海底油气管道腐蚀与防护技术现状

中国石化安全工程研究院
内容
一、海底管道的发展与防腐现状
二、海底管道防腐面临的困难 三、海底管道防腐措施 四、海底管道腐蚀评价与检测技术 五、建议√
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五、几点建议
（1）部分海底管道投产年限已经临近乃至超过原设计寿命，运行 状况不佳，必须建立系统化、全生命周期的完整性管理体系。 （2）系统本质安全化，设计阶段合理选材，增加腐蚀裕量。
报告题目：海底油气管道腐蚀与防护技术现状
报告人：刘小辉 副总工/教授级高工
单 位：中国石化安全工程研究院 设备安全研究室
第2届海洋材料腐蚀与防护大会 北京·2015
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内容
一、海底管道的发展与防腐现状√ 二、海底管道防腐面临的困难 三、海底管道防腐措施 四、海底管道腐蚀评价与检测技术 五、建议
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四、海底管道腐蚀评价与检测技术
4.1 海底管道腐蚀安全评价
安全评估海底管道对于现场工程应用有着极其重要的意义。由于影 响海底管道系统安全性的风险因素很多且极其复杂，目前国内外针对海 底管道的安全评估方法普遍还不完善。 一种海底管道安全评估的新方法：根据相关标准，通过软件分析， 采用超声导波技术进行现场检测，并基于DNV-OS-F101标准中的许用应 力法和DNV-RP-F101标准中带腐蚀缺陷管道的剩余强度评价，综合腐蚀 、操作压力、操作温度和最小壁厚等四个因素对管道安全运行的影响， 从而对海底输油管线的可靠性进行评估。
手镯式牺牲阳极
3LPE+手镯式阳极联合防护的管道
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三、海底管道防腐措施
2、合理选材，增加腐蚀裕量
根据腐蚀情况采取碳钢加腐蚀余量和碳钢内衬耐蚀合金等防腐形式。 增加腐蚀裕量是控制海管内腐蚀的常用方法，一般在计算壁厚的基础上增 加3～6mm腐蚀裕量。
3、海底管道节点采用2层结构或者3层结构的热缩带防腐（见下图）。 带混凝土配重的海底管道还需要填充高密度聚氨酯泡沫，与混凝土平齐。
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内容
一、海底管道的发展与防腐现状
二、海底管道防腐面临的困难
三、海底管道防腐措施√
四、海底管道腐蚀评价与检测技术 五、建议
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三、海底管道防腐措施
1、海底管道外防腐——采取涂层防护与阴极保护相结合的方法。 想在管道上得到完美无瑕的涂层几乎是不可能的，因施工或者老化等 原因总会存在一些缺陷，比如气孔、针孔等，这会影响涂层的耐久性，一 旦这些地方发生腐蚀就会导致涂层失效。因此，目前海底管道外防腐的通 常做法是涂层与阴极保护联合使用。 （1）海洋工程应用较多的涂层是三层聚乙烯涂层（3LPE）和三层聚 丙烯涂层（3LPP）。 （2）海底管道的阴极保护主要采用牺牲阳极的阴极保护，通常选用的 阳极材料是手镯式铝合金。
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四、海底管道腐蚀评价与检测技术
4.2 海底管道腐蚀检测技术
漏磁检测（MFL） 内检测 智能清管器（PIG ）进行在线检测 超声波检测（UT） 涡流检测（ECT）
腐 蚀 检 测
外检测
浅海： 潜水员携带检 测仪器进行
牺牲阳极的安装可靠情况 阳极及外壁海洋生物附着与沉积情况
深海： 依靠潜水器检测系统实现。目前，搭载光学系统和管道 探测仪等设备的遥控潜水器/水下机器人（ROV）是主 要方法之一
（3）严格工程质量管理。科学规划，合理施工，加强管道施工过 程质量监管，试行管道涂装过程第三方质量监管新机制。 （4）合理分析实际生产工况，与设计条件进行对比，优化海底管 道防腐措施，有计划的开展通球清管、化学药剂筛选、腐蚀监/检测及 评估。 （5）建立海底管道腐蚀防护质量评估体系，实现动态跟踪、控制 并持续改进。
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一、海底管道的发展与防腐现状
1.1 国内外海底管道的发展现状
海底管道是海上油气田开发工程设施的主要组成部分，担负着海上油气输送的 重要任务。 第1条海底管道：1954 年，美国 Brown & Root 海洋工程公司在墨西哥湾铺设。 铺设水深：2014年完工的从阿尔及利亚延伸至撒丁岛的地中海水下Galsi管道创 造了2824 m的新水深记录 管道长度：2004-2007年，在挪威和英国之间铺设的Langeled天然气管道的长度 达1173 km，成为世界最长的海底管道 钢管厚度：俄罗斯和欧洲之间穿越波罗的海的输气管道，使用了X70钢管，管 径1219 mm，最大壁厚达到41mm，是目前海底管道工程中应用最大壁厚钢管。 我国1973年首次在山东黄岛采用浮游法铺设了3条500m 从系泊装置至岸上的海 底输油管道，又于1985年渤海石油海上工程公司在埕北油田也采用浮游法成功地铺 设了1. 6km钻采平台之间的海底输油管道。随着海上石油的开采不断升温，我国海 底管道铺设的里程不断攀升，发展到如今已达6000 km，最深达到1500 m，最长达 800 km，最大壁厚为31.8mm。
4、海底管道与其他系统之间需要采取绝缘措施进行电绝缘，以保证每 个阴极保护系统的独立性。 5、合理使用缓蚀剂是防止和减缓油气管道内腐蚀的有效手段
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一、海底管道的发展与防腐现状 二、海底管道防腐面临的困难√ 三、海底管道防腐措施 四、海底管道腐蚀评价与检测技术 五、建议
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二、海底管道防腐面临的困难
1.防腐蚀设计缺陷：主要表现为初始设计参数与投产后不符，如文昌油田某 海底管道原设计CO2含量仅为7.48%，且不含H2S，投产后CO2含量最高达到20%，且 存在少量H2S ，发生腐蚀穿孔事件。此外设计初期未考虑增设检验装备和计划， 造成后期管道维护及监测困难。 2.施工质量得不到保证，管道制作及安装过程存在焊接、内涂等过程，任何 一个环节没有按照相关标准和规范操作，都有埋下腐蚀隐患。如焊接时的夹杂、 内涂时的针孔等都会导致局部腐蚀的发生。 3.输送环境恶劣，海洋环境及管内输送介质含有H2S、CO2、Cl-、SO42-、水、 微生物、固体沉凝物等，它们都会引起管壁减薄、坑蚀氢脆或应力腐蚀开裂；浪 潮冲刷、海床地质变化及第三方活动等加速腐蚀，导致管体破坏。 4.腐蚀检测难度大、检测费用高。由于海洋环境的特殊性，海底管道不具备 陆上管道可以反复查看和检测的便利条件，且海底管道多埋于海床下的管沟内， 海底管道的检测比较困难，需要适用于海洋环境的检测船舶和检测仪器。有关资 料显示，我国90%的海底管道从投产以来未进行任何清管、通球等基本维护。 5.运营阶段防腐蚀管理不当，海底管道投用后没有根据实际生产工况进行化 学药剂筛选，没有采取除氧、脱硫、除砂、脱水和露点控制等防腐蚀工艺，都会 导致腐蚀加剧。
内腐蚀
腐 蚀 分 类 外腐蚀
管内输送介质 运行中的防腐管理不当 海水腐蚀 土壤、海泥腐蚀 微生物腐蚀 经济损失 环境污染
案例1：2007年，我国南海涠洲12-1至11-4原油管道因腐蚀发生泄漏，油田停产 近200天，造成巨大经济损失。
案例2：2008年12月22日，阿塞拜疆里海一条铺设30多年的海底管道发生腐蚀泄 漏，飘浮于海面的石油形成几公里污染带。
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一、海底管道的发展与防腐现状
1.2 海底管道的防腐现状
浪潮冲刷
环 境 恶 劣
第三方活动 海床地质变化 腐蚀 损伤甚至失效
海底管道的大敌（ 腐蚀失效占 35% ，主要的失效形式）
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一、海底管道的发展与防腐现状
1.2 海底管道的防腐现状
防腐设计缺陷 施工质量
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