《金属腐蚀与防护论文最新5篇》

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金属腐蚀与防护论文 篇1

关键词：工艺管线；腐蚀原理；金属防腐

中图分类号：TU279文献标识码： A

石油化工装置中流体输送是必不可少的，工艺管线是流体输送的重要组成部分，其投资占总投资的比例相当高，所以做好工艺管线的防腐工作至关重要。

金属腐蚀是金属和周围环境发生作用而被破坏的现象，它是一种自发进行的过程，给人类带来的经济和社会危害极大。例如：金属构件在大气中生锈，化工生产中 金属设备与腐蚀性强的介质接触，尤其在高温、高压和高流速的条件下造成设备生锈，老化变形现象。

一、管道腐蚀控制的基本方法

管道腐蚀的控制方法应根据腐蚀机理的不同和所处环境条件的不同采用相应的腐蚀控制方法，其基本原则有以下几方面：

1、选用在该管道具体运行条件下的适用钢材和焊接工艺

2、选用管道防腐层及阳极保护的外防护措施

3、控制管输流体的成分如净化处理除去水以及酸性组分

4、使用缓蚀剂控制内腐蚀

5、选用内防腐涂层

6、建立腐蚀监控和管理系统

二、常见管道防腐层的结构及特点

防腐层 石油沥青 熔结环氧粉末 3PE 聚乙烯胶粘带

防腐材料 石油沥青 环氧粉末 环氧粉末+高（低）密度聚乙烯 聚乙烯胶粘带

防腐层结构 石油沥青+玻璃布+塑料薄膜（3-5层沥青总厚度4-7mm） 环氧粉末熔结在管壁上涂层厚0.3~0.5mm 环氧粉末+胶黏剂+聚乙烯（挤压）总厚度度2~4mm 底胶+防腐胶粘带（内带）+保护胶粘带（外带）总厚度1~4mm

适用温度 -20~70 -40~100 -40~70 -30~60

施工方法 人工或半机械化作业 静电或等离子喷涂工厂机械化作业线分段预制现场热收缩套补口 挤出成型法工厂机械化作业线分段预测现场热收缩套补口 人工或机械化作业

优缺点 机械强度和低温韧性差，吸水率高，易受细菌腐蚀，施工流动性条件差但成本低目前国内应用广泛 机械化性能和粘结性能强，耐阴极剥离及耐温性对施工质量要求高，成本低，损耗小 机械性能耐温性及电绝缘性能强，其突出的优点是耐磨对现场补口质量要求较高，损耗小 防腐性可靠性高便于施工进度快对管材焊接部位的包覆质量不易达标

根据图表所示，在选择防腐层时应根据每一种防腐层的适用范围，选择能满足管道沿线环境的防腐要求的防腐层，在此基础上考虑施工方便，经济合理等因素通过技术经济综合分析与评价确定最佳方案。

三、工艺管线腐蚀的表现特征

1、均匀腐蚀：整个表面腐蚀深度比较一致均匀的腐蚀又称一般腐蚀或连续性腐蚀，在腐蚀中腐蚀发生在金属的整个表面上，沿金属表面均匀进行。

2、缝隙腐蚀（表面腐蚀深度不一致，呈斑点状态）：金属管道内通入介质如金属与金属或金属与非金属介质处于滞流状态，从而引起缝内金属的加速腐蚀。这种局部腐蚀称为缝隙腐蚀。

3、点腐蚀腐蚀（集中在较小范围，腐蚀深度较大

四、预防工艺管线腐蚀常用方法和措施

根据金属腐蚀原理分析，可以对腐蚀性介质的金属材料及其制品采用各种不同的防腐蚀技术进行防腐蚀处理，只要措施得当就可以延长金属制品的使用寿命，保证工艺设备的安全和顺利进行，常用的防腐蚀技术和措施主要有下列几类

1、合理选材：这是防止和控制设备腐蚀的普通和最有效的方法之一，管道的种类繁多，常用的有碳素钢管，不锈钢管以及塑料管等它们的工作压力通过的介质的性质和温度，敷设的条件，所处的环境都各不相同，为了延长管道的使用寿命，达到经久耐用的目的，施工时要根据各种管材的腐蚀特性合理选用管材。

2、缓蚀剂法：管理内壁用涂料防腐比较困难，常用的方法是在腐蚀介质中添加能降低腐蚀速率的物质也就是缓蚀剂法。根据化学组成，习惯上将缓蚀剂分为无极缓蚀剂和有机缓蚀剂两大类。

A无极缓蚀剂：通常在中性介质中使用无极缓蚀剂有NaNO2，K2Gr2O7、Na3PO4等，例如Ca(Hco3)2在碱性介质中发生如下反应：

Ca2++2Hco3-+2OH-=CaCo3+CO3+2H2o

生成的难溶碳酸盐覆盖于阳极表面成为具有保护性的薄膜，阻滞了阳极反应，降低了金属的腐蚀速率。

B 有机缓蚀剂：在酸性介质中通常使用有机缓蚀剂，如动物胶，六次甲基四胺以及含氮，硫的有机物等有机缓蚀剂对金属的缓蚀作用。一般认为是由吸附膜生成即金属将缓蚀剂的离子或分子吸附在表面上形成一层难溶而腐蚀性介质又很难透过的保护膜阻碍了氢离子的阴极反应，因而减慢了腐蚀。

3、阴极保护法：阴极保护法就是被保护的金属作为腐蚀电池的阴极或作为电解池的阴极而不受腐蚀。

牺牲阳极保护法：

阳极：Zn=Zn2++2e-

阴极：O2+H2O+4e=4OH-

4、外加电流保护法：取不溶性的电极为阴极把要保护的钢铁设备作为阴极，两只都放在电解质溶液里，接上外加直流电源，通电后，大量电子被强制流向被保护的钢铁设备中是钢铁表面生成负电荷的累计，金属腐蚀产生的原电池电流就不能被输送因而防止了钢铁的腐蚀。

参考文献：

[1]王立行 汪申 许适群 李晓刚 中国石油化工设备腐蚀特点与疾病腐蚀系统分析 中国国际腐蚀控制大会论文集[C]1999

[2]贺湘宁 石油化工设备结构设计的防腐蚀探讨 石油化工腐蚀与防护[J]2002

金属腐蚀与防护论文 篇2

【关键词】油田硫化氢，腐蚀机理，防护，现状，发展

中图分类号：R142文献标识码： A

一、前言

油田硫化氢的腐蚀已经对人们的生活造成了一定程度的破坏，如何对油田进行安全且合理的开采，已成为专业人士所重视的课题。

二、油田硫化氢腐蚀概况

油气井开发过程中，从钻杆到套管、油管、井口装置、井下工具、输气管道，都存在不同情况的腐蚀。研究如何安全高效地防止硫化氢腐蚀成为勘探和开发硫化氢气藏的一个重要课题。

1.对金属的腐蚀

在绝大多数油田井腐蚀中，产出液含水量及其组成对腐蚀起着决定性作用。油田开发初期含水率较低，腐蚀并不严重。但随着含水率的升高，井下管柱的腐蚀变得日益严重。

2.对水泥环的腐蚀

硫化氢能破坏水泥石的所有成分，水泥石所有水化产物都呈碱性，硫化氢与水泥石水化产物反应生成CaS、FeS、Al2S3，硫化氢 含量大时生成Ca（HS）2，其中FeS、Al2S3等是没有胶结性的物质。如果水泥环耐硫化氢腐蚀，则可以阻挡硫化氢对套管的腐蚀。而溶于潮气中的硫化氢腐蚀性更强。

三、防硫化氢完井工艺现状

1.选择耐腐蚀材质

井下管柱、井下工具以及井口装置，是油井生产的关键设备，若出现腐蚀破坏会危害油井安全生产，不同腐蚀介质对不同材质的腐蚀程度存在很大差异，为了延长设备的使用寿命，保证生产和作业安全，节约成本，需要合理选择材质。井口装置、井下工具及完井工具配套设备的材质选用抗硫材质；油套管可选用防硫或既抗硫化氢又抗CO2腐蚀的管材或内衬油管；井下油管柱包括入井工具的连接，丝扣宜采用金属对金属密封扣。主要还是应根据油井腐蚀环境，确定合适的管材。但在耐腐蚀的材质选择上还存在一些不足。

井口装置、井下工具及完井工具配套设备的材质选用抗硫材质，如使用35CrMo、13Cr、AISI4140(18-22Cr)等或合金钢；油套管可选用防硫或既抗H2S又抗CO2腐蚀的管材或内衬油管，在管柱结构上，为保证井口安全、减缓套管、油管的腐蚀，一般多采用了封隔器完井。井下油管柱包括入井工具的连接，丝扣宜采用金属对金属密封扣，如FOX 、3SB等气密封性较好的特殊密封扣，以保证气密封性；根据安全开采期投资收益的高低选择适当的抗硫管材。

2.涂层防腐

涂层在金属表面形成一层牢固的薄膜，使金属与腐蚀介质和腐蚀环境隔离，从而达到防腐的目的。此方法简便易行，因此在油田防腐中广泛应用。保护性涂层分为金属涂层与非金属涂层，大多数金属涂层采用电镀或热镀的方法实现，非金属涂层绝大多数是隔离性涂层，其主要作用是把金属材料与腐蚀介质隔开，非金属涂层可分为无机涂层与有机涂层。

为获得良好的涂层防腐效果，一方面金属表面在敷涂层之前应进行处理，达到一定要求；另外涂层材料应具有必要的物理、化学性能，在金属表面应有较强的附着力；具有一定的机械强度，耐磨、耐撞击、耐冲刷和具有一定疲劳强度；涂层对环境的温度、湿度、酸碱度应有一定的耐受性，从而具有优良的防腐性能。使用防腐涂层可以极大提高油管的抗腐蚀性，目前由于油气井作业的复杂性，涂层使用还存在较大的限制。

3.缓蚀剂保护技术

缓蚀剂是用于腐蚀环境中抑制金属腐蚀的添加剂，又称腐蚀抑制剂。主要是防止电化学失重腐蚀，对氢脆和硫化物应力腐蚀破裂也有一定的减缓作用。使用缓蚀剂有以下明显的优点：基本上不改变腐蚀环境，就可获得良好的防腐蚀效果；基本不增加设备投资，操作简便，见效快；对于腐蚀环境的变化，可以通过相应改变缓蚀剂的种类或浓度来保证防腐蚀效果；同一配方的缓蚀组分有时可以同时防止多种金属在不同腐蚀环境中的腐蚀破坏。

4.电化学方法防腐

电化学保护就是利用外部电流使金属电位发生改变从而达到减缓或防止金属腐蚀的一种方法。保护法包括阴极保护和阳极保护。阴极保护主要是对套管柱的保护，对于超深井，需要进一步的探讨。阳极保护法是通过控制电压，使阳极电位达到钝化电位，最终达到保护金属的目的，阳极保护作为防腐措施在油气田应用较少

四、油田硫化氢腐蚀及防护重要性及危害

在钻井作业中，硫化氢主要来自于地层。原始有机质转化为石油和天然气的过程中会产生硫化氢。硫化氢贮藏在地层中，当我们进行钻井作业时将地层打开，地层内的硫化氢气体释放出来，进入井眼内，对井眼内的钻头、钻具和套管产生很强的腐蚀作用。同时硫化氢向上运移到达地面，如果没有预防措施或突然发生？喷失控，大量硫化氢从井里喷出，势必造成严重的灾难性事故。因此钻井现场必须有硫化氢预警装置，有预防设施，并且每一位现场职工都清楚硫化氢的危害性及紧急逃生路线，以防发生事故时，能够快速离开危险区域，杜绝事故的发生。

硫化氢的职业危害大部分是由硫化氢对设备腐蚀造成泄漏而引发的，在钻井作业中，硫化氢对油气田设备的腐蚀主要包括电化学腐蚀和硫化物的腐蚀破裂。钻具暴露在空气中或在井内钻井液中，受到硫化氢的腐蚀，发生电化学反应，放了出氢气，渗入钢材内部，体积增大，在金属内部产生很大应力，致使低强度钢和软钢发生鼓泡，高强度钢产生裂纹，使钢材变脆，再受外力断裂，产生“氢脆”现象。硫化氢腐蚀会造成钻具发生氢脆断裂而无法压井，被迫完钻。尤其在含硫油气田钻井中，硫化氢对油管、套管、钻杆腐蚀比较严重，其中由于钻杆受到拉、压、挤、扭、冲等复杂载荷的作用，且工作环境十分恶劣，造成钻杆的硫化氢腐蚀最为严重。

五、控制油田硫化氢腐蚀及防护的措施

目前，我国已开发的油气田均不同程度含有硫化氢气体，其中部分油气田含量较高一些。由于现场员工对于其特性及危害性认识程度不高，再加之现场的管理和防范措施不到位，曾经引发了多起硫化氢中毒事故，对职工的生命安全构成了很大威胁。因此，为确保人身安全，杜绝硫化氢中毒事故的发生，加强防硫化氢中毒的这项工作就显得越发重要。因此需要采取有效措施，做好防范工作

1.“培训”：在上岗前首先要接受硫化氢防护技术的培训。对可能接触硫化氢气体的所有作业人员应经过专门机构的培训，使其明确硫化氢的特性及其危害，明确硫化氢存在的地区应采取的安全措施，以及推荐的应急预案和急救程序。另外对于工作人员进行现有防护设备的使用和训练，最终经考试合格后，取得有资质的机构颁发的相应证书后方可上岗。

2.“准入”：培训考核合格取得上岗资质才能够进入含硫化氢现场。对于涉及接触含硫化氢环境作业的本岗位人员和外来人员都要办理准入手续。使其明确自身工作环境中的风险以及遇到该风险时应该采取的安全措施以及推荐的应急救护程序，从而最大限度的避免人身伤亡事件。

3.“防护”：在进入含硫化氢环境作业之前一定要采取防护措施。施工单位应按规定为现场作业人员配备足够数量的正压式空气呼吸器；并且要放在作业人员能迅速取用的方便位置。

4.“警示”：在可能遇有硫化氢的作业井场必须要在井场的入口处设置上明显、清晰的警示标志。

5.“警报”：当空气中硫化氢含量超过阈限值时，现场所有的监测设备应能自动报警。

6.“预案”：制定应急预案，是保证作业安全进行的前提

在进入含硫化氢地区作业前做好应急管理工作，制定一个切实可行、有效的应急预案，是保证作业安全进行的前提。一旦作业场所内有硫化氢气体超标的情况，应急预案将能够控制现场事故的扩大，降低事故后果的严重程度，保证现场人员的生命健康。

六、油田硫化氢腐蚀及防护的发展方向

1.因为高酸性油气田具有高压、高含硫化氢以及高流速等恶劣的腐蚀环境。所以建立一整套高流速、高含硫化氢的试验评价方法以及苛刻环境中油井管的腐蚀评价标准和规范十分必要。

2.由于缓蚀剂体系的复杂性，以往的研究集中在用电化学和表面分析探讨缓蚀剂结构参数与缓蚀性能的关系，而对用量子化学计算缓蚀剂与材料的相互作用研究甚少，将这3种方法结合，能建立更加完善的腐蚀控制机理模型。

3.面向工程的神经网络技术、模糊数学及灰色系统理论发展较快，已运用于腐蚀科学。用这些技术研究缓蚀剂，在预测缓蚀效率、模拟缓蚀现象和建立缓蚀模型方面有广阔的前景。

4.油气井中设备的局部腐蚀(点蚀、应力腐蚀、氢致开裂等)也很严重，而对防止局部腐蚀的缓蚀剂研究相对较少。搞好衡钻井，设计人员要弄清楚可能含硫的层位、深度、含硫量、地层压力，在一次井控上做到衡钻井。在施工过程中进行地层压力监测，发现与设计有出入者立即告知设计单位并要求更改设计。保证全过程的衡钻井，将硫化氢控制在地层内。 在井筒内消除硫化氢。在钻井液中通过调整 pH 和使用硫化氢化学清除剂的方法，使硫化氢在井筒内转化为其他无毒物质。化学药品用得越多，药品间的适配越难。因此， 多功能缓蚀剂，而且应多利用炼油副产品作为原料，降低成本，节约资源。

七、结束语

本文介绍了油田硫化氢的腐蚀原理和防护工艺的现状及发展趋势，相信不久之后，就能够进行危害相对减小的对含硫化氢的油田进行开采，而这一课题将会是我国油田开采的一大进展。

参考文献：

[1] 陈静； 唐瑞友； 王若思； 张海成； 魏彦。高含硫化氢海洋气田开发中管线的腐蚀与防护[J]中国海洋平台。2012-06-28

[2] 张书成； 吕江； 乔玉龙； 何涌； 贾浩民。双筒式卧式分离器腐蚀机理及防护措施探讨[J]石油和化工设备管道防腐技术与对策专题研讨会文集2010-11-16

[3] 郭学辉； 周生杰； 杜素珍； 宋宇； 樊平天； 石茂才； 胡敏。油气田中几种常见的腐蚀机理[J]辽宁化工。2014-01-20

[4] 宋佳佳； 裴峻峰； 邓学风； 秦志坚； 汤学耕。海洋油气井的硫化氢腐蚀与防护进展[J]腐蚀与防护。2012-08-15

[5] 张永成； 王洪辉； 李应祥； 赵海平； 池晓彪。青海油田三厂硫化氢形成机理及腐蚀性研究[J].西南石油大学学报(自然科学版) .2011-02-15

金属腐蚀与防护论文 篇3

关键词：外输管线；防腐技术； 阴极保护

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

0、引言：金属材料在使用过程中易受环境作用随时间的延长而逐渐受到损坏或性能下降，根据发达国家的调查统计，全世界每年因腐蚀损失高于7000亿美元。由此可见，金属腐蚀问题十分严重和普遍。

1、概述

1.1管线的腐蚀原理分析

传统的腐蚀理论认为金属腐蚀是金属材料及其制件在周围介质的作用下逐渐产生损坏或变质现象。输油管道按其腐蚀作用机理主要分为化学腐蚀、流速腐蚀、电化学腐蚀。这三种腐蚀都会给管线造成不同程度的损坏。

化学腐蚀是金属直接和介质起作用，在腐蚀过程中没有电流伴随。确定被输送介质的质量，从腐蚀观点分析，如下成分将极大影响腐蚀速度：各种盐、有机酸、水、氧、二氧化碳、硫化氢、细菌、生成的硫化物等。这些物质和管道内壁发生化学反应，一方面造成管道内部腐蚀，另一方面产物在管内的积累，会引起管内结垢。

流速大能减少腐蚀，所以水管内的流速建议不小于0.9m／s，水管内间时流速不应小于0.3m／s，设计时应给出使腐蚀最小的流速控制范围。流速的下限应使杂质保持悬浮在介质中的速度，从而使管线中的腐蚀物质的积存量小；流速的上限应使磨蚀、腐蚀、气蚀或冲击作用最小。

电化学腐蚀是金属和电解质组成原电池而使金属腐蚀的过程。金属在腐蚀的过程中有电流伴随。碳钢有主要成分(Fe)、少量的碳化铁(Fc3C)和碳(c)及其他合金元素，由于Fc，C具有不同的电位，C的电位局(惰性)是阴极，Fe的电位低(活泼)是阳极，Fc―C之间存在电位差，在导电介质中就产生腐蚀电流造成电位低的铁腐蚀，即铁转变成铁离子。在油田管线腐蚀过程中，电化学腐蚀起主导作用。

1.2油田阴极保护简介

外加电流阴极保护是通过外加直流电源以及辅助阳极，迫使电流从土壤中流向被保护金属，为其表面上进行的还原反应提供电子，使被保护金属结构电位低于周围环境，从而抑阻被保护体自身的腐蚀过程。该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构，如长输埋地管道。外加电流法阴极保护则是利用外部电源对被保护体施加阴极电流。

2、油田外输管线的保护措施

2.1联合保护的优越性

联合保护的优越性主要表现在以下三个方面：

一是延长防腐层的保护寿命，消除防腐层破损造成穿孔的隐患。单凭防腐层保护还存在腐蚀穿孔的隐患，有阴极电流保护使裸铁部位不再发生腐蚀。同时，钢管不生锈，不会造成锈层因体积膨胀而使防腐层鼓破、脱落，大大延长防腐层寿命。

二是可减少阴极保护电流的消耗。由于大面积防腐层，使保护电流只消耗在裸铁部位的小面积上，故所需电流大大减小，减少阳极消耗和设备的输出功率。

三是缩短阴极极化到保护电位的时间，使保护电位达到均匀分布、保护距离长，效果好。因此联合保扩是目前最经济最有效的防腐措施。

2.2油田外输管道外防腐保温层简介

油田外防腐保温层采用挤出聚乙烯泡沫夹克保温管简称夹克管，中国有的油田称作黄夹克，它是挤出聚乙烯覆盖层在防腐保温管中的具体应用。该防腐层是由聚氨酯及AB组合料等组成。通过聚氨酯发泡设备加温、加热、组合按比例注入钢管与保护层中间，使聚氨酯通过化学反应迅速膨胀发泡形成硬质泡沫体，在保护层与钢管中间对钢管起保温作用，保温层均匀厚度为40mm，外保护层是使用局密度聚乙烯通过加热制成，保护层厚度为3mm，外保护层具有抗拉、耐压、防潮、不易受损等优点，可延长管道使用寿命，可用于高温度65℃环境中，钢管除锈达St3级以上，按要求刷环氧煤沥青两遍。

(1)底漆作用，一则为增强聚氨酯与钢管的粘结性，二则以防聚氨酯遇水后对钢材的腐蚀。

(2)硬质聚氨酯泡沫塑料的导热系数很低，比重轻，强度适宜，化学稳定性好，是一种较理想的保温材料。需要注意的是在发泡时密度的控制，泡沫推荐密度为60kg／m3。

(3)塑料夹克管：对埋地管道而言，目前多数国家认为聚乙烯覆盖层是外防腐保温管的理想保护材料。为保证聚氨酯泡沫与夹克管的牢固粘接，聚乙烯管内壁要进行电火花极化处理。

(4)防水帽：泡沫管接头密封的好坏对于整个管的保温效果以及使用寿命起着重要作用。接头密封不仅在防止储存、运输和施工过程中的水分从端部渗入，还在于管道埋设后，―旦发生外防腐层局部损坏使水分渗入时，防水帽还起到阻隔作用。

热烤缠带是沥青类防腐层的专用补口材料，其特点是技术成熟、施工简捷，关键性工艺参数是管体、缠带表面的烘烤温度及缠绕方式，对操作人员要求较严格。如果操作得当，缠带与防腐层相容性较好，会获得满意的补口结果。但在现场实际工作中受环境、温度、人员技术水平的影响和限制，各工序间的工艺参数不易始终如一达到标准的要求，易造成补口质量的不稳定。如烘烤温度的控制，烘烤过度，引起沥青流淌，使厚度达不到要求，基带产生焦化；烘烤湿度不足或不均匀，沥青未达到熔融状态，导致补口区粘结不良，这些影响因素都

2.3外输管线阴极保护效果及经济效益

外输管线自2006年7月阴极保护系统投入运行以来，运行效果良好，达到了方案设计保护效果。主要表现在以下几个方面：一是现场应用效果。管线腐蚀速度明显降低，腐蚀穿孔次数明显减少，降低了维修工作量；通过检测发现和修复防腐保温层97处，避免了因腐蚀穿孔造成的不安全生产因�

二是经济效益。阴极保护运行后管线腐蚀穿孔次数的明显减少，节约了维修费用和人力、物力的投�

三是环境保护方面。同时避免了因管线腐蚀穿孔造成的跑油对当地环境造成的污染，为公司的环保工作做出巨大贡献。四是更重要的是由于阴保系统刚刚投入运行，随着时间的推移，阴极保护效果将越来越明显。

3、结语

总之，通过上述了解，我们知道了阴极保护是一种公认的防腐蚀技术，其应用领域广，涉及到地下、水中及化工介质中的管道、容器、港口码头、船舶及化工设备等各个方面，其防腐蚀效果和其它防腐技术相比具有无可替代的作用。本文简单介绍了油田外输管线的保护措施油及输管线阴极保护效果和其经济效益，对阴极保护方法进行了探讨，论文对油田外输管线具有一定的实用价值和指导意义。

参考文献

[1]黎洪珍，徐立，庞宇来，蒋晓蓉。集输管道阴保效果分析及措施研究[J].天然气与石油。2007(02)

[2]裴义，李莉，张晓范。埋地钢质管道牺牲阳极的阴极保护[J]. 沈阳大学学报。 2006(04)

金属腐蚀与防护论文 篇4

关键词：培养模式 高等教育改革 工程教育 工程人才

中图分类号：G642.0 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2014.01.017

1 引言

目前，我国的工程教育占整个高等教育的三分之一以上，承担着培养大批创新型、应用型人才的任务。促进工程教育改革和创新，能够全面提高我国工程教育人才培养质量，培养造就创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才，为建设创新型国家、实现工业化和现代化奠定坚实的人力资源优势。沈阳理工大学应用化学专业始建于1948年，当时为表面处理专业。1993年涂装防护工艺专 1996年“金属腐蚀与防护”专业升为本科专业。2001年根据教育部专业目录调整为“应用化学”专业。其人才培养目标是：培养具有良好的科学、文化素养，能够较系统扎实地掌握并应用化学基础知识、基本理论，和基本技能，能够在涂料制造与涂装工艺、金属腐蚀与防护工程与工艺设计领域从事一定的研究，设计、开发、生产施工、监管及其它与工程相关的工作，具有较强的工程实践能力和创新能力的工程技术人才。围绕这一目标，专业进行了“实际工程为背景，涂料涂装、腐蚀与防护技术为主线，工程实践能力、创新能力� 对类似专业工程人才培养具有借鉴价值。

2 课程体系构建

按照我国工程教育专业认证标准（试行）提出的工程专业毕业生必须达到知识、能力和素质要求，基于上述人才培养模式及培养目标，构建由公共基础课、专业基础课、专业课及素质教育课构成的课程体系。

培养方案中实验学时800余学时，增加实践教学专用周达49个，从学生全面发展、可持续发展所需基本能力、专业基本能力到培养本科工程人才所需工程实践能力，创新能力，从大学一年级开始到毕业，层层递进，培养学生工程实践能力和创新能力。

3 教学内容改革及教学方法改革工程型人才培养

任何先进的教学理念都要直接通过先进的教学方法来实现。以“如何教”的思路来安排和完成知识的传播和讲授，还是以“如何学”的视角制定个性化、特色化的教学内容是教学方法改革的重要问题。改革中，教师需将“以教为中心”转到“以学生学为中心”，尊重学生个性发展，让课堂“活”起来，让学生“动”起来，使学生体现出学习的主体性、主动性和创造性。

3.1 利用课程群建设对知识点进行整合

课程群建设可利用相邻课程在时间和内容上的衔接关系压缩重复内容，减少课程学时数，并利用课程内容上的关联性相互支撑和强化。如金属的结构与性质在无机化学、结构化学、材料化学，金属学、金属腐蚀与防护及涂装工艺等多门课程中学到。改革中，要研究这个知识点在哪门课程中讲、哪门课程中不讲或简述，使学生认识到知识的完整性、关联性和必要性，提高学生应用基础知识解决专业问题的能力。

3.2 充分利用现代信息技术，更新完善教学内容

教学内容不仅包括基础知识、基础理论、成熟的技术，还要及时补充先进的生产设备、仪器、生产技术与方法。教学内容的选择以“实际工程为背景、涂料涂装、腐蚀与防护技术为主线”。要充分利用现代信息技术，借鉴国内外改革成果，收集原版外文书籍，搜索最新的文献资料，图片、制作网络电子教材；或者利用作业，论文等方式让学生查阅相关知识的实际工程背景，让学生了解科学与科技的进步。

3.3 以“实际工程为背景，涂料涂装、腐蚀与防护技术为主线”设计教学内容

结合生产生活实际、以实际工程为背景、涂料涂装、腐蚀与防护技术为主线的教学方法改革在多门课程中进行。学生在课堂上了解所学知识的应用背景，了解实际工程中可能遇到的问题，学习应用所学知识、所学技术去解决工程问题，学生了解所学有用，有动力学。

3.4 在教学中坚持以教师为主导，以学生为主体

教师在教学中以学生为主体，去设计、组织、实施和评价教学过程，为学生个性发展提供条件，创造环境，从而引导、激发学生的学习兴趣和求知欲。即重视教法，更重视学法。倡导尊重和激发学生的自主性、自觉性，因人而异，因势利导，培养学生的创新意识、自主思维和综合能力。为他们形成终身学习的能力打下良好的基础。

3.5 企业进课堂

专业连续多年实施“企业进课堂”教学改革。企业工程技术人员与教师共同备课，研究教学内容，并把企业中现存问题在课堂中讲给学生。看到国内产品与国外的差距，激发学生的责任心；问题的研究解决，提高学生应用所学知识解决生产实际问题的能力。以竞赛结课，企业工程师与教师做评委，使学生早日面对竞争，面对企业的需求。“企业进课堂”，学校突破了传统的以学校和课堂为中心的教学形式，把教学活动与生产实践紧密结合，将企业一线的工程技术人才引入课堂，使学生接触到最新最先进的生产环境，并将专业理论知识在生产实践中运用，形成了学校和企业的“双课堂”。

4 结束语

应用化学专业近十年来不断完善人才培养方案，以工程技术为主线，强化学生“腐蚀防护与涂装”的工程实践能力、工程设计能力。以实际工程为背景进行教学方式、方法改革，采用项目式、探究式、讨论式等教学方法教学，提高课堂教学效率，提高学生应用知识解决问题的能力。取得了良好的教学效果。

作者简介：张爱黎（1964-），女，辽宁沈阳人，博士，副教授，研究� 人类社会的发展面临着资源危机的困扰。海洋面积约占全球面积的70%，其中蕴藏着丰富的矿产资源。按照海洋矿产资源形成的海洋环境和分布特征，从滨海浅海至深海大洋分布有：滨海砂矿、石油与天然气、磷钙土、多金属软泥、多金属结核、富钴结壳、热液硫化物以及未来的替代新能源--天然气水合物[1]。海洋中除了丰富的矿产资源外还拥有丰富的生物资源。据统计约有20多万种生物生存在海洋中。可以说海洋资源开发利用的程度和人类对于海洋资源的认识与开发的能力对于人类社会的未来的发展是至关重要的。

人们对于海洋开发与利用的，离不开开发海洋所需要利用的材料。我们将从海洋中提取出来的及专门用于海洋开发的各类特殊材料称之为海洋材料[2]。在海洋资源开发与利用过程中，材料应用的最主要破坏形式就是腐蚀，其中因海洋微生物影起的腐蚀约占海洋材料的70%到80%，每年因此种腐蚀而影起的损失高达上千亿美元[3]。

所谓海洋微生物的腐蚀是指由各种各种微生物的生命活动而造成海洋环境中使用的各种材料的腐蚀过程� 附着于材料表面的微生物膜是诱发材料表面生物性腐蚀的重要因素， 微生物的附着是高度自发过程， 它几乎可以导致所有材料的腐蚀[4]。从微生物腐蚀的机理上去彻底研究材料表面与微生物的相互作用对于提高材料的抗微生物腐蚀的是极其重要的。

2 微生物腐蚀

2.1 微生物腐蚀研究的发展历史

1891年，盖瑞特首次报告了微生物腐蚀的例子[5]。近20年后， 盖恩斯首先发现了微生物腐蚀，他在地下埋设的钢管腐蚀产物中提取出了铁嘉氏杆菌， 并发现有大量的硫的存在， 这表明有腐蚀过程是有硫酸盐还原菌的参与。荷兰学者屈尔等在1934年，提出硫酸盐还原菌参与金属腐蚀中阴极氢去极化的理论，指出了硫酸盐还原菌在金属腐蚀中起到非常重要的作用。1949 年，Butlin 和Vernon给出了这个领域的一些经典的基本概念。后来，剑桥的Postgate系统地研究了硫酸盐还原菌的生理、生态和生化特征及营养需求，奠定了微生物腐蚀的理论基础。20世纪60年代以来，欧洲各国及美国的许多学者都对微生物的腐蚀机理进行了大量的研究。但人们对于微生物腐蚀的认识还仅仅还处于对个别的微生物腐蚀失效事故的描述的阶段。到80年代中期， 随着环境扫描电镜、原子力显微和激光共焦显微等表面分析技术的发展，人们可以测量到生物膜的厚度和组成成份， 使得精确确定微生物和腐蚀之间的空间关� Mansfeld等[6]介绍了各种电化学技术在微生物腐蚀研究中的应用。此外还引进了微生物技术进行微生物腐蚀的研究。微生物腐蚀的研究也从失效事故的表面现象日益发展成为一门多领域的交叉学科。

2.2微生物膜

2.2.1微生物膜的形成过程及其影响因素

研究表明，材料表面浸入海水后，微生物就会迅速附着在上面，几个小时之后就会生成一层生物膜。海水中的微生物以各种形式被运送到固体材料的表面，如在深海环境中，由于海水是相对静止的，这时微生物是以沉积作用接触到固体表面的。此外海洋微生物还会由于洋流的作用，自身的趋化性及布朗运动等方式吸附到材料的表面。付玉斌[7～8]研究了玻片、钢片、防锈漆片、防污漆会由于微生物的群落的生长繁殖在材料表面形成一层由活的和片表面细菌粘膜中异养细菌的组成、数量和菌体形态。结果表明，附着细菌均是运动性很强的带有鞭毛的细菌， 其中鞭毛在细菌附着过程中起着重要作用，此外还会由于微生物种类的不同以及材料表面的性质不同都会对微生物吸附成膜过程产生影响。微生物吸附到材料表面之后，利用金属表面吸附的一层有机分子，催化营养物的生物降解，以获微生物自身繁殖所需的各种养分。无论微生物是以何种方式吸附到材料的表面，最终都会形成由活的死的细胞以及细胞外分泌物（Extracellular polymer substances 简称EPS）所构成的生物膜。不同类型的附着菌种，不同类型的附着菌种互相接近，互相协作，形成混合菌群，最终导致生物膜的逐渐成熟。

2.2.2生物膜的的性质

生物膜是一种凝胶相的物质，其具有较好的亲水性、粘弹性、通透性以及一定的吸附能力。由于细菌高聚物的存在，如丙酮酸或糖醛酸中的荷电基团等的存在，使得生物膜具有离子交换器的性质。在任何情况下，EPS都具有亲水性， 因此生物膜赋于疏水表面以亲水性质，基体的表面性质也就因此发生了变化。生物膜通常具有以下作用和特点：凝胶相的EPS使得微生物在其中生长繁殖的过程中，空间上是靠近于生长表面，各种菌具有固定的微同生现象存在，并且细菌的整个生长过程的空间位置的变换也是比较固定的。这样就使得了覆盖于材料表面的生物膜在垂直和水平方向的基质浓度、pH值、氧浓度、代谢产物的浓度、溶解盐浓度、有机物的浓度及无机物的浓度在空间上的不均分布。各处金属/生物膜的界面电化学参数由此发生了变化，最终导致金属腐蚀速率的加快或减慢和形态的各种变化。

2.3微生物腐蚀机理

不同种类的微生物在生物膜内的代谢类型多种多样， 微生物腐蚀的机理也多种多样， 但归结起来， 微生物腐蚀有以下几种类型： （1）形成氧浓差电池；（2）微生物代谢过程中产生的各种酸（有机酸和无机酸）引起的腐蚀；（3） 局部厌氧环境的形成使得硫酸盐还原菌活性增强，腐蚀增强；（4）微生物活动引起的生物矿化作用[9]。相应地腐蚀机理如下：

2.3.1氧浓差电池的形成

生物膜内的细菌群落由于自身的呼吸和发酵作用，导致生物膜内形成氧气浓度的梯度，除此之外由于微生物膜自身结构的不规则不均匀性，腐蚀产物的局部堆积、EPS基质阻碍了氧向材料表面的扩散等因素都会形成局部的浓度差电池，即氧浓度差电池。菌落区相对于周围无菌群环境， 构成原电池的阳极区，金属发生溶解； 周围无菌富氧区构成原电池的阴极区，发生还原反应， 从而导致腐蚀的发生。

另外一种情况是海藻和光合作用细菌利用光产生氧气，积聚于生物膜内。氧气浓度加大，加速了阴极过程， 也就加快了腐蚀速度。海藻象其它细菌一样， 无论光线强弱， 即使在黑暗中也呼吸， 将O2转化成CO2。局部的呼吸作用/ 光合作用可形成氧浓差电池， 导致局部阴、阳极区的产生[10]

L. Hostis 等采用旋转电极技术分析了金电极上天然海水生物膜内氧扩散动力学[11]，氧浓差存在满足了局部腐蚀。氧浓差存在满足了局部腐蚀的初始条件腐蚀产物及代谢物沉积使局部腐蚀得以发展。

2.3.2 酸的产生

微生物腐蚀酸的产生多指有氧区好氧菌代谢产物无机酸（硫酸和硝酸）和各种有机酸的产生，其中硫氧化菌和硝化细菌是常见的好氧型产酸菌， 在新陈代谢过程中消耗介质中的氧形成硫酸和硝酸。同时，由于这些反应都是好氧反应，因此材料表面也会形成类似铁细菌的氧浓差电池腐蚀， 加速材料腐蚀进程。细菌代谢养份时，有机物会除去代谢过程产生的电子，在好氧菌中， 电子的最终接收者通常是氧， 有机物发酵时大多数异养细菌代谢分泌有机酸。酸的种类和数量依赖于微生物的类型和有效基层分子数。有机酸能可以使腐蚀发生趋势转变。如果酸性代谢物被困在微生物腐蚀的反应界面时，对腐蚀影响将更加明显。

2.3.3硫化物的产生

硫酸盐还原菌（ Sulfate-Reducing Bacteria，SRB） 是一种 广泛存在于土壤、海水、河水、地下管道以及油气井等缺氧环境中的厌氧菌。它能利用金属表面的有机物作为碳源， 并利用细菌生物膜内的氢， 将硫酸盐还原成硫化氢， 从还原反应中获得生存的能量。[12]局部无氧区厌氧菌代谢会生成破坏性极强的硫、硫化物、硫代硫酸盐等物质。关于SRB菌腐蚀研究报道很多，其腐蚀机制早在20世纪30年代Von Wolzogen Kuhr和Vander Vlugt就提出了氢化酶阴极去极化理论。SRB菌所引起的腐蚀是一系列电化学过程， 当形成的硫化物覆盖在钢铁表面时，容易产生小孔腐蚀，并加速金属的局部腐蚀。郑强、李进[13]曾报道过硫酸盐还原菌生物膜下铜合金的腐蚀行为， 发现SRB的存在使电极自腐蚀电位发生剧烈负移， 腐蚀电流密度显著增大， 铜合金发生了严重点蚀。

2.3.4 生物矿化作用

微生物在金属表面沉积无机物，或者选择性的去除金属基体中的合金元素的过程我们称之为生物矿化作用。微生物作用沉积的矿物质在热力学、动力学上都与溶解的物质保持平衡。金属与沉积物间有相互的电子转移过程，这种平衡影响了金属的电位。金属电位的改变可以导致惰性金属腐蚀电位的升高，甚至接近点蚀电位，从而增强了金属对点蚀的敏感性。无机沉积物不仅影响电化学腐蚀的热力过程，同时还改变腐蚀过程和微生物氧化还原反应间的电子转移。生物矿化作用对于微生物的腐蚀影响已�

结语

21世纪是海洋的世纪，世界各国都在积极努力推进自身海洋事业的发展，我国政府更是制定出了我国海洋战略发展的规划。我国在2010年8月26日成功对"蛟龙号"载人潜水器实现了3000米以下实验。中国成为第五个掌握3500米以上大深度载人深潜技术的国家。这无疑是中国科技成果的骄傲，也是我国广大科技工作者的骄傲。但是，面向海洋的进一步发展，我们所面临的挑战也是巨大的，这就要求我们广大的科技工作者为此付出更为艰辛的工作。海洋耐微生物腐蚀材料的研发对于进军海洋事业的发展是十分重要的，只有好的经久耐用的材料才能经得起我们在开发海洋过程中所以面临的各种复杂的海洋环境的挑战，才能让我们在开发海洋的过程中更好的保护我们的美丽的海洋环境，才能真正造福于我们人类自身事业的发展。

参考文献：

[1] 高亚峰 海洋矿产资源及其分布 海洋环境保护 2005

[2] 尹衍升。 海洋材料的微生物附着腐蚀[M]. 北京：科学出版社，2012.

[3] 刘涛。 金属基体超疏水表面的制备及其海洋防污染功能的研究[博士学位论文]. 青岛：中国海洋大学，2009.

[4]Little B，Wagner P， Mansfeld F.An overview of Microbiologically influenced corrosion[J].Electrochemical Acta，1992

[5] Garret J H. The Action of Water on Lead. London： H. K.Lewis.，Ltd 1891.

[6]Mansfeld F，Little B. Electrochemical techniques applied to microbiologically induced corrosion. Corrosion Science，1991.

[7]李会荣，付玉斌，李筠，在不同基质表面微生物粘膜中海洋细菌的数量变化 [J].青岛海洋大学学报， 1999

[8]李会荣，付玉斌， 李筠， 等。 海洋细菌在不同基质表面微生物粘膜中的组成[J].青岛海洋大学学报，2001

[9]涂小华，王修杰。 石油工业中管道的腐蚀与防腐[J]. 江西化工，2006

[10]Little B， Wagner P， Mansfeld F.Microbiologically influenced corrosion of metals and alloys[ J] . Intern. Mater. Revi. ， 1991

[11]L. Host is E， Com pere C， Desloais C. Characterization of bio films formed on gold in natural seawater by oxygen diffusion analysis[ J] . Corrosion， 1997.

[12]陈金龙， 陈思作。 碳钢的微生物腐蚀[ J ]. 建筑技术开发，2005.