海底輸油管道防腐設(shè)計研究

孫守蒙

（東北石油大學，黑龍江大慶 163318）

海底輸油管道防腐設(shè)計研究

孫守蒙

（東北石油大學，黑龍江大慶 163318）

隨著海上油氣田的開發(fā)，開采出來的開采液加大，油氣的運輸成為需要關(guān)注的問題。輪船的運輸量已經(jīng)達不到要求，必須建設(shè)海底管道來運輸開采的油氣，因此設(shè)計海底管道將會成為熱點論題?，F(xiàn)階段國內(nèi)海洋工程上應(yīng)用的海底管道的管徑通常較小，其內(nèi)壁上很難通過其他方法來進行防腐處理。如何有效地對海底管道進行防腐，將會是研究的主要內(nèi)容。通過總結(jié)前人的經(jīng)驗，提出對海底鋼管道的防腐蝕，維持管道正常運行和保證管道設(shè)計壽命。

海底管道；防腐；管道壽命

1 前言

近幾十年來，隨著海上油（氣）田的不斷開發(fā)，海底輸油（氣）管道實際上已經(jīng)成為廣泛應(yīng)用于海洋石油工業(yè)的一種有效運輸手段。海底管道是通過密閉的管道在海底連續(xù)地輸送大量油（氣）的管道，是海上油（氣）田開發(fā)生產(chǎn)系統(tǒng)的主要組成部分，也是目前最快捷、最安全和經(jīng)濟可靠的海上油氣運輸方式。海底管線采用鋼制管道，因此海底鋼管道的防腐蝕，就成為維持管道正常運行和保證管道設(shè)計壽命的必備措施。本文通過總結(jié)不同類型的防腐方式，具體的提出防腐措施[1]。

由于海底管道鋪設(shè)于海床上，根據(jù)區(qū)塊所處海域環(huán)境、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等要求，采用挖溝埋設(shè)的鋪設(shè)形式。海底管道所處外部腐蝕環(huán)境為海底沉積物和海水。外防腐涂層選用熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層（PBE），該涂層具有施工簡便、無污染、抗彎曲和抗沖擊性能好、耐腐蝕性能好等優(yōu)點，常用于海底管道。

2 防腐類型特點

根據(jù)海底鋼制管道所處的設(shè)計環(huán)境和管道輸送介質(zhì)的特性與輸送條件（溫度、壓力等），鋼制管道存在著內(nèi)腐蝕和外腐蝕。國外統(tǒng)計資料顯示，內(nèi)腐蝕是引起海洋石油生產(chǎn)中海底管道失效的最主要的因素。海底管道輸送的介質(zhì)主要有天然氣、原油、地層水及其混合物，有些管道還輸送緩蝕劑、乙二醇等其他物質(zhì)。海底管道內(nèi)腐蝕主要有二氧化碳腐蝕和酸性氣體腐蝕等。目前，海洋工程上海底管道的內(nèi)腐蝕主要以在輸送介質(zhì)中添加緩蝕劑和增加管線腐蝕裕量的方法為主，這主要是因為現(xiàn)階段國內(nèi)海洋工程上應(yīng)用的海底管道的管徑通常較小，其內(nèi)壁上很難通過其他方法來進行防腐處理[2]。

對于外腐蝕特點及常規(guī)防腐措施，由于海底管道鋪設(shè)于海床上，根據(jù)所處海域環(huán)境、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等要求，采取挖溝埋設(shè)和不埋設(shè)的鋪設(shè)形式。鋪設(shè)時沒有埋設(shè)的海底管道，在海流等的作用下，部分管道會沉人泥中，因而海底管道所處外部腐蝕環(huán)境為海底沉積物和（或）海水。海底沉積物環(huán)境復雜，其物理性質(zhì)、化學性質(zhì)和生物性質(zhì)均會影響腐蝕性。影響因素主要包括沉積物類型、含水率、溫度、電阻率、pH 值、硫酸鹽還原菌含量、氧化還原電位等[3]。

3 兩種方式的防腐比較

管道內(nèi)腐蝕因素主要為二氧化碳腐蝕，針對二氧化碳腐蝕的特點，保護措施一般有以下幾種：碳鋼+緩蝕劑，并采取相應(yīng)的腐蝕監(jiān)測措施、耐腐蝕材料，包括高合金材料、內(nèi)襯，擺闊高合金內(nèi)襯和內(nèi)防腐涂層、脫除腐蝕介質(zhì)中的二氧化碳或水。對于一般來講，二氧化碳含量不是很高，二氧化碳含量并不屬于高腐蝕性流體，并且無硫化氫存在，不需要考慮硫化物應(yīng)力腐蝕開裂問題，所以采用“碳鋼+內(nèi)防腐層+緩蝕劑”的方法即可。

綜合考慮以上的種種因素，對部分海底管道進行管道類型、選材比較，考慮到油氣田開采綜合年限較長，在目前沒有集輸在深海更換管道的情況下，一般設(shè)計采用單層保溫海底管道，外部為三層PE外防腐涂層。該涂層主要特點是防腐性能好、吸水率低、機械強度高，壽命可達30a以上。在海洋油氣輸送中，海底管道發(fā)生的腐蝕主要是CO2腐蝕。根據(jù)產(chǎn)出物物性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，CO2摩爾分數(shù)為 0.45%，CO2含量相對較少。采用碳鋼+緩蝕劑的防護措施。優(yōu)點：技術(shù)比較成熟，防護措施費用比較低。

由于犧牲陽極保護法技術(shù)成熟，性能可靠，不需要外部電源，簡單易行，不需專人管理，對其他設(shè)施沒有干擾，造價也比較低，所以海底管道均采用犧牲陽極保護法。用鋁合金作為犧牲陽極材料。

4 總結(jié)及展望

在未來幾年，海底管道的發(fā)展將會進入高峰，海底管道可以連續(xù)輸送，幾乎不受環(huán)境條件的影響，不會因海上儲油設(shè)施容量限制或穿梭油輪的接運不及時而迫使油田減產(chǎn)或停產(chǎn)，故輸油效率高，運油能力大。另外海底管道鋪設(shè)工期短，投產(chǎn)快，管理方便和操作費用低。所以海底管道的防腐還需進一步進行研究探索，如何延長管道壽命，增加防腐強度將會是我們一直需要去研究的論題。

[1] 張劍波，袁超紅.海底管道檢測與維修技術(shù)[J].石油礦場機械，2005，（5）.

[2] 羅立平.海底管道防腐狀態(tài)檢測技術(shù)研究[D].大連：大連理工大學，2007.

[3] 何旭.海底管道防腐狀態(tài)檢測的基礎(chǔ)研究[D].大連：大連理工大學，2005.

S t u d y o n A n t i c o r r o s i o n D e s i g n o f S u b ma r i n e O i l P i p e l i n e

Sun Shou-meng

With the development of offshore oil and gas fields，mining out of the extraction of liquid increased，oil and gas transport as we need to pay attention to the problem.Ship shipments have been less than the requirements of the need to build submarine pipeline to transport the exploitation of oil and gas，so the design of submarine pipeline will become a hot topic.At present，the diameter of the subsea pipeline applied to domestic marine engineering is usually small，and it is diff i cult to carry out anti-corrosion treatment on the inner wall.How to effectively protect the submarine pipeline，will be the main content of this study.This article will summarize the experience of predecessors，put forward the anti-corrosion of the submarine steel pipe，maintain the normal operation of the pipeline and ensure the pipeline design life.

submarine pipeline；anti-corrosion；pipe life

TE88

A

1003-6490（2017）08-0036-01

2017-05-25

孫守蒙（1993—），男，黑龍江肇東人，碩士在讀，主要研究方向為石油與天然氣工程。