探討海洋石油平臺工藝管線的防腐技術

楊春龍（湛江南海西部石油合眾近海建設有限公司，廣東湛江524051）

探討海洋石油平臺工藝管線的防腐技術

楊春龍（湛江南海西部石油合眾近海建設有限公司，廣東湛江524051）

本文分析了工藝管線腐蝕原因及形式，并在此基礎上探討了海洋石油平臺工藝管線的防腐技術，包括工藝管線外部防腐技術及工藝管線內部防腐技術。此外，還結合工程實例深入分析了工藝管線防腐技術的應用情況。

工藝管線；石油平臺；海洋；防腐技術

海洋石油在全球石油總量中所占的比例約為35%，具有極大的開發潛力。在開采海洋石油時需要依賴石油平臺，工藝管線是石油平臺的重要組成部分，對于深海環境中的石油平臺而言，優化選擇管線防腐技術具有非常重要的意義［1］。

一、工藝管線腐蝕原因及形式

海洋工藝管線長期受到海洋惡劣環境的影響，包括波浪沖擊、鹽霧、陽光暴曬等，再加上存在海水體系相對復雜，濕度與溫度隨時可能發生變化，海洋生物的不斷侵蝕等因素，因此工藝管線的腐蝕速率較快，需要合理運用管線防腐技術。從目前的情況來看，海洋工藝管線腐蝕形式主要分為均勻腐蝕與局部腐蝕兩種。1.均勻腐蝕指的是輸送含酸性氣體（H2S）的油氣時，酸性氣體與管線中的水流結合導致管線表面出現的均勻腐蝕現象。2.局部腐蝕指的是工藝管線出現的區域性腐蝕問題，包括電偶腐蝕、點腐蝕、氫脆、應力腐蝕及晶間腐蝕等。此外，海洋石油平臺中的工藝管線需要儲運多種流體，包括含油污水、水、天然氣及原油等，在管線與各類介質接觸的過程中也引起內表面出現腐蝕問題。

二、海洋石油平臺工藝管線的防腐技術分析

1.工藝管線外部防腐技術

為了避免工藝管線外部受到嚴重腐蝕，則可以采用以下防腐技術：（1）合理選材。可選擇耐腐蝕性能較好的材料作為海洋平臺石油工藝管線的防腐蝕保護層，如鎳鋁合金、鈦合金、銅鎳合金、鋁青銅等，如需要采用不銹鋼、雙相不銹鋼的工藝管線，則需要預防點蝕的產生。（2）灘涂區及大氣區防腐。對于灘涂區中的管線，應結合涂層防腐與陰極保護技術。對于大氣區管線，則優先采用涂層防腐技術，同時采用光滑及無縫型構件。此外，可采用抗腐蝕能力較強的ASTMA537A-Cl-1型鋼作為海洋石油平臺工藝管線鋼樁、支撐件及導管架的材料。（3）飛濺區與全浸區防腐。應在飛濺區的工藝管線外部設置厚度為13mm-19mm的防腐鋼板，同時設置包覆層及防腐層增強抗腐蝕能力。防腐層應選用玻璃纖維、玻璃鱗片等，防腐層厚度控制在1mm-5mm即可［2］。包覆層可采用90/10Cu-Ni或70/30Ni-Cu合金，在施工時可采用焊接或箍扎工藝將合金包覆于工藝管線表面。對于全浸區中的工藝管線，應采用陰極保護與涂層保護相結合的防腐方案。注意盡量簡化管線結構設計，優先設計為環形斷面，以減少錨釘或螺栓及防止出現電流屏蔽問題，盡量避免采用T型或L型斷面。此外，應使用連續焊接工藝，并控制好焊縫質量。

2.工藝管線內部防腐技術

工藝管線內部防腐技術分為以下幾種：（1）選用耐腐蝕性能較強的合金鋼。酸性氣體是造成管線內部腐蝕的主要原因，為了有效對抗酸性氣體腐蝕，可以選用雙相、奧氏體、鐵素體及馬氏體不銹鋼，以上幾類不銹鋼均具有耐晶間腐蝕力強、室溫脆性小、韌性及塑性高的特點，可以有效減慢工藝管線的腐蝕速率；但由于價格較高，通常被應用于海洋石油平臺工藝管線的建設工作中，在建設海管時應考慮工程建設的實際條件。（2）改變工藝管線使用環境。首先，可以將甲醇、DEG、MEG加入到管線內部，以便可以將游離水沖淡及阻止生成水合物，也可在管線中添加水合物形成抑制劑及PH穩定劑。其次，應注意控制環境溫度［3］。可在溫度較低的部分應用碳鋼材質的管線，溫度較高時則采用沒有設置隔熱層的合金鋼。（3）電化學防腐及覆蓋層防腐。在采用陰極保護技術時，需要將犧牲陽極負值控制在合理范圍內，以免導致陰極出現氫脆現象；同時要保證電流效率高而穩定，且材料價格低廉及不會對海洋環境造成污染。可以在管線內部采用熱鍍或電鍍的方法將金屬防腐材料涂于管線表面，以形成金屬涂層；同時可以采用有機涂層、無機涂層進行防腐。

3.應用實例

某海洋石油平臺中的工藝管線總長度為40.8km，管線的大部分位于海洋海泥區、全浸區，登陸段多覆蓋于拋石及土壤下。經考察后發現引起管線腐蝕的主要因素為海泥腐蝕及海水腐蝕。海底管線的口徑為920.7mm，近岸段為API-5L-X70鋼管，管線壁厚為23.6mm，設計使用壽命45年；海底段為API-5L-X65鋼管，管線壁厚為21.5mm，設計使用壽命45年。該工藝管線的防腐技術為陰極保護技術結合涂層技術：（1）陰極保護材料為銦--鋅---鋁系統犧牲陽極，設計為手鐲狀。（2）管線外涂層材料為三層聚乙烯，近岸段涂層厚度為4.2mm，海泥區段為2.8mm；內涂層材料為環氧樹脂漆，近岸段涂層厚度為3.1mm，海泥區段為1.5mm。

三、結語

由于工藝管線防腐是一項長期、復雜且艱巨的工程，且必須確保防腐措施能夠貫穿工藝管線的整個生命周期，因此需要根據石油平臺的具體情況合理應用防腐技術，同時積極深入研究優化防腐技術的方法，從而加快海洋石油生產企業的發展。

［1］喬靖杰，吉成林，文長法，張衛正，張翔.玻璃纖維增強乙烯基酯（GRVE）管線材料的設計與施工要點［J］.化學工程與裝備，2012（2）：34-36.

［2］秦建寧.高速公路與石油、天然氣管線交叉（伴行）問題的解決方案研究探析［J］.城市道橋與防洪，2012（6）：79-81.

［3］唐曉娟.風險評估技術在海上壓力容器和壓力管線的應用研究［J］.中國石油和化工標準與質量，2013（9）：45.