海洋石油平臺(tái)儀表管的腐蝕及防腐

許慶陸

摘 要：儀表管作為一種小口徑的管線，在石油平臺(tái)的各個(gè)方面得到了應(yīng)用，從作為取樣管線到井下安全閥的動(dòng)力液管線，發(fā)揮著越來越大的作用。但在海洋環(huán)境中腐蝕無處不在，故對(duì)其的防腐及維護(hù)保養(yǎng)也益發(fā)重要，本文就海洋石油平臺(tái)儀表管此方面內(nèi)容展開論述，以期可以產(chǎn)生一定的借鑒作用，從而對(duì)生產(chǎn)起到促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：儀表管;腐蝕;鈍化膜;防腐

2015年，某海洋平臺(tái)井口用材質(zhì)為316SS的動(dòng)力液儀表線在使用6個(gè)月左右的時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)管壁出現(xiàn)點(diǎn)蝕，甚至泄露的現(xiàn)象，后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研取樣，并送專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力檢驗(yàn)、金相檢測(cè)及腐蝕處化學(xué)物資的檢驗(yàn)，最后得出結(jié)論：環(huán)境因素導(dǎo)致儀表管管壁腐蝕，尤其是硫化物、氯化物、鐵化物及溫度等。由此引發(fā)了對(duì)儀表管的腐蝕及防腐的思考。

1 海洋石油平臺(tái)儀表使用現(xiàn)狀

1.1 儀表管的類型

海洋石油平臺(tái)常用儀表管按材質(zhì)分為：紫銅和316SS兩種，其下按照壁厚又可細(xì)分如下：

①紫銅儀表管：Φ6×0.5mm，Φ6×0.75mm，Φ8×

0.5mm，Φ8×0.75mm;

②316SS儀表管：1/2”O(jiān)D×0.065”WT，1/2”O(jiān)D×

0.049”WT，1/2”O(jiān)D×0.035”WT，3/8”O(jiān)D×0.065”WT，

3/8”O(jiān)D×0.049”WT，3/8”O(jiān)D×0.035”WT，1/4”O(jiān)D×

0.065”WT，1/4”O(jiān)D×0.049”WT，1/4”O(jiān)D×0.035”WT，

都為英寸。

1.2 儀表管的用途

紫銅儀表管具備低溫強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)因耐壓力低（相比于316SS鋼管）和易彎曲，故通常情況下，在海洋石油平臺(tái)常用于空調(diào)和發(fā)電機(jī)等設(shè)備的冷凝管，使用蒸汽伴熱的伴熱管，部分儀表設(shè)備（如氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、氣動(dòng)關(guān)斷閥）的氣源管等。

316SS儀表管具備耐腐蝕、耐磨損、綜合力學(xué)性能好、有較高的強(qiáng)度和疲勞性，故在石油平臺(tái)常用于風(fēng)閘、儀表設(shè)備（如氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、氣動(dòng)關(guān)斷閥、高低壓導(dǎo)閥）、空壓機(jī)及發(fā)電機(jī)內(nèi)部元件等氣源管或者信號(hào)管，壓力和液位類儀表（如差壓表、壓力開關(guān)、壓力變送器、液位計(jì)、液位變送器及液位開關(guān)等）的取源管線、部分流程管線的取樣管，井口盤內(nèi)部和井下/井上安全閥的動(dòng)力液管線等。

1.3 儀表管的安裝

對(duì)于儀表管的安裝，現(xiàn)在海洋石油平臺(tái)有如下幾種方式：

①對(duì)于距離短的且管路單一的儀表管：直接以懸空方式安裝;

②對(duì)于距離短的且管路集中的儀表管：以管卡固定，然后視情況加裝支架;

③對(duì)于距離長(zhǎng)且管路單一的儀表管：在敷設(shè)路徑上，間隔性的安裝管線支架用以固定管線;

④對(duì)于距離長(zhǎng)且管路集中的儀表管：提前對(duì)敷設(shè)路徑進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，以儀表管夾固定儀表管，然后再把已固定的儀表管分層放在橋架中，每層之間需有一定的間隔空隙。

2 儀表管的腐蝕原理/形式/因素

2.1 防腐蝕原理

①紫銅儀表管：通過對(duì)其表面進(jìn)行酸洗鈍化，從而使處理后表面形成一層以鉻為主要物質(zhì)的氧化膜，即鈍化膜，進(jìn)而防止進(jìn)一步氧化，起到防腐作用;

②316SS儀表管：由于其組成成分--鉻，與大氣中的氧氣進(jìn)行反應(yīng)從而在儀表管表面的形成富鉻氧化物膜，也稱之為鈍化膜，進(jìn)而防止進(jìn)一步氧化，起到防腐作用。

2.2 腐蝕形式及因素

通過防腐原理可知，儀表管發(fā)生腐蝕的原因?yàn)閮x表管表層的鈍化膜破損。而海上平臺(tái)儀表管的腐蝕形式及引發(fā)腐蝕的因素如下：

2.2.1 局部腐蝕

包括點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕兩種，兩者都是因?yàn)閮x表管的鈍化膜在富氯化物的環(huán)境中遭到局部破壞而引發(fā)的腐蝕。

點(diǎn)蝕是在儀表管鈍化膜局部破壞后，在一些特別的位置形成淺凹坑，隨著鐵離子從淺凹坑處擴(kuò)散被緩慢氧化的一種腐蝕形式。腐蝕因素為外力損傷和環(huán)境中的活性離子（如氯離子等）的雙重作用。其中外力損傷方面有碰撞、摩擦、灼燒等，如：動(dòng)火作業(yè)時(shí)因?qū)ζ渖婕皡^(qū)域內(nèi)的儀表管防護(hù)不足，會(huì)有焊渣、鐵屑等高溫物質(zhì)掉落在儀表管表面或附近，從而因灼燒破壞鈍化膜，同時(shí)常溫的焊渣/鐵屑積累在其上也可發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。環(huán)境中的活性離子方面：海水中存在大量的氯離子，會(huì)以水氣形式充斥于平臺(tái)各處，從而進(jìn)一步進(jìn)行反應(yīng)。此形式是海上儀表管腐蝕的主要形式。

2.2.2 縫隙腐蝕

顧名思義，其發(fā)生在縫隙處的腐蝕，它發(fā)生的溫度比點(diǎn)蝕低，一般發(fā)生在缺氧的環(huán)境中，最易發(fā)生在在含氯離子溶液中。對(duì)海上平臺(tái)儀表管而言，主要發(fā)生在儀表管與其固定支架和管夾的位置。

2.2.3 應(yīng)力腐蝕

這里主要指應(yīng)力造成儀表管開裂的現(xiàn)象，原因是：受海洋平臺(tái)使用區(qū)域所限，在儀表管使用過程中會(huì)對(duì)其進(jìn)行冷加工處理，如彎曲、切割等，從而使儀表管存在一定的外部應(yīng)力和表面裂紋，在此種情況下，空氣中的氯離子會(huì)進(jìn)一步與裂紋尖端處的材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致儀表管在外部應(yīng)力的作用下進(jìn)一步的開裂。

2.2.4 酸氣腐蝕

海洋平臺(tái)所用的原油/天然氣發(fā)電機(jī)和火炬所燃燒的煙氣及天然氣中含有大量的二氧化塔和硫化物（二氧化硫、硫化氫等），會(huì)隨風(fēng)飄散至儀表管附近或者隨著液體或固體物資附著在其表面，或以絮狀物形式積累在關(guān)卡或支架上，這些物質(zhì)在適當(dāng)條件時(shí)就會(huì)形成酸，從而造成儀表管的腐蝕。

3 防腐措施

經(jīng)上述分析，可知海上儀表管的腐蝕原因，故關(guān)于其針對(duì)性的防腐措施有以下幾條：

①根據(jù)使用環(huán)境，選擇合適材質(zhì)的或者高一級(jí)別材質(zhì)的儀表管，如：在腐蝕嚴(yán)重的區(qū)域，可使用超級(jí)奧氏體不銹鋼;

②設(shè)計(jì)時(shí)，避免及減少縫隙、死區(qū)、潛在腐蝕源，以便維護(hù)保養(yǎng);

③在使用關(guān)卡和固定支架時(shí)，考慮使用防腐軟墊片以減小儀表管的摩擦;

④在儀表管表面增加防腐涂層或者可拆卸式的保護(hù)套管，用以隔絕腐蝕物質(zhì)及外力損傷;

⑤選擇合適的儀表管安裝位置，或?qū)Ｉ系乃嵝耘欧盼镞M(jìn)行凈化，同時(shí)考慮風(fēng)向、環(huán)境溫濕度等因素，避免水氣、煙氣等的正面侵蝕;

⑥作業(yè)時(shí)，注意對(duì)儀表管的防護(hù)，做好防碰、防撞及防外物墜落的措施;

⑦使用淡水對(duì)儀表管進(jìn)行定期清洗。

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