由于中國西部地區天然氣田產生的天然氣中二氧化碳（CO2）和氯化物含量高，高性能雙相不銹鋼（SS）（UNS S31083）被選為該區域的集氣和輸送管道。雖然UNS S31083雙相不銹鋼在以前的研究中顯示出優良的氯化物和CO2 耐受性，但是對于中國的雅丹地貌的強腐蝕性土壤沒有研究歷史。

    為了填補這個缺口，我們使用54個試樣在一年間隔后分批埋藏和挖掘，并進行重量損失試樣測試，評價重量損失，腐蝕形態和計算的腐蝕速率。結果表明，UNS S31083雙相不銹鋼即使在三年的埋藏后僅發生輕微的腐蝕； 并且不需要對埋藏在該區域中的管道采用額外的陰極保護。

    在中國西部在氣田中產生的天然氣含有高濃度的二氧化碳（CO2 ）和氯化物，產生的氣體是高度腐蝕性的，二氧化碳含量高達0.72％，氯離子含量高達10,677mg / L，溶解氣體含量高達2,206mg / L，地層水的pH范圍為5.91至7.23，這種環境對管道的內部腐蝕保護提出了巨大的挑戰。

    此外，該地區的土壤環境被歸在高度腐蝕性這一類，這個氣田位于雅丹地貌的中國西部深處，由幾十萬年的風蝕形成。這里的地球表面主要被礫石覆蓋，幾乎沒有植被，可溶性鹽含量為0.35?6.08％，土壤電阻率為5.15?15.08Ω·m。當天然氣管道被埋藏在這個雅丹土壤中時，侵蝕性內部條件和外部腐蝕環境對安全操作提出了巨大的挑戰。

    考慮到所有這些因素，連同這種高產氣田的關鍵重要性，材料選擇證明使用耐腐蝕合金是合理的。在工程設計階段，選擇雙相不銹鋼（SS）以抵抗氯化物和二氧化碳腐蝕。然后選擇AVESTA SAF 2205?（UNS S31083）用于該氣田中幾乎所有的氣體收集傳輸干線管道。 UNS S31083雙相不銹鋼是第二代新型雙相不銹鋼，含有氮以及22％Cr，3％Mo和7％Ni。固溶處理后，鐵素體和奧氏體的比例幾乎相等。其組成和微觀結構決定了其優異的機械性能和耐幾種類型的腐蝕：均勻，點蝕，縫隙和應力腐蝕開裂（SCC）。

    研究了UNS S31083雙相不銹鋼在具有二氧化碳，水和氯化物的腐蝕性條件下的分析，并在中國國內研究機構進行了相關實驗。1-4所有結果都得出結論，UNS S31083表現出優越的耐氯化物和二氧化碳性能；然而，關于該合金在高腐蝕性的雅丹土壤中埋置時的外部耐腐蝕性，尚未發現先前的研究。

    重量損失試樣測試

    為了研究UNS S31083雙相不銹鋼在雅丹土壤中的腐蝕行為并確定金屬的陰極保護（CP）要求，按照中國標準SY / T0029-2012.5進行了減重試樣測試。54個UNS S31083試樣埋在雅丹土壤中，深度為1.5m。裸露的試樣在沒有和具有犧牲陽極CP的情況下被掩埋。

    在一年，兩年和三年后分批開采試樣。對每批進行實驗室測試和分析以確定腐蝕形態，腐蝕產物的組成和基于重量損失的腐蝕速率。

    對于每批開采的試樣，用砂，顆粒和其它材料覆蓋試樣表面； 然而，在用去離子水進行表面清潔后，54個試片中僅有5個仍然附著灰白色材料（圖1）。 其余的試樣具有明亮的金屬表面，沒有附著可見的腐蝕產物，沒有可見的腐蝕跡象。值得注意的是，在基底中具有劃痕的試樣的腐蝕基本上與沒有劃痕的那些相同。圖2示出了在鈍化膜被破壞的沿著切割線的局部區域中沒有可見腐蝕的刮擦試樣。這可能是由于UNS S31083高性能雙相不銹鋼的強自鈍性能力。盡管表面鈍化膜的破壞，這種材料能夠自修復，從而防止腐蝕發展。

    圖1：表面清潔后灰白色表面材料留在試樣No. 022表面。

    圖2： 樣品067（表面有劃痕）經過三年的掩埋后依然光潔。

    利用掃描電子顯微鏡（SEM）（JSM-5600LV掃描電子顯微鏡，JEOL有限公司）和能譜分析來檢查在試樣No.7上形成的灰白色表面材料。分析結果顯示，表面材料主要由Ca，O，C和Si以及一些其它元素組成。同時，未表明Cr，Mo和Ni的存在，這證實了UNS S31083在組成上沒有經歷任何可區分的，腐蝕誘導的變化。

    對試樣表面形成的灰白色材料進一步使用x射線衍射儀（XRD-6100x射線衍射儀，Shimadzu Corp.）進行測試。結果顯示產物主要是碳酸鈣（CaCO3）和二氧化硅（SiO2）。能譜分析或X射線衍射（XRD）分析均未給出所附材料組成中Cr，Ni，Mo或N的任何跡象。 XRD結果與能譜分析結果一致，這證實在這些試樣上沒有發生腐蝕。

    通過研究了UNS S31083高性能雙相不銹鋼在雅丹土壤中的腐蝕行為，以確定基于重量損失試樣的CP的必要性。將試件埋在雅丹土壤中，每隔一年進行分批挖掘檢查。將挖掘的試樣清潔并稱重以量化重量損失。分析附著的材料以表征任何腐蝕。

    對54個埋入的試樣的測試我們最終可以得出以下結論：

    盡管有高腐蝕性的雅丹土壤環境，UNS S31083雙相不銹鋼試樣在三年后才被輕微腐蝕。計算的平均腐蝕速率約為0.000至0.001mm / y，表明該合金具有優異的抗土壤腐蝕性。并且在他們的表面有劃痕的試樣看起來和沒有劃痕的幾乎相同。這種在保護表面層已被破壞的情況下沒有腐蝕的現象可以通過該雙相SS合金的自修復能力來解釋。

    使用鋅或鎂犧牲陽極，沒有和有CP的試樣之間沒有可辨別的差異。因此，不需要為埋藏在該區域的侵蝕性土壤中的UNS S31083管道調整附加的CP。

    根據三年的54個試樣的測試結果顯示，在雅丹土壤環境中選擇UNS S31083高性能雙相不銹鋼用于采氣管道和輸氣管道是十分合理的。