海洋平臺(tái)設(shè)施腐蝕分析與對(duì)策

鄭路 馬長江 鄭天為

（中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司 天津 300457）

海洋平臺(tái)設(shè)施腐蝕分析與對(duì)策

鄭路 馬長江 鄭天為

（中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司 天津 300457）

本文通過作者多年的海上設(shè)施防腐經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)海上設(shè)施的腐蝕狀況，從整體上歸納分析總結(jié)了海洋腐蝕的主要原因，并針對(duì)每種原因作出相應(yīng)解決對(duì)策。

海洋腐蝕；人為因素；環(huán)境因素

1 前言

通過腐蝕造成的損害危及著海上平臺(tái)設(shè)施和設(shè)備的正常、安全使用，因?yàn)檫@些造成的經(jīng)濟(jì)損失和事故隱患后果非常嚴(yán)重，海上設(shè)施的操作者和管理者都在努力尋找一種能夠科學(xué)并且合理解決海上設(shè)施與設(shè)備的腐蝕問題的方法和依據(jù)。

2 對(duì)海上平臺(tái)各項(xiàng)設(shè)施的腐蝕情況的分析及對(duì)策

通過對(duì)海上平臺(tái)設(shè)施、海上平臺(tái)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)勘查，發(fā)現(xiàn)存在很多腐蝕問題。本文將調(diào)查研究所接觸到的事例分析歸納為三個(gè)方面：

（1）人為因素。工程設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、材料選購、維護(hù)管理；（2）環(huán)境因素。海霧積鹽、局部濕熱、高溫高壓、沖擊磨蝕、細(xì)菌作用，設(shè)備承受壓力；（3）腐蝕類型。均勻腐蝕、點(diǎn)蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、焊接與應(yīng)力腐蝕、細(xì)菌腐蝕。綜合分析發(fā)現(xiàn)的各種腐蝕問題，可以得到如下結(jié)論：

2.1 人為因素

海水主管、生產(chǎn)水主管、重要設(shè)備等一切容易發(fā)生腐蝕而不宜停機(jī)檢修補(bǔ)漏的關(guān)鍵部分，均需增設(shè)旁路和支管等備用管線，以供搶修時(shí)臨時(shí)應(yīng)急之用，從設(shè)計(jì)開始就統(tǒng)一考慮腐蝕問題[2]；在設(shè)備的選型上應(yīng)從設(shè)備及設(shè)施的全壽命周期考慮其價(jià)值，而不是一味的追求價(jià)低者得；海上設(shè)施很多防腐、清洗等工作都是不定期的外委實(shí)施，加強(qiáng)對(duì)施工隊(duì)伍和人員的控制，嚴(yán)格把關(guān)施工質(zhì)量；加強(qiáng)設(shè)備和設(shè)施的維護(hù)管理，針對(duì)設(shè)備腐蝕的維護(hù)管理需要明確分工和專工負(fù)責(zé)制。

2.2 環(huán)境因素

加強(qiáng)日常的腐蝕巡檢，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決，同時(shí)注意沉積鹽以及海洋生物的腐蝕影響[3]；現(xiàn)實(shí)情況下對(duì)于高壓高溫環(huán)境中的防蝕對(duì)策，首先應(yīng)從選材入手,注意材料和性能的配合，特別注意墊圈、密封材料和填料函的選擇，其次是嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)，杜絕跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，另外采取有效的防腐蝕措施；防止和減輕沖擊磨蝕的措施主要是設(shè)計(jì)與施工中盡量避免導(dǎo)致湍流的因素，減少流路中的障礙和突變；控制液體中的顆粒物和氣泡含量，采用抗沖擊侵害性能較好的材料和襯層；增加液壓或充氣緩解；涂覆緩沖防護(hù)襯里。

2.3 腐蝕類型

2.3.1 均勻腐蝕

腐蝕反應(yīng)在金屬表面上并且呈普遍發(fā)生狀態(tài)的稱為均勻腐蝕，腐蝕速度可以用重量減小、壁厚變薄來客觀度量的一種常見腐蝕形態(tài)。均勻腐蝕的產(chǎn)物和已經(jīng)破損了的涂層產(chǎn)生的殘積覆蓋更加容易誘發(fā)局部腐蝕，局部腐蝕雖然從材料的重量來看微不足道，但其危害性要比均勻腐蝕大的多。除銹刷漆是防止和減輕均勻腐蝕以及局部腐蝕的有效措施，并且具有美化裝飾作用。

2.3.2 點(diǎn)（坑）蝕

點(diǎn)蝕業(yè)被稱為小孔腐蝕，是典型的局部腐蝕情況之一。金屬材料被暴露在海洋大氣中，雖然表面上的積鹽、落塵和污染物質(zhì)是誘發(fā)點(diǎn)（坑）蝕的外因，但是金屬材料內(nèi)部組織和表面狀態(tài)的不均勻性則是產(chǎn)生點(diǎn)（坑）蝕的內(nèi)因。為了有效防止和減輕點(diǎn)蝕，首先應(yīng)當(dāng)選用適當(dāng)?shù)哪臀g材料和保護(hù)膜層，而且注意合理的表面設(shè)計(jì)與壁厚裕量。鋼鐵表面噴、浸鋁或鋅等陽極性涂層，保持金屬表面平滑干凈，排除產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕的各種因素，都是控制點(diǎn)蝕的有效措施。使用緩蝕劑時(shí)除非它能完全抑制腐蝕，否則反而會(huì)加劇點(diǎn)蝕。

2.3.3 縫隙腐蝕

縫隙腐蝕指的是腐蝕介質(zhì)中的金屬材料的隱蔽部位以及縫隙等部位產(chǎn)生的局部腐蝕。當(dāng)金屬物質(zhì)與非金屬物質(zhì)之間存在縫隙時(shí)，周圍的氧濃度及電解質(zhì)溶液組成存在一定的差別，并且還有一定的自催化作用。由此形成活化－鈍化電池或氧濃差電池后更加加速縫隙內(nèi)部的腐蝕。為了解決縫隙腐蝕的問題，合理的設(shè)計(jì)方案與正確施工過程是非常重要的，采用無縫焊接和使用疏水材料制作襯墊可以預(yù)防這種情況的發(fā)生。縫隙對(duì)接面預(yù)先襯膠或涂漆，縫隙處用絕緣防水涂料或膠泥、油脂密封。此外，與海水或地層水接觸的設(shè)備和容器也可使用涂料或陰極保護(hù)。

2.3.4 接觸腐蝕與電偶腐蝕的情況分析及對(duì)策

接觸腐蝕指金屬材料和非金屬材料之間相接觸并處于電解質(zhì)溶液中所發(fā)生的電化學(xué)腐蝕，其中不同性質(zhì)的金屬之間相接觸產(chǎn)生的腐蝕以及相同金屬在不同狀態(tài)之間的接觸腐蝕稱為電偶腐蝕。電偶腐蝕是典型的電化學(xué)腐蝕，在設(shè)計(jì)和施工中盡量避免形成原電池的因素，比如在制作整體結(jié)構(gòu)時(shí)選用相同材料或自然電勢(shì)相近的材料；避免自然電勢(shì)相差較大的材料相互接觸，在必要的時(shí)候使兩者之間保持很好的絕緣狀態(tài)；盡量減少陰極區(qū)的相對(duì)面積；設(shè)計(jì)陽極性部件時(shí)可考慮便于更換和加大裕量；適當(dāng)施加陰極保護(hù)等是控制和減少電偶腐蝕的有效措施。同時(shí)，也要考慮到金屬與非金屬間的接觸腐蝕，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量避免出現(xiàn)。

2.3.5 焊接腐蝕情況分析及對(duì)策

焊接金屬制件在腐蝕環(huán)境中，特別是在距離焊縫幾毫米處會(huì)容易發(fā)生一種晶間腐蝕。采用的對(duì)策一般是選用恰當(dāng)?shù)倪m配焊條、對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行改善和提高、對(duì)焊接工藝進(jìn)行改進(jìn)、對(duì)焊縫表面在修整處理之后施加嚴(yán)格的防腐涂裝。

2.3.6 應(yīng)力腐蝕情況分析及對(duì)策

金屬材料在持續(xù)性應(yīng)力和腐蝕性介質(zhì)的協(xié)同作用下發(fā)生的腐蝕，統(tǒng)稱為應(yīng)力腐蝕。減輕或消滅應(yīng)力腐蝕破裂的普遍措施：

（1）首先應(yīng)該對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理的規(guī)劃，應(yīng)力集中的情況應(yīng)該盡量減少或者避免；（2）其次應(yīng)該盡量采用退火、加厚和減輕負(fù)荷等手段，將應(yīng)力集中位置的總拉伸應(yīng)力降低到材料屈服的強(qiáng)度以下；（3）用物化等方法盡量抑制或者完全除去腐蝕介質(zhì)中危害性大的組分；（4）盡量選用一些對(duì)應(yīng)力腐蝕破裂不是非常敏感的材料；（5）最后，在適當(dāng)?shù)臈l件下應(yīng)該加入充足份量的緩蝕劑或者施加陰極保護(hù)。

3 結(jié)語

作者長期在海上作業(yè)，在對(duì)設(shè)備設(shè)施的各種腐蝕情況進(jìn)行了大量的調(diào)研工作后，總結(jié)出一些處理腐蝕情況的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合一些相關(guān)的理論知識(shí)，從對(duì)人為因素、環(huán)境因素、腐蝕類型等三個(gè)方面入手，詳盡的分析了腐蝕產(chǎn)生的原因，并且有針對(duì)性的對(duì)預(yù)防腐蝕進(jìn)行了對(duì)策分析。因此，本文對(duì)于控制海上設(shè)施和設(shè)備的腐蝕有非常重要的借鑒及參考意義。

[1]朱相榮,王相潤.金屬材料的海洋腐蝕與防護(hù)[M].國防工業(yè)出版社,1998.

[2]V.R.普路德克著,鄭定緒.腐蝕控制與設(shè)計(jì)[M].石油工業(yè)出版社, 1983.