深海通常指1000米以下的海洋，占到海洋总面积的3/4，而其中深海沉积物覆盖了地球表层的50%以上。深海及深海沉积物中微生物的生存面临高压，低温或高温、黑暗及低营养水平等几个主要极端环境，长期以来一直被认为是一片“荒芜的生命沙漠”。然而，在深海极端环境条件下却存在着一些绝大多数微生物所不能生长的高温、低温、高酸、高盐或高压等极端环境下生活的微生物。开展深海适冷菌、深海适热菌、深海适压菌等微生物附着条件下的材料腐蚀机制及其防护的研究具有更大的挑战性和创新性。 深海环境下生产设施不仅受到海水温度，压力，氯离子等影响，而且油、气、水多相介质的输送，特别是多相介质中含有H2S/CO2时，会进一步加剧了对管道的氢脆、孔蚀等。复杂的深海环境更加凸显了水下设施选材及腐蚀控制的重要性。目前对生产系统进行腐蚀控制常用的方法是阴极保护或加注缓蚀剂。此外还可对影响生产设施的关键腐蚀因素，如H2S分压，CO2分压，温度，氯离子含量等进行监测，从而预测材料的失效时间。

深海常见腐蚀影响因素汇总

　　1.CO2/H2S因素的影响

　　随着海洋工程开发步伐加快，深海工作站、油气勘探等均向地质条件和物理环境更加复杂的区域发展，一些高H2S和CO2含量高含硫地质环境的区域已成为油气勘探的重点，深海用高强度材料的需求量激增，而其失效寿命越来越受到关注。CO2和H2S是油气管道内最常见，最有害的两种腐蚀管道的物质。单纯的潮湿的H2S主要导致材料的应力开裂，氢脆等破坏，而单纯的CO2与水作用主要形成碳酸，在管道上形成析氢作用，可形成Fe3O4或者FeCO3两种主要腐蚀产物，且两种气体随着pH值的变化导致腐蚀更为严重。两种气体在管道腐蚀过程中存在竞争协同效应，CO2/H2S的分压比决定了腐蚀过程中的控制因素，对管道均会产生严重破坏，所以对这两种酸性气体的监测和控制，有利于管道的长久使用。

　　国内外钻井工程中腐蚀研究主要集中在CO2、H2S和CO2/H2S的腐蚀与防护方面,防腐蚀措施主要包括选材、控制钻井液、防腐层、电化学保护等，这些防腐措施都有一定的缺陷。由于应力腐蚀破裂的威胁，许多深海探测用高强度材料不得不全部采用钛合金以满足要求，但由于资源和成本因素，不可能大量采用钛合金。H2S 对金属的腐蚀主要为硫化氢应力腐蚀(SSC)和氢诱导开裂(HIC)，其破坏敏感度是随H2S浓度增加而增加，在饱和湿H2S中达最大值。

　　2.阳光的影响

　　阳光通常不直接参与材料腐蚀过程，主要通过影响海生物的生长起作用。清澈干净的海水中，用光敏设备可在200 m深度探测到阳光。由于吸收和散射引起衰减，20 m以下就没有可利用的阳光了，也就是说，那些需要阳光才能生长的海生物在20 m以下不能生存。同时，没有阳光也就是没有紫外线，那么所有在阳光下不能使用的保护涂层和合成橡胶都可使用。

　　3.温度和压力的影响

　　温度不仅会直接影响到材料的腐蚀行为，对其他影响腐蚀的因素也有一定的作用，如：温度上升，氧的溶解度会降低，海生物活性增加，钙质水垢更易沉积到金属表面。温度在海面下最初300 m时下降速度很快，再向下到1000 m温度下降速度减小。低于这个深度温度几乎恒定在冰点上下几度范围内。在4000 m深水层，不同海洋的温度分布趋于均匀，整个大洋的水温差不过3℃左右。底层的水温主要受南极底层水的影响，其性质极为均匀，约为0 ℃左右。

　　静水压力每下降100 m压力增加1 MPa。这只是在海水温度、盐度和海水密度不变时成立。实际上在不同海域这些因素变化程度是不同的。如果需要知道某处的确切压力，必须实际测量或根据温度和盐度梯度的详细数据计算。

　　4.含氧量的影响

　　海水溶氧量范围一般为0-9mL/L。通常表层海水含氧量为饱和或接近饱和;300～1000 m深度海水含氧量相对较低;1000 m以下海水含氧量增加，一直到海底达到相对较高的水平。中间含氧量相对较低的范围称为最小含氧区，这可归因于从海面下沉的腐烂微生物消耗了氧气。北太平洋的最小含氧区是世界上最大的无氧水体。1000m以上含氧量最高为0.25 L。在一些海沟或其他区域，海底海水几乎不含氧而成为还原环境。一些深海区域由于可以得到含氧丰富的海流的补充，例如南极溶化的富含氧的冷水，其含氧量可以达到表层海水的水平。

　　5.洋流速度

　　通常海洋深层和近海底的洋流要比表面洋流缓慢。根据美海军测试表明，百慕大附近350 m深洋流速度为50-60 m/s。深海洋流中浮球的不确定漂移表明洋流的方向和速度也是变化较大的。

　　6.海生物污损

　　试验表明严重海生物污损范围为从海而到180 m深处。180～1200 m为轻度，1200m以下被认为非常轻微。除上述基本的海水腐蚀因素外，有可能对腐蚀造成影响的其他因素是静态水压、沉降速度、海底沉降物的性质以及厌氧菌产生的硫化氢等。

　　深海的腐蚀因素众多，如温度、压力、pH值、化学成分、流速、氯化物、生物环境等等，这些参数都会对材料的腐蚀产生影响。

　　参考文献：郭为民，李文军，陈光章.材料深海环境腐蚀试验.装备环境工程,2006.
 

责任编辑：田双

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