FPSO的腐蝕與防護

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

FPSO的腐蝕與防護

呂建偉 李 妍 張國慶 余直霞

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

FPSO處于惡劣的海洋環(huán)境中，無論是船體還是上部模塊腐蝕都非常嚴重。針對不同的腐蝕環(huán)境采取不同的腐蝕防護措施。對于FPSO船體的防腐措施一般是船體水線以下外表面采用涂層聯(lián)合陰極保護，水線以上外表面采用涂層防護。對于FPSO上部模塊的防腐措施主要包括材料選用、涂料保護以及容器內部的陰極保護。幾種防腐措施聯(lián)合使用，效果最佳。

FPSO 船體 上部模塊 腐蝕環(huán)境 防腐措施

0 前言

FPSO(Floating Production Storage and Offloading)，即浮式儲油卸油裝置，可對原油進行初步加工并儲存，被稱為"海上石油工廠"。

FPSO是對開采的石油進行油氣分離、處理含油污水、動力發(fā)電、供熱、原油產品的儲存和運輸，集人員居住與生產指揮系統(tǒng)于一體的綜合性的大型海上石油生產基地。FPSO系統(tǒng)作為海上油氣生產設施，主要由系泊系統(tǒng)、載體系統(tǒng)、生產工藝系統(tǒng)及外輸系統(tǒng)組成，涵蓋了數十個子系統(tǒng)。作為集油氣生產、儲存及外輸功能于一身的FPSO具有高風險、高技術、高附加值、高投入、高回報的綜合性海洋工程特點。與其他形式石油生產平臺相比，FPSO具有抗風浪能力強、適應水深范圍廣、儲/卸油能力大，以及可轉移、重復使用的優(yōu)點，廣泛適合于遠離海岸的深海、淺海海域及邊際油田的開發(fā)，已成為海上油氣田開發(fā)的主流生產方式，圖1為海洋石油113FPSO。

圖1 海洋石油113 FPSO

1 FPSO船體的腐蝕與防護

海洋是一個極為嚴酷的腐蝕環(huán)境。影響海水腐蝕的因素主要有鹽類及濃度、PH值、含氧量、溫度、流速、海生物等。其中海水腐蝕主要為電化學腐蝕，海水腐蝕的陽極極化阻滯對大多數金屬(鐵、鋼、鑄鐵、鋅等)都很小，因而腐蝕速度相當大。海水氯離子含量很高，氯離子破壞鈍化膜，因此大多數金屬在海水中不能建立鈍態(tài)，在海水中由于鈍化的局部破壞，很容易發(fā)生空隙和縫隙腐蝕等局部腐蝕。海水電導率很大，因此異種金屬接觸能造成的顯著的電偶腐蝕。其作用強烈，作用范圍大。

FPSO的船體長期處于有鹽霧、潮氣和海水等環(huán)境中，受到周圍介質的作用而產生劇烈的電化學腐蝕，所以結構腐蝕是非常嚴重的。腐蝕降低了結構材料的力學性能，縮短使用壽命，而FPSO遠離海岸不能像船舶那樣定期進塢維修、保養(yǎng)，所以業(yè)主對FPSO船體的防腐措施很關注，要求嚴格控制防腐設計以及施工。

目前FPSO船體防腐措施與常規(guī)船舶的基本相同，主要是涂層(鋼材表面經噴砂后，涂車間底漆、底漆、中間漆和面漆)和陰極保護(外加電流和犧牲陽極)的防護措施。一般是船體水線以下外表面采用聯(lián)合防護，水線以上外表面采用涂層防護。壓載水艙內采用聯(lián)合防護，陰極保護設計中要特別注意保護電流密度[1]。電流密度的選取一定要真實有效，根據保護電流密度以及保護面積算出需求電流量。犧牲陽極采用AL基犧牲陽極，陽極成分、陽極的形狀尺寸以及陽極的安裝形式可參考GB相關標準。

2 FPSO上部模塊的腐蝕與防護

FPSO上部模塊處于大氣環(huán)境中，屬于大氣腐蝕。海洋大氣是指在海平面以上由于海水的蒸發(fā)，形成含有大量鹽分的大氣環(huán)境。此種大氣中鹽霧含量較高，對金屬有很強的腐蝕作用。海洋大氣中相對濕度較大，空氣中所含雜質對大氣腐蝕影響很大，海洋大氣中富含大量的海鹽粒子，這些鹽粒子雜質溶于鋼鐵表面的水膜中，使這層水膜變?yōu)楦g性很強的電解質，加速了腐蝕的進行，與干凈大氣的冷凝水膜比，被海霧周期飽和的空氣能使鋼的腐蝕速度增加8倍[2]。

FPSO上部模塊的防腐措施主要包括材料選用、涂料保護、以及犧牲陽極保護。

對于FPSO上部模塊的鋼結構，主要采用涂料防護。通過表面處理達到Sa2.5或Sa3后，涂裝底漆、中間漆、面漆。一般情況下，底漆采用富鋅底漆，漆膜中鋅粉相互接觸并與金屬面接觸而導電，在腐蝕環(huán)境中對鋼鐵起犧牲陽極的陰極保護作用。中間漆采用云母氧化鐵中間漆，起防腐作用。面漆采用聚氨酯面漆，裝飾性好，不易粉化。通常情況下，涂裝系統(tǒng)的干膜厚度在300微米以上，效果良好。

對于FPSO上部模塊的工藝管線，要求根據管線內介質的溫度、壓力、流量、Co2含量等等計算出管線的腐蝕量，根據腐蝕量來確定管線材質。一般情況下，腐蝕比較輕的管線采用碳鋼加腐蝕余量，腐蝕比較嚴重的管線采用316LSS或雙相不銹鋼，海水管線以及消防管線采用銅鎳合金或玻璃鋼等材料。碳鋼管線以及室外的不銹鋼管線需要全部涂裝。

對于FPSO上部模塊的設備，設備外表面采用涂料防腐，根據設備是否保溫確定涂料的種類。一般情況下不保溫設備外表面采用環(huán)氧富鋅+環(huán)氧云鐵中間漆+聚氨酯面漆，保溫設備外表面采用2道浸水級別的酚醛環(huán)氧樹脂涂料。對于油罐、生產用水罐、污水罐、海水罐、柴油罐的內表面采用雙組份無溶劑酚醛環(huán)氧涂料。如果設備內的介質腐蝕性比較強，如原油分離器，設備內部防腐可以考慮內襯不銹鋼或涂裝金屬陶瓷涂料。部分設備內部除了涂裝以外，根據介質特征還需考慮陰極保護，如開排罐等，聯(lián)合防腐能起到取長補短的作用。

3 結語

綜上所述，FPSO的防腐對其運行的安全性與可靠性起著至關重要的作用，不可輕視。FPSO的防腐不僅僅是單一的防腐形式，需要將幾種防腐形式聯(lián)合起來，這樣才能達到最優(yōu)的防腐效果，從而保證FPSO在漫長的服役周期內正常運行。

[1] 趙耕賢. FPSO設計綜述[J]. 中國海洋平臺, 2006, 21(1): 1-5.

[2] 朱惠斌, 黃燕萍.海洋大氣環(huán)境中鋼鐵表面的防腐蝕[J]. 全面腐蝕控制, 2003, 17(4): 26-29.

The Corrosion and Protection of FPSO

LV Jian-wei, LI Yan, ZHANG Guo-qing, YU Zhi-xia
(Offshore Oil Engineering Co., Ltd., Tianjin 300452, China)

FPSO works in harsh marine environments, the corrosion are very serious whether the hull or topside. Different measures will be adopted against different corrosive environments. For the hull of FPSO, the outer surface of the hull below the waterline to be protected by cathodic protection combining with coating, the outer surface of the hull above the waterline to be protected by coating. For the topside modules of FPSO, corrosion measures include material selection, paint protection and cathodic protection for inner surface of vessels. Several anti-corrosion measures used together will reach the best results.

FPSO; hull; topside modules; corrosive environments; measure of corrosion control

TE988

A

1008-7818(2014)01-0042-02

呂建偉 (1982－) ，女，河北黃驊人，碩士，防腐工程師，主要研究海洋防腐與材料選擇。