導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 化工安全論文>>正文

海底管線腐蝕與防護(hù)的研究進(jìn)展

文檔作者：姜信德，李言濤，杜芳林文檔來(lái)源： 1．青島科技大學(xué)材料學(xué)院 2．中國(guó)科學(xué)院海洋研究所		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年01月23日
下載地址：點(diǎn)擊這里	文件大小： 267.69 KB 共3頁(yè)	文檔格式： PDF	下載點(diǎn)數(shù)： 1 點(diǎn)（VIP免費(fèi)）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共3頁(yè)]

本文件共3頁(yè)，如需編輯使用，請(qǐng)下載。

注：預(yù)覽效果可能會(huì)出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問(wèn)題，下載是正常的。

	文件大小：267.69 KB 共3頁(yè) 文件格式：PDF 下載點(diǎn)數(shù)：1 點(diǎn)（VIP會(huì)員免費(fèi)）

下一篇：國(guó)內(nèi)成品油儲(chǔ)罐和長(zhǎng)輸管線腐蝕現(xiàn)狀與防護(hù)

上一篇：火驅(qū)生產(chǎn)中井筒及地面管線腐蝕評(píng)價(jià)與防護(hù)

文本預(yù)覽

僅提取頁(yè)面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

州偶 3卷
海底管線腐蝕與防護(hù)的研究進(jìn)展
姜信德 ，李言濤 ，杜芳林
(1．青島科技大學(xué)材料學(xué)院，山東青島266042；2．中國(guó)科學(xué)院海洋研究所，山東青島266071)
[摘要] 海底管線作為海上油氣運(yùn)輸?shù)拇髣?dòng)脈，對(duì)其進(jìn)行腐蝕防護(hù)十分必要。介紹了海底管線的腐蝕分類(lèi)、腐
蝕機(jī)理和主要防腐蝕措施，并對(duì)其腐蝕防護(hù)進(jìn)行了展望。
[關(guān)鍵詞] 海底管線；腐蝕；防護(hù)
[中圖分類(lèi)號(hào)]TG174 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A 【文章編號(hào)]1001—156o(2olo)o4—0065—03
0 前言
作為海上油氣運(yùn)輸?shù)拇髣?dòng)脈，海底管線發(fā)揮著越
來(lái)越重要的作用。腐蝕嚴(yán)重影響海底管線的使用壽
命，使其損壞率逐年增大，泄漏和斷裂破壞事故逐漸增
多¨ ]。海底管線一般采用鋼質(zhì)管道，耐腐蝕性較差，
修復(fù)難度極大且費(fèi)用較大。因此，有效防護(hù)海底管線
的腐蝕、延長(zhǎng)海底管線的使用壽命就顯得非常重
要 ～ 。
目前，對(duì)海底管線腐蝕破壞機(jī)理的研究考慮的腐
蝕形式比較單一，采用簡(jiǎn)單的局部管壁減薄腐蝕模型，
用腐蝕長(zhǎng)度、深度和寬度的最大值來(lái)模擬，而實(shí)際管線
的腐蝕形狀具有一定的隨機(jī)性，海底管線不但受內(nèi)外
壓力、溫度等工作荷載的作用，還受到波浪、海流和地
震等環(huán)境荷載的作用，因此對(duì)海底管線服役的復(fù)雜條
件往往需要考慮周全，很多問(wèn)題還有待解決。
1 腐蝕因素
海底管線腐蝕是指管線金屬材料表面與環(huán)境介質(zhì)
發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)作用，引起表面損傷或晶體破壞等
的現(xiàn)象和過(guò)程 ，是海底管線破壞的主要因素之一[ 。
海底管線腐蝕后，管壁整體或局部變薄，強(qiáng)度降低或發(fā)
生應(yīng)力集中，嚴(yán)重時(shí)造成管壁穿孔或破壞，導(dǎo)致海底管
[收稿日期]
[基金項(xiàng)目]
[通信作者]
2009——10’’21
中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目
(KZCX2-YW·210)；國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目
(2007BAB27B01)
李言濤(1968一)，男，博士，副研究員，主要從
事材料腐蝕與防護(hù)研究， 電話：0532—
82898742．E．mail：ytli98@ 163．conl
線不能正常輸送，甚至導(dǎo)致海洋環(huán)境污染。海底管線
所處環(huán)境惡劣，其腐蝕破壞具有很大的隨機(jī)性和偶然
性。
目前對(duì)海底管線腐蝕的研究主要考慮單個(gè)腐蝕位
置的損傷，或者將多個(gè)腐蝕位置的損傷保守考慮成單
個(gè)位置的損傷，進(jìn)而研究腐蝕深度、軸向和環(huán)向長(zhǎng)度等
參數(shù)對(duì)管線破壞機(jī)理的影響。實(shí)際情況下腐蝕損傷可
能由2個(gè)或者多個(gè)腐蝕損傷形成腐蝕群，不同腐蝕損
傷之間是相互作用和相互影響的 ’ 。腐蝕損傷相互
作用的最初研究是從軸向槽形腐蝕開(kāi)始的。
Chouchaoui B A等lll' 研究了內(nèi)壓荷載作用下不同長(zhǎng)
度槽形腐蝕間的相互作用，指出腐蝕缺陷的相互作用
與腐蝕坑的長(zhǎng)度、寬度、深度和距離有關(guān)，并提出了2
個(gè)準(zhǔn)則來(lái)評(píng)估軸向腐蝕損傷。當(dāng)腐蝕坑之間的軸向距
離大于腐蝕坑長(zhǎng)度的最小值，或環(huán)向距離大于腐蝕坑
寬度的最小值，則不發(fā)生相互作用。腐蝕損傷的相互
作用是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，多個(gè)與單個(gè)腐蝕損傷的破壞機(jī)
理有所不同，目前還沒(méi)有得出統(tǒng)一的結(jié)論，部分規(guī)范雖
然已經(jīng)給出相應(yīng)的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，但適用范圍具有一定的
局限性，而且評(píng)估結(jié)果過(guò)于保守 。
海底管線的腐蝕形式與其所處的海洋環(huán)境和采取
的防腐蝕措施密切相關(guān)，按腐蝕位置不同可以分為管
內(nèi)腐蝕與管外腐蝕。管內(nèi)腐蝕一般發(fā)生在油水混輸、
油水交替輸送管道，尤其是含硫油氣管道中。管外腐
蝕包括海水腐蝕、大氣腐蝕(主要發(fā)生在海洋的浪花飛
濺區(qū))和海底土壤腐蝕，是引起海底管線腐蝕破壞的主
要原因。海底管線管外腐蝕形式與管線所處的海域海
水深度和海底地形有關(guān)，海水含氧量是影響海水腐蝕
的主要因素，海水流速也會(huì)影響管線的腐蝕速度。由
于海水受到波浪和海流的作用，空氣中的氧離子更容
易溶解到海水中并擴(kuò)散到金屬表面，從而使海底管線
的腐蝕速度加快?。
海洋中存在著種類(lèi)繁多的微生物，附著于工程材
料表面形成生物膜(Biofilm)，生物膜內(nèi)部pH值、溶解
氧、有機(jī)物和無(wú)機(jī)物種類(lèi)等都與海洋本體環(huán)境完全不
同，膜內(nèi)微生物的活性控制著電化學(xué)反應(yīng)的速率和類(lèi)
型，這種受微生物影響的金屬和合金的腐蝕稱(chēng)為微生
物腐蝕(Mierobiologically Influenced Corrosion，簡(jiǎn)稱(chēng)
MIC)¨ 。在各種因素造成的海洋金屬材料腐蝕損失
中，生物腐蝕占20％左右。因此，必須對(duì)生物腐蝕予以
足夠的重視¨ 。
2 腐蝕防護(hù)措施
由于海底管線所處環(huán)境惡劣，很容易受到腐蝕損
傷，因而對(duì)其進(jìn)行腐蝕防護(hù)非常必要。此外，由于海洋
潮汐流動(dòng)所造成的不穩(wěn)定性，對(duì)管道的自體強(qiáng)度要求
較高。
目前海底管線按其用途不同可分為跨海供水管
線、采油的輸油管線和深海排污管線。其中，輸油管線
的防腐蝕等級(jí)最高，目前普遍采用3PE防護(hù)：噴砂除銹
后噴涂環(huán)氧粉末，然后涂共聚物膠，再纏上PE帶，其中
的共聚物膠會(huì)與環(huán)氧涂層和PE帶發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使3
層材料相融為一體，每節(jié)管道留出焊口，管道焊接連接
后采用熱收縮套封裝焊口，完成管道的整體防腐蝕，檢
測(cè)電壓為15 V。
海洋供水管線現(xiàn)也多采用3PE防腐蝕，內(nèi)涂環(huán)氧
類(lèi)瓷漆或采用水泥沙漿防腐蝕。污水排海管道防腐蝕
等級(jí)低，目前仍沿用常規(guī)防腐蝕方法——環(huán)氧煤瀝青
防腐蝕，存在的問(wèn)題最多，但大多是近海排放，更換費(fèi)
用不高。近年來(lái)，為保護(hù)近海環(huán)境，國(guó)家規(guī)定污水一定
要深海排放，使排海管道的大幅延長(zhǎng)，腐蝕更換的費(fèi)用
大幅增加。因此，提高污水排海管道的防腐蝕等級(jí)十
分重要 ]。
海底管線內(nèi)腐蝕的防護(hù)措施有：增加管壁厚作為
腐蝕裕度來(lái)減少腐蝕泄漏；對(duì)輸送介質(zhì)脫水、脫氧、脫
硫等來(lái)抑制輸送介質(zhì)對(duì)管線的腐蝕；在輸送介質(zhì)中添
加緩蝕劑來(lái)阻止和減緩管線內(nèi)的腐蝕速度。另外，在
管道內(nèi)壁噴涂液體涂料、固體涂料和砂漿涂層以及采
用耐腐蝕金屬合金內(nèi)襯也是常見(jiàn)的管內(nèi)防腐蝕措施。
海底管線外腐蝕的防護(hù)措施主要有外涂層和防腐蝕包
覆層的一次保護(hù)和電化學(xué)保護(hù)的二次保護(hù)。海底管線
外涂層應(yīng)根據(jù)管線所處的不同海洋環(huán)境采用不同的涂
層。電化學(xué)陰極保護(hù)是通過(guò)電流的保護(hù)使海底管線處
于陰極低電位，在陰極極化作用下受到保護(hù)。對(duì)海底
管線防腐蝕措施的調(diào)查表明，犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)對(duì)
防止管外腐蝕效果非常明顯。因此，海底管線一般采
用犧牲陽(yáng)極保護(hù)作為二次保護(hù)。海底管線雖然采取了
各種防腐蝕措施，但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，防腐蝕措施不
可避免會(huì)發(fā)生失效，從而導(dǎo)致管線發(fā)生腐蝕損傷，引起
管線破壞。
目前，海底管線陰極保護(hù)最常用的標(biāo)準(zhǔn)是DNV RP
B401(1993)——Cathodic Protection Design(陰極保護(hù)
設(shè)計(jì))，雖已被DNV RP F103(2003)——Ca山odic Pro．
tection of Submarine Pipelines by Galvanic Anodes(海底
管線犧牲陽(yáng)極保護(hù))代替，但由于該標(biāo)準(zhǔn)被習(xí)慣使用且
偏于保守，仍在部分新建海底管道陰極保護(hù)設(shè)計(jì)中使
用。針對(duì)DNV RP F103(2003)以及ISO 15589-2．Ca．
thodic Protection of Pipeline Transportation Systems—Part
2：Offshore Pipelines(輸送介質(zhì)管線陰極保護(hù)．第二部
分：海底管道)陰極保護(hù)設(shè)計(jì)中節(jié)點(diǎn)防腐蝕對(duì)于陰極保
護(hù)設(shè)計(jì)的影響及改進(jìn)方案，在進(jìn)行陽(yáng)極間距計(jì)算中主
要以DNV RP F103(2003)進(jìn)行校核。以1條10 km長(zhǎng)
的海底管線為例來(lái)說(shuō)明涂層破損率對(duì)陰極保護(hù)間距的
影響，陽(yáng)極為手鐲陽(yáng)極，陽(yáng)極厚度與混凝土配重層相
同，陽(yáng)極長(zhǎng)度僅為0．5 m_z0 J。
測(cè)定或查閱已有結(jié)構(gòu)在所在區(qū)域海泥中的腐蝕形
態(tài)、腐蝕速率、保護(hù)方案、保護(hù)運(yùn)行情況(包括覆蓋層狀
況和陰極保護(hù)狀況)，將有助于制定合理、經(jīng)濟(jì)的新方
案。調(diào)查包括：結(jié)構(gòu)的腐蝕情況；配重層材料及設(shè)計(jì)資
料；涂覆層的種類(lèi)、配套體系、厚度、目前的表面電阻及
破損情況；采用的陰極保護(hù)的類(lèi)型(犧牲陽(yáng)極或外加電
流)、系統(tǒng)材料、設(shè)備、原始設(shè)計(jì)資料、運(yùn)行檢測(cè)記錄及
水下探摸情況。
3 展望
(1)海底管線的腐蝕是一個(gè)隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)過(guò)
程，需要建立適于不同海洋環(huán)境的擴(kuò)展模型，研究隨機(jī)
因素對(duì)海底管線的破壞機(jī)理和空間分布。
(2)海底管線的腐蝕程度和形式與管線所處的海
洋環(huán)境以及其采取的防腐蝕措施密切相關(guān)?？赏ㄟ^(guò)建
立管線腐蝕與海洋環(huán)境中的溫度、酸堿度和鹽堿度濃
度值的關(guān)系以及不同防腐蝕措施的數(shù)值模型，研究不
同海洋環(huán)境和防腐蝕措施下海底管線出現(xiàn)腐蝕的發(fā)生
模型。
(3)海底管線具有懸跨、埋地和平鋪等多種結(jié)構(gòu)形
式，會(huì)產(chǎn)生不同形式的腐蝕，需要針對(duì)不同結(jié)構(gòu)形式的
海底管線分別研究其腐蝕破壞機(jī)理。
偶秒 第43卷’第 4期 尊湖 黧
(4)需要加強(qiáng)在工作、環(huán)境等多種荷載綜合作用下
以及海流、波浪和地震等動(dòng)力荷載作用下海底管線腐
蝕的破壞機(jī)理研究。
(5)需要考慮多種復(fù)雜腐蝕形狀海底管線的破壞
機(jī)理以及加強(qiáng)對(duì)腐蝕與疲勞藕合作用下海底管線破壞
機(jī)理的研究。
[ 參考文獻(xiàn) ]
[2 ]
[3]
[ 4 ]
[5 ]
[6 ]
[ 7 ]
[8 ]
[9 ]
周晶，陳嚴(yán)飛，李昕，等．復(fù)雜荷載作用下海底腐
蝕管線破壞機(jī)理研究進(jìn)展[J]．海洋工程，2008，26(1)：
831—841．
金偉良，付勇，趙冬巖，等．具有裂紋損傷的海底管
道斷裂及疲勞評(píng)估[J]．海洋工程，2005，23(3)：7—16．
王希華．環(huán)境因素及人為因素對(duì)海底管線壽命的影響
[J]．石油化工建設(shè)，2008，30(4)：55～57．
張志川．海洋管道腐蝕與防護(hù)問(wèn)題縱談[J]．防腐保溫
技術(shù)，2008，16(1)：17—20．
Kazuaki Z． Corrosion and life cycle management of port
structures[J]．Elsevier Corrosion Science，2005，47：2 353
～ 2 360．
Cui Z D，Wu S L，Zhu S L，et a1．Study on corrosion properties
of pipelines in simulated produced water saturated with
supercritical CO2[J]．Elsevier Corrosion Science，2OO6，252
(6)：2 368～2 374．
夏蘭廷，黃桂橋，張三平，等．金屬材料的海洋腐蝕與
防護(hù)[M]．北京：冶金工業(yè)出社，2003：123—126．
Anon．Proceeding of the interuations workshop on the dam·
age to underwater pipelines[R]．New Orleans：Minerals
Management Service，1995．
Cronin D S．Assessment of eoiTosion dam age in pipelines
[D]．[s．1．]：University ofWartoo，2000：69—78．
[10] Cronin D S，Pick R J．Prediction of the failure pressure for
complex corrosion defects[J]．International Journal of
Pressure Vessels and Piping，2002，79(5)：279～287．
[1 1] Chouchaoui B A，Pick R J．Behaviour of cireumferentially
aligned corrosion pits[J]．International Journal of Pressure
Vessels and Piping，1994，57(2)：197—200．
[12] Chouehaoul B A，Pick R J．Behavior oflongitudinally aligned
corosion pits[J]．International Journal of Pressure Vessels
and Piping，1996，67(1)：17~35．
[1 3] Coulson K，Worthinghaln R．Standard damage·assessment
approach is overly conservative[J]．Oil and Gas Journal，
1990，88(26)：54—58．
[14] 0’Grady T，Hisey D，Kiefner J．A systematic method for
the evaluation of corroded pipelines[J]．Pipeline Engi·
neering，1992，46(3)：27—35．
[15] Hopkin P，Jones D G．A study of the behavior oflong and
complex shaped corrosion in transmission pipelines[A]．
Proceedings of Ofshore Mechanic and Arctic Engineering
[C]．[s．1．]：[s．n．]，1992：47～52．
[16] 董事?tīng)?，何東升，張鵬，等．雙點(diǎn)腐蝕管道的彈塑性
有限元分析[J]．機(jī)械強(qiáng)度，2005，32(9)：20—22．
[17] 劉光洲，吳建華．海洋微生物腐蝕的研究進(jìn)展[J]．腐蝕
與防護(hù)，2001，22(10)：430—433．
[18] 杜建波，尹衍升，滕少磊，等．海洋微生物腐蝕研究進(jìn)
展[J]．山東冶金，2007，29(增刊)：1—3．
[19] 張志川．海洋管道腐蝕與防護(hù)問(wèn)題縱談[J]．防腐保溫
技術(shù)，2008，16(1)：17～20．
[2O] 張國(guó)慶，余直霞，張國(guó)華，等．現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)防腐對(duì)海底管線
陰極保護(hù)設(shè)計(jì)研究[J]．全面腐蝕控制，2008，22(4)：
42 59．
[編輯：鄭霞]
(上接第25頁(yè))
[58] Liu H P，Li N．Effect of organic additives on the corrosion
resistance properties of electroless nickel deposits[J]．Thin
Solid Films．2008，516：1 883一l 889．
[59] 胡波年，李亭憬，余 剛．鎂合金化學(xué)鍍鎳溶液穩(wěn)定性
[J]．化工學(xué)報(bào)，2009，60(3)：696～701．
[6O] 劉新寬，向陽(yáng)輝，胡文彬，等．鎂合金化學(xué)鍍鎳溶液的老
化[J]．中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)，2003，13(4)：1 046—1 050．
[61] Ashassi·Sorkhabi H，Moradi—Haghighi M，Hosseini M G．
Effect of rare earth(Ce，La)compounds in the electroless
bath on the plating rate，bath stability and microstructure of
the nickel—phosphorns deposits[J]．Surface＆ Coatings
Technology，2008，202(9)：1 615～l 620．
[62]
[63]
[64]
[65]
[66]
余祖孝，郝世雄，劉東亮，等．添加劑對(duì)化學(xué)鍍鎳 鎢一鉬一
磷鍍層性能的影響[J]．機(jī)械工程材料，2008，32(8)：71
～ 73．
Gao X L，Yu G，Ouyang Y J，et a1．Magnesium alloy AZglD，
electroless nickel plating ligand nickel sulfate bath[J]．Surface
Engineering，2008，24(4)：295—300．
鄒建平，劉賢澤，邢秋菊，等．中低溫化學(xué)鍍鎳工藝的新
進(jìn)展[J]．電鍍與涂飾，2009，28(5)：23—26．
伍學(xué)高，李銘華，黃渭澄．化學(xué)鍍技術(shù)[M]．成都：四川科
學(xué)技術(shù)出版社，1985：92—94．
Mallory G 0，Parker K．The effect of monovalent cations on—
electroless nickel plating[J]．Plating and Surface Finish—
ing，1994，81(12)：55～57． 【編輯：王宇]

網(wǎng)友評(píng)論 more

化工安全論文最新內(nèi)容

03-11