管道鋼管雖均已列入ISO、IPL、DNY等標(biāo)準(zhǔn)。但它作為采用處理過(guò)海水為注入水的海底油氣管道時(shí)，還必須防止使用中可能發(fā)生的自然海水混入的情況。文獻(xiàn)[28]專(zhuān)門(mén)研究了此類(lèi)海底流管水下水壓試驗(yàn)時(shí)可能發(fā)生的自然海水混入及其對(duì)316L內(nèi)襯復(fù)合管腐蝕的影響。雖然水壓試驗(yàn)灌入的是經(jīng)過(guò)濾并加亞硫酸氫氧（ABS）脫氧、四羥基甲基硫酸磷（THPS）殺菌的氯化海水，但灌水操作需要打開(kāi)管道端蓋必然會(huì)混入自然海水，由此可能造成316L內(nèi)襯管在混入自然海水中暴露7天甚至更長(zhǎng)時(shí)間。只要混入20%的自然海水，或溶解氧濃度達(dá)到2×10-6，內(nèi)襯316L鋼表面就會(huì)萌生孔蝕并達(dá)到相當(dāng)深度。這不僅指明了316L內(nèi)襯復(fù)合管在海洋油氣管道中使用的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)際也從一個(gè)側(cè)面排除了304L鋼作為內(nèi)襯復(fù)合管的原因。

4.4 316L鋼管在油氣處理管道中的應(yīng)用限制

1994年英國(guó)北海某采油平臺(tái)油氣處理管道選材經(jīng)驗(yàn)見(jiàn)表10[24]，其平臺(tái)上層油氣處理管道選材示意如圖9所示[24]。圖9中只列有22Cr、25Cr及低碳鋼管三種材質(zhì)，說(shuō)明其應(yīng)用已十分有限。在2007年總結(jié)的油氣工業(yè)管道選材經(jīng)驗(yàn)則已完全排除了316L鋼管[29]，選材建議如圖10所示[27]。超級(jí)馬氏體鋼是指含Mo最高為1.90%的UNS41426（美國(guó) UNS41425的改型），Mo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%、6%、9%、12%的鎳基合金鋼的標(biāo)準(zhǔn)UNS編號(hào)分別為N08825、N06255、N06250、N06060及N10276，甚至把6Mo ASS已排除在外。這些還尚未完全被油氣管道設(shè)計(jì)及應(yīng)用部門(mén)所接受[9-12，16]，說(shuō)明這是已提上議程的一個(gè)技術(shù)爭(zhēng)議焦點(diǎn)并引起國(guó)內(nèi)關(guān)注[30]。DNV-OS-FI01：2012標(biāo)準(zhǔn)所給出的CRA選材提示較全面地反映了歐洲目前對(duì)此的共識(shí)。

表10 1994年北海某采油平臺(tái)油氣處理管道總結(jié)的選材經(jīng)驗(yàn)①

（1）為油氣管線需求而專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的低碳可焊、含Mo的13Cr MSS鋼管焊縫經(jīng)PWHT處理能耐 CO2腐蝕。22Cr、25Cr DSS 及 316、6Mo ASS同樣耐CO2腐蝕，但是并不要求PWHT處理。DSS、MSS比C-Mn鋼稍有耐油井酸性，即抗H2S腐蝕的能力。

圖9 英國(guó)北海油田東Brae采油平臺(tái)上層油氣處理管道選材示意圖

圖10 油氣井環(huán)境及CRA管選材建議

（2）在注水的條件下，水、氧和氯化物的存在會(huì)對(duì)不銹鋼構(gòu)成孔蝕、縫隙腐蝕等局部腐蝕的傾向，選材必須考慮耐局部腐蝕性能，并需要試驗(yàn)來(lái)確認(rèn)其適用性。

（3）N06625通常被認(rèn)為具有耐室溫海水的性能，25Cr DSS在嚴(yán)格控制母材和焊縫微觀組織的前提下也能耐室溫海水環(huán)境。因此，材料冶煉和鋼管生產(chǎn)過(guò)程都必須進(jìn)行嚴(yán)格評(píng)估。

（4）316L、22Cr和N08825均不耐自然海水腐蝕，只能適用于經(jīng)處理，即脫氧后最大殘余氧含量為 1×10-8（按月復(fù)測(cè)）或 1×10-7（按日復(fù)測(cè)）的海水系統(tǒng)。但這些材料及鋼管無(wú)需另作專(zhuān)門(mén)的耐蝕性評(píng)估。

（5）DSS、MSS作海洋管道組件時(shí)都必須作CP保護(hù)，因此還必須作HISC評(píng)估。

5 結(jié) 論

（1）占地球表面積約70%的海洋蘊(yùn)藏著豐富的自然資源和幾乎所有的已知化學(xué)元素。但海洋中所含的高濃度氯化物、硫化物及氧氣、微生物和人類(lèi)活動(dòng)所排放的各種污物構(gòu)成了復(fù)雜、多樣又多變的海洋腐蝕環(huán)境，也是自然界最為嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境。認(rèn)識(shí)并不斷深化海洋腐蝕環(huán)境及其相關(guān)性，是包括船用不銹鋼管在內(nèi)海洋工程選材的重要依據(jù)。

（2）不銹鋼在海洋環(huán)境中的腐蝕主要是由于氯離子等侵入性離子能突破其表面極薄的鈍化膜（3 nm）產(chǎn)生孔蝕和縫隙腐蝕。后者是人為設(shè)計(jì)或微生物膜沉積表面自然生成的特定幾何條件下快速發(fā)展的孔蝕，并可因電偶腐蝕和氧濃度差電偶腐蝕而加速發(fā)展，使縫隙腐蝕成為自然海水中幾乎不可避免的不銹鋼局部腐蝕。此外，鐵素體、馬氏體及雙相不銹鋼還有因吸氫而發(fā)生的氫脆及氫致開(kāi)裂的危險(xiǎn)，尤其是采用陰極保護(hù)過(guò)度的狀況下。

（3）在自然海水中應(yīng)用的不銹鋼管必須采用陰極保護(hù)措施，犧牲陽(yáng)極和外加電流是兩種常見(jiàn)方法，合理布置陽(yáng)極安裝位置或配置注入點(diǎn)電位是獲得最佳陰極保護(hù)效果的前提。

（4）PRE、CPT和CCT是評(píng)估海洋及油氣管道中不銹鋼及CRA選材的重要指標(biāo)。304鋼管僅從PRE和CPT就可認(rèn)定其不適合海洋環(huán)境應(yīng)用。316鋼管除了在海水流速足夠高又不易沉積微生物污膜的環(huán)境中應(yīng)用在海水泵立管外，一般很少在接觸自然海水的環(huán)境中采用，甚至也不宜在赤道附近熱帶海域海洋大氣環(huán)境的采油平臺(tái)上層建筑中用作液壓、氣壓系統(tǒng)的管道。

（5）海洋油氣運(yùn)輸船舶設(shè)計(jì)所依據(jù)的法國(guó)船規(guī)目前仍規(guī)定304、304L、316、316L等鋼種均是低溫靭性鋼管的可選材料。但英國(guó)船規(guī)則早已指明只有304L、316L鋼管等可選用，原因是這些管道焊后不能作熱處理，只能選用L級(jí)或加Ti、N6的321、347鋼管。同時(shí)，還指明應(yīng)在選材時(shí)考慮PRE。另外，美國(guó)船規(guī)則從未列入過(guò)這些鋼種。

（6）采油平臺(tái)等油氣生產(chǎn)作業(yè)船舶中各類(lèi)管道的選材首先應(yīng)考慮其內(nèi)部的油氣介質(zhì)成分及其腐蝕特征，其中包括注水、注氣的成分或處理狀況。同時(shí)，還必須考慮其外壁在海洋環(huán)境中可能受到的腐蝕危害。

（7）許多國(guó)外海洋管道標(biāo)準(zhǔn)雖都已經(jīng)給出了各類(lèi)海洋油氣管道的選材提示，但幾乎每一類(lèi)不同管道都包含很多種選擇，并指出耐腐蝕性及壽命評(píng)估是選材的前提，且304L鋼管已被所有海洋（及陸地）油氣管材應(yīng)用選材標(biāo)準(zhǔn)中排除，316L鋼管應(yīng)用范圍也已有明確限定。這些經(jīng)驗(yàn)是否完全適合中國(guó)國(guó)情，值得引起我們充分地關(guān)注或論證。

（8）內(nèi)襯CRA的復(fù)合鋼管已成為海洋管道選材的新秀，但其CRA內(nèi)襯國(guó)外也是以316L開(kāi)始的。因此，國(guó)內(nèi)許多以304鋼為內(nèi)襯的復(fù)合鋼管的開(kāi)發(fā)是否也需要得到關(guān)注。

（9）低碳高 Mo的超級(jí)馬氏體 13Cr（2%～2.5%Mo）不銹鋼管是甜氣井的合適選材，值得引起足夠重視。

（10）隨著海洋油氣井深、井壓和井溫的提高，鎳基高鉬（3%～12%Mo）合金鋼管已被提上議事日程，這些價(jià)格十分昂貴的合金如何得到合理的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用更值得深入探討。

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Review on Stainless Steel Pipe Selecting Materials Used in Ocean Corrosion Environment and Ship(Ⅱ)

HE Defu1，WANG Jingying1,2
（1.Shanghai JiuLi Industrial&Commercial Dev.，Ltd.，Shanghai 200135，China；2.Zhejiang Detrans Piping Co.，Ltd.，Huzhou 313105，Zhejinag，China）

The marine corrosion environment was analyzed from the composition of water and sea water corrosion factors.According to the standard of marine stainless steel pipe，it analyzed and assessed the material selection of stainless steel pipe used for ocean petroleum and petrochemical for different use and environment，and analyzed the application case of stainless steel pipe used for marine at home and abroad，finally，it discussed the development tendency of corrosion resistance alloy.The research results showed that Cl-pitting corrosion and crevice corrosion are the root cause of the marine environment corrosion hazard，304L steel is not with the ocean corrosion resistance performance，316L steel can only be used in water after deoxidization under a certain environment and temperature；Application of stainless steel pipe in natural seawater should adopt cathodic protection measures，it should consider the composition of internal oil and gas medium and corrosion characteristics in materials selecting for all kinds of pipeline in oil recovery platform production operation ship.

stainless steel pipe；ocean corrosion；pitting corrosion；crevice corrosion

TG174.23 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI:10.19291/j.cnki.1001-3938.2016.05.011

何德孚，男，上海交通大學(xué)教授，上海久立焊管研究所所長(zhǎng)。

2015-07-01

李 超