管線鋼為碳含量不超過0.09%的低碳或超低碳合金鋼，具有高強度、高韌性和良好的焊接性，主要用于油氣生產中。

發展初期，管線鋼主要以碳、錳型碳素鋼作為首選鋼級，且對鋼中各化學成分的含量沒有明確要求。

直至20世紀60年代，隨著石油、天然氣等輸送量的增加，需增大其管道的管徑和壓力，低合金高強鋼(HLSA)才開始被作為管道材料使用。

70年代，美國石油組織突破了傳統管線鋼的用材觀念，提出以X56、X60和X65等高強鋼作為管材。

1985年，歐洲鋼管公司研發了X80高強度鋼，并規定了該鋼種的具體化學成分和含量。由于該鋼種的強度、焊接性等性能表現突出，加拿大、美國、德國和俄羅斯等國家紛紛跟進研究，至今國外用X80鋼建設的管道長度已超過8000 km。

2000年起，我國開始開發X80鋼，并在2005年西部大開發戰略中的“西氣東輸”項目中首次使用該鋼種，隨后在陜京四線、中俄東線等管道項目中也使用了該鋼種，目前我國在役管線中使用X80鋼的管線已超過17000 km。

石油、天然氣等化石燃料管線的輸送區域跨度大，各地區土壤、水質和氣候等環境差異巨大，使X80鋼在不同區域發生了不同程度的腐蝕，縮短了其服役壽命，也給生態環境和社會經濟都帶來了負面影響。

因此，針對X80鋼腐蝕和防腐措施開展了大量研究。Web of Science數據庫和中國知網數據庫顯示，關于這方面的研究文獻以每年22%和36%的速率增長。

X80鋼在不同環境中的腐蝕

自1985年歐洲鋼管公司研發出X80鋼并將其應用到Ruhr Gas/Megal Ⅱ項目中已有35年，期間X80鋼的成分和性能得到了不斷改進和完善，時至今日，X80鋼仍被作為首選的管線鋼材料。在服役過程中，X80鋼不可避免地發生腐蝕，且環境不同其腐蝕行為也相應變化。

1 在土壤中的腐蝕

石油和天然氣輸送管線往往需要跨越不同地區，而各地區土壤條件不盡相同，這會導致服役X80管線鋼發生不同形式的土壤腐蝕。因此，人們在不同的土壤環境中對X80鋼的腐蝕行為開展了研究。

張秋利等發現，隨著土壤環境中HCO3-含量的減小，X80鋼過度鈍化區的陽極峰數量由2個減少為1個，腐蝕速率降低，向含0.5 mol/L HCO3-的腐蝕介質中加入Na2CO3后，腐蝕速率無變化。

謝飛等根據庫爾勒土壤的物化性質配制了模擬土壤溶液，采用電化學阻抗技術對不同pH環境中X80鋼焊接接頭的腐蝕進行研究。他們發現，當pH為10.5時，腐蝕生成的產物膜對焊接接頭起到保護作用，降低了腐蝕速率；當pH為6.5時，腐蝕生成的產物膜被破壞，使Cl-可進入腐蝕坑與H+結合生成HCl，腐蝕環境惡化。

張康南等以沈陽草甸土為腐蝕介質，在外加磁場下研究了X80鋼的腐蝕行為。結果發現：腐蝕速率隨磁場強度的增大而加快；在加入磁場初始階段，出現腐蝕產物FeO(OH)，加大磁場強度，FeO(OH)增多，磁場強度為20 mT時，腐蝕速率進一步加快。

王敬等根據榆林段土壤配制模擬溶液，通過失重法等手段探究了各種離子含量對X80鋼腐蝕行為的影響。結果表明：當Cl-和CO3-含量過高或過低時，腐蝕速率均比較低，當Cl-濃度為3.08 mol/L、CO3-濃度為5.00 mol/L時，腐蝕速率達到最大值；SO42-含量增多會引起硫酸鹽還原菌（SRB）的過盛繁殖，腐蝕速率加快；而Ca2+、Mg2+含量增多，會使腐蝕速率先減小后增大，當Ca2+和Mg2+質量分數分別為0.98%和2.5%時，腐蝕速率最小。

LI等根據北京陽坊土壤的物化性質配制了相應的模擬土壤溶液，研究了乳酸發酵短桿菌對X80管線鋼的腐蝕。結果表明，該菌能夠覆蓋整個基體表面，使鋼材發生點蝕，基體腐蝕后的產物有FeSO4、Fe2O3和FeO(OH)。

WU等采用電化學阻抗譜、X射線光電子能譜等方法研究了彈性應力和硫酸鹽還原菌活性對X80鋼在土壤中腐蝕的單獨作用和協同作用。結果表明：彈性應力和硫酸鹽還原菌活性對鋼腐蝕均有促進作用；在微生物介質中，彈性應力不會直接導致腐蝕坑的出現，但會增加腐蝕產物膜的孔隙率，降低其對鋼材的保護作用，導致腐蝕加快。

綜上所述，雖然關于X80鋼在土壤中腐蝕的研究較為充分和全面，但是大多數試驗采用的腐蝕介質是根據土壤成分配制的模擬土壤溶液，以實地土壤為腐蝕介質的研究較少。為了更加貼合實際，有必要加強在試驗中采用實地土壤進行研究。

2 在海水中的腐蝕

近年，海洋石油得到有效的開發，使得人類可利用的化石燃料得到補充。在海洋中輸送海洋石油的管線鋼以X80鋼為主，因此諸多學者對X80鋼在海水中的腐蝕開展了研究。

牛寅竹等分析了X80鋼焊接結構各部位在海水中的腐蝕行為。結果表明：熱影響區腐蝕最為嚴重，焊縫中含有的C、Nb等元素導致其組織較母材粗大，晶界數量減小，同時耐蝕元素Ni、Al等含量較多，因此焊縫的腐蝕速率較小；溫度升高后，焊縫生成了致密的腐蝕產物并附著于表面，對腐蝕起到了抑制作用。

王子豪等以質量分數為3.5%的NaCl溶液模擬海水，并通過調節溫度和壓力等參數改變腐蝕介質環境（淺海、深海區域），分析了不同Nb含量時X80鋼的腐蝕行為。他們發現，X80鋼在深海區域高壓環境中的腐蝕速率要遠低于在淺海區域低壓環境中的腐蝕速率，且Nb元素可以改善鋼材組織的均勻程度，提高鋼的耐蝕性。

舒韻等在3.5% NaCl模擬海水中加入5% SRB，研究了海水中X80鋼表面生物膜特性及其腐蝕行為。結果表明，SRB附著初期，胞外聚合物能夠對X80鋼腐蝕起到一定的抑制作用，生物膜形成后，SRB呼吸代謝等行為卻加劇了鋼腐蝕；與無菌試驗組數據對比可知，含SRB試驗組的腐蝕速率是無菌試驗組腐蝕速率的10倍左右。

KHAN等在含鹽生桿菌海水中對X80鋼的腐蝕行為進行了研究，結果發現：與無菌群海水相比，X80鋼在含鹽生桿菌海水中的腐蝕電流密度小，耐腐蝕性高。

從前人的研究中發現，不同結構的X80鋼在不同深度海水中的腐蝕行為差異很大，在淺海區域X80鋼相對更易發生腐蝕，所以應加強對處于淺海區域服役管線的腐蝕防護處理。同時，海水中不同微生物對鋼的腐蝕影響有利有弊，為了更好地對X80鋼進行防護，應加強有害微生物對其腐蝕機理的研究。

3 在酸雨中的腐蝕

近些年，隨著我國工業的迅速發展，由SO2、NO2排放過多導致的酸雨現象頻現，這對生態環境和社會經濟都造成了不利影響。在服役期間，酸雨侵害會加劇作為石油輸送管線主要材料的X80鋼的腐蝕程度，但目前關于酸雨對X80管線鋼影響的報道不多。

王戰輝等研究發現，隨著pH的增大和試驗時間的延長，X80鋼在酸雨中的自腐蝕電流逐漸減小，耐腐蝕性能提高；同時隨著腐蝕介質中SO42-、Cl-和NO3-含量的增加，腐蝕速率提高。

王帥星等以經過酸雨作用后的紅壤為腐蝕介質，研究了X80鋼的腐蝕行為。結果表明：在含水率為15%～37%酸雨紅壤中，隨著含水率的增加，X80鋼的腐蝕狀態由局部腐蝕向全面腐蝕發展，當紅壤含水率達飽和時（37%），X80鋼的腐蝕狀態呈潰瘍狀；含水率為15%時，腐蝕產物有Fe3O4和γ-FeO(OH)，含水率為25%時，腐蝕產物中新增了少量Fe2O3和CaCO3，含水率為37%時，腐蝕產物主要為γ-FeO(OH)。

酸雨會降低土壤pH，增加土壤濕度，且酸雨中含有大量的SO42-、Cl-和NO3-，這些因素均會導致X80鋼腐蝕加劇。目前，酸雨現象仍普遍存在，尤其在我國南方地區，所以關于酸雨對X80鋼腐蝕影響的研究仍應得到關注。

4 在油田采出水中的腐蝕

作為石油管線的首選鋼，X80鋼的腐蝕行為同時受到管線外環境和內環境的影響，管線內輸送的油田采出水成分不同會導致內腐蝕環境發生變化，因此油田采出水同樣對鋼材的腐蝕行為有著重要影響。

張驍勇等采用了失重法針對X80鋼在油田采出水中的腐蝕行為進行了評估，結果表明：隨著采出水中含水率和CO2分壓增大，X80鋼的腐蝕速率加快，當CO2分壓為2.5 MPa時，腐蝕速率達到峰值，而當CO2分壓一定時，總壓對腐蝕速率的影響不明顯。

張萌等研究發現，隨著油田混合物礦化度的減小，X80鋼的腐蝕速率增大，腐蝕產物膜厚度變薄，當礦化度達到20 g/L時，X80鋼的腐蝕速率達到最快。

呂亞林等通過電化學手段在含有鐵氧化菌的油田采出水中研究了X80鋼的腐蝕行為。結果表明：前期階段，在有微生物和無微生物的介質中X80鋼的腐蝕速率均下降；后期階段，X80鋼在兩種介質中的腐蝕速率均開始上升，但在含有微生物的介質中腐蝕速率要遠高于無微生物介質中，并且在含有微生物的介質中，鐵氧化菌形成的生物膜比較疏松。

LIU等針對CO2飽和油田采出水中SRB生物膜對X80鋼腐蝕的影響進行了研究。結果表明：X80鋼的腐蝕速率隨SRB生物膜培養時間的延長而加快；當存在SRB生物膜時，X80鋼腐蝕主要為CO2腐蝕和SRB誘導的微生物腐蝕，當SRB生物膜失活后，X80鋼腐蝕主要為CO2腐蝕，SRB不再對X80鋼腐蝕產生影響。

油田采出水中CO2分壓、含水率、礦化度和微生物等均會對X80鋼腐蝕產生不利的影響，但在輸送過程中無法對油田采出水進行處理，所以只能從鋼管內表面防腐蝕措施方面著手降低油田采出水對X80鋼的腐蝕。

5 在其他環境中的腐蝕

X80鋼用途廣泛，其腐蝕影響因素也較多，除了上述幾種腐蝕環境外，在天然氣凝析液、雪水等環境中X80鋼也會發生腐蝕，以下對X80鋼在其他環境中的腐蝕行為進行了總結和分析：

黃珊等以撫順實地采集的雪水、雨水和土壤作為腐蝕介質，利用動電位極化法等手段探究了X80鋼在這3種腐蝕介質中的腐蝕行為。結果表明：在雪水中，X80鋼的耐腐蝕性能最好，其次是在雨水中，在土壤中的耐腐蝕性能最差；同時，在同種腐蝕介質中，母材的耐腐蝕性能不及焊縫的耐腐蝕性能。

陳芳等配制了含5.0% NaCl和0.5% HAc的溶液用來模擬天然氣凝析液，通過電化學測試和正交試驗等手段研究了HAc、Cl-、乙二醇（MEG）等物質的含量和溫度對X80鋼在天然氣凝析液中腐蝕行為的影響。他們發現，HAc對其影響最深，其次是溫度，隨著溫度和HAc含量的上升，X80鋼的腐蝕加劇；Cl-含量和MEG含量對X80鋼腐蝕的影響較小，但Cl-含量的影響程度要大于MEG含量的影響程度；X80鋼腐蝕后的產物為FeCO3和Fe(Ac)2，Fe(Ac)2結構疏松，致密性差，不足以對基體起到保護作用。

相對于土壤、油田采出水等環境，X80鋼在雪水、天然氣等環境中腐蝕的研究報道較少。鑒于X80鋼在天然氣輸送上發揮著重要作用，應重視其在這些環境中的腐蝕研究。

結語

目前，X80鋼在土壤、海洋和油田采出水中的腐蝕行為研究較為全面，在酸雨、雪水和天然氣凝析液等環境中的報道較少，同時研究中的腐蝕介質多以配制的模擬溶液為主，沒有充分考慮到實地腐蝕介質的復雜條件，用實地腐蝕介質進行研究的案例寥寥無幾。因此，一方面，要加強在酸雨、雪水和天然氣凝析液等環境中X80鋼的腐蝕行為研究；另一方面，在腐蝕介質上要充分考慮實地腐蝕介質的情況。