海洋平台的腐蚀现状和防护措施

海洋平台的腐蚀现状和防护措施
摘要：海洋平台是海上采油的重要设施,其造价昂贵，日常维护困难。

在海洋
平台的设计和建造中，腐蚀是必须考虑的重要因素之一。

为了保证海洋平台使用
的安全性和可靠性，了解海洋环境腐蚀的特点和采用有效的防护措施是十分必要
的。

本文主要就是针对海洋平台的腐蚀现状和防护措施来进行分析。

关键词：海洋平台；腐蚀现状；防护措施
引言
当前，海洋石油勘探开发已进入到一个新的时代，世界各国对海洋油气资源
勘探开发的力度不断加大。

近年来我国虽然在海工产品建造及技术研究方面做了
大量工作，并取得了可喜的成绩，但就海洋平台装备科研实力和技术水平而言，
我们仍处于一个比较落后的位置。

因此，我们必须加快海洋平台科研步伐，奋力
追赶世界先进技术水平，为我国早日迈入世界一流海洋工程装备建造国家而奋
斗。

1、海洋平台的腐蚀特点
1.1、平台腐蚀分区
勘探钻井平台和石油生产平台，两者所受腐蚀环境基本相同。

如导管架式石
油生产平台，为固定式，其结构从上到下可分为井架、甲板及甲板组件、甲板腿、
导管架、钢桩等5个部分，见图1。

将平台结构各部分所处腐蚀环境分为5个区:海洋大气区、海水飞溅区、潮
差区、全浸区和海泥区。

所处腐蚀环境不同，腐蚀程度和保护方法有差异。

(1)甲板腿以上构件主要在海洋大气中工作，长期遭受风吹、雨淋、日晒、
海水盐雾的作用。

直接在海洋大气中的腐蚀要比滨海陆地海洋大气腐蚀强烈得
多。

尤其是甲板下部，因长期处于潮湿状态，氧气供应充分，是该区腐蚀最严重
的部位.
(2)甲板腿下部和导管架上部在海水飞溅区和海水干湿交替的潮差区工作。

在高潮线以上的飞溅区，由于结构表面长期遭受飞溅海水的不断冲击，表面始终
被海水周期性润湿，氧气供应充分，盐分不断浓缩，缺少完全可靠的保护方法，
有时还受狂风巨浪和浮冰的冲击。

(3)导管架中下部长年浸泡在海水里，海水中的腐蚀因素主要是海水温度、
含氧量、含盐量、pH值、电阻率、流动速度。

随着地理位置、季节、深度等不
同，有些因素会发生变化。

(4)钢桩结构埋设于海泥中。

在海泥区由于缺氧，腐蚀速度通常较低。

但是
在海底沉积物层，在硫酸盐还原菌的作用下产生的硫化氢可能引起加速腐蚀。

1.2、海洋平台的腐蚀规律
可以通过实际海洋环境下长尺挂片试验，了解和掌握海洋平台各部位的腐蚀
的规律性。

钢桩在基尔海滨试验5年后的腐蚀情况见图2。

试验表明，腐蚀最严
重的部位发生在平均高潮线的上方。

腐蚀试验还表明，腐蚀程度与所使用的钢种和海况不同而有很大差异。

在基
尔海滨进行的Mariner钢(耐海水腐蚀钢)与碳素钢对比试验的结果见图3。

结果
表明，Mariner钢在飞溅区的耐蚀性显著优于碳素钢。

1.3、焊接结点的腐蚀
海洋平台的结构特点之一是广泛采用大型圆筒构件焊接而成。

圆筒(或圆管)
相交形成结点，一个能在300m水深处工作的钻井平台，焊接结点可达300多处。

这些结点是平台上的高应力区，除有应力集中外，很可能还同时存在焊接残余应
力、焊接缺陷等促进断裂等因素，加之焊接节点形状复杂，不易得到保护，更容
易产生腐蚀和焊接热影响区腐蚀。

2、海上平台设施腐蚀现状
2.1、大气区
大气区是指平台位于海面飞溅区以上的部位，主要包括飞溅区以上的部分导
管架和平台的生产区、生活楼、直升机甲板等部位，它的腐蚀程度主要取决于日
光、海洋大气的湿度、海洋大气的组成、降水量、海水飞沫、水的聚集形态、雨
雪等。

一般来说，阴面受日光更少，海水飞沫蒸发效应越差，腐蚀也比阳面更加
严重；大气区下部距海水更近，受海水飞沫影响，腐蚀也比远离海水飞沫的上部
严重；海洋大气湿度大，平台结构表面易形成水膜；海洋大气中含有大量的氯化
物微粒(如NaCl、MgCl2，KCl等)，这种微粒随着海雾飘落在液膜表面，形成一
层电解质的湿膜，促进了电化学腐蚀；
2.2、飞溅区
飞溅区是在潮汐和波浪作用下干湿交替的区域，是海洋平台腐蚀最严重的区
域。

由于经常受到浪花飞溅和冲击，其构件表面几乎接连不断被充气的海水所润
湿。

风和海水同时作用造成了严重腐蚀，而且进入海水的气泡还能去除保护膜，
加速腐蚀的速度。

如渤海海上平台，在飞溅区的实测腐蚀速率为0.45mm/a，并
有很多深度2mm以上的蚀坑，这种较大的损失量必将对平台力学性能产生巨大影
响。

2.3、全浸区
海洋平台处于低潮水位下的部分。

水下全浸区处于复杂的海水电解质环境
中，表层海水的水温高，氧气近于饱和、生物活性强、有石油泄漏污染，是水下
区腐蚀最强的部分。

表层以下部分氧气含量较少，植物性和动物性污染较少，但
水温低，压力大，腐蚀相对较轻。

钢质平台在全浸区的腐蚀主要是溶解氧的影响，
形成电化学腐蚀，像在电解液中的两块不同金属的原生电池，使结构某些部位处
于电位较高的阳极受到腐蚀，而某些部位电位较低的阴极区得到保护。

平台在海
水全浸区的腐蚀速率一般为0.1~2mm/a，而且容易发生严重的局部腐蚀和疲劳腐
蚀。

2.4、海泥区
固定式海洋平台，在海泥区中，粘土和细粉沙软泥会含有厌氧硫酸菌而加速
腐蚀；而海砂中微生物含量较少，钢材腐蚀速率相对低。

对于浅海区域，由于陆
地污染物的排入，使腐蚀变得复杂，一般会加速腐蚀。

对于浅海中埋在海底部分
的桩腿和海管，由于氧浓差电池作用，将加快腐蚀埋在海泥中的钢结构；而位于
深海区，钢由于氧气供应不足而易极化，腐蚀速率较低。

海泥区一般采用电化学
防腐保护。

3、防护措施
3.1、涂料防腐
海洋平台大气区的涂料保护，大气区是平台腐蚀较轻微的部位，比其他部位
维修方便些，但比船舶与岸边的结构还是困难得多。

所选用的涂料品种亦采用高
性能的。

海洋平台飞溅区的涂料保护，飞溅区是海洋平台结构腐蚀最严重的区域，
它经受海洋大气与海水浸渍的交替作用，海浪的冲击，锚链和水面飘浮物体的磨
损，以及其它工作辅助船停靠的碰撞与摩擦。

3.2、阴极保护
(1)外加电流法
其指的就是使用直流电源通过辅助阳极，从而使得平台导管架发生阴极极
化，从而得到保护的方法。

由直流电源、辅助阳极、参比电极和电缆等四部份组
成，可根据需求调节保护电流，安装的辅助阳极数量要比牺牲阳极少得多。

由于
该方法需要长期连续稳定的输出，一般为20~30年，同时还需要准确的控制适当
输出电流密度，要达到保护的目的同时还要防止过保护。

(2)牺牲阳极法
其值得就是使用电位更负的金属材料作为阳极，溶解提供保护电流，使平台
导管架发生阴极极化，从根本上防止了腐蚀的发生。

常见的牺牲阳极金属为：锌
基、铝基、镁基的合金，在上述三个金属为主体之后，用In、Hg、Cd、Sn、Si、
Bi、Mn等对前述3个金属进行合金化，细化了晶粒，促使其表面溶解，提高阳
极的表面活性和电化学性能；将适用范围扩大到高电阻率、高低温的海水环境。

同时为了防止“过保护”现象的发生，人们使用两种活性不同的阳极材料复配一
起，一般常用镁包锌型、镁包铝型复合牺牲阳极，从而对钢结构可以实行长期稳
定的保护。

结束语
海洋平台是一种海上大型工程结构物。

其钢结构长期处于盐雾、潮气和海水
等环境中，受到海水及海生物的侵蚀，而产生剧烈的电化学腐蚀。

腐蚀严重影响
海洋平台结构材料的力学性能，从而影响到海洋平台的使用安全。

而且由于海洋
平台远离海岸，不能像船舶那样定期进坞维修保养，因此海洋平台的建造者及使
用者都非常重视海洋平台的防腐问题。

参考文献
[1]缪灿亮,王海勇,王思.海洋平台的腐蚀现状和防护措施[J].全面腐蚀控
制,2013,01:22-24+62.
[2]王义,靳有.浅析海洋平台腐蚀与防护[J].全面腐蚀控制,2013,03:8-10.
[3]张洁.浅谈海洋平台腐蚀与防护[A].山东石油学会、胜利油田腐蚀与防护研究
所.山东石油学会第六届腐蚀与防护技术学术交流会专刊[C].山东石油学会、胜
利油田腐蚀与防护研究所:,2008:4.
作者简介：吴玉坤（1987~），男，山东省，2009年毕业于中国石油大学（北京），
工程师。