海底油气管道腐蚀及防护探讨

海底油气管道腐蚀及防护探讨

宋方明

天津芸哲科技有限公司   天津市300452

摘要：中国经济社会的迅速发展，对油气资源的需求与日俱增。单纯依赖陆上油气资源是不能适应国民经济发展的。只有对海洋油气资源的进一步开发，才能推动我国的长远发展。石油和天然气从海洋到陆地的运输方式有多种，其中管道运输是最大的优点，它既能降低成本，又能避免各种因素的干扰。但是，由于海洋环境的复杂性，会对海底管线的运输产生一系列难以预料的后果，并在一定程度上引起了人们的关注。因此，海底管线的输送要远高于陆地，所以有关技术人员要对其进行有效的防护。

关键词：油气管道；腐蚀；防护

引言：近年来随着我国经济的不断发展，油气资源的勘探任务越来越重，国内各大油田在加紧部署人力、物力进行老油区的精细化管理的同时，也不断扩大油气勘探区域。尤其加大了对浅海的开发力度。随着我国海洋油气开发力度的加大的后时，海底管道建设的步伐也不断加快。目前，中海油凭借自己得天独厚的地理优势，已经成为我国海洋油气勘探开发的主力军，沿海地区的管道建设大部分由中海油来承建。中石化在胜利油田的开发下也是占据了渤海湾的大片水域，进行浅海油气的开采，随之而来的海底管线施工日益加剧。除此之外，中石油也是不甘于陆地管线的长距离运输，早已对沿海油田进行了调研和规划。通过中石油管道局在渤海月东油田海底管道完工之际，已经向外界高调宣布进军海洋领域，这意味着我国海洋油气管道建设市场将迎来新的挑战和机遇，尤其是对于推进我国海洋油气资源勘探和开发意义重大。众所周知，陆地石油资源已经不能满足各国的经济发展需求，并且随着全球陆上油气资源开采进入枯竭期，已经不可能投入巨大的人力和物力去开采，我们只能向海洋要资源，要油气。特别是在我国油气资源处于衰老期、枯竭期，油气资源已经远远不能满足国内经济的发展，中石化将近80%的原油需要进口，面对海上石油运输存在的危险和隐患，需要利用海底管道进行大量的原油运输，加大海洋油气管道的建设已经是迫在眉睫。

1海底管道特点

1.1投入成本高

在海洋石油和天然气管线的建设中，由于海洋石油和天然气管道的建造，所需的船只数量较多。比如挖沟机的船只，运送物资的船只，铺设管道的船只，建造管道的船只，以及几乎整个建造过程中，都会有辅助船只。

1.2施工质量标准严格

由于海洋环境的复杂性，很多因素都是不可预知的，使得水下管线的施工更加困难。一旦出现安全事故，将会带来很大的损失，而且必须投入巨额的维修经费。所以，在海底管线的施工中，施工质量要求很高，从而在某种程度上确保了海底管线的完全安全。

1.3海底环境复杂

海洋环境比陆地要复杂得多，很多东西都难以预料。当发生自然灾害时，会导致海底管线的重大安全事故，需要进行有效的修复。

1.4施工作业繁复

海底管线的建设大多是在海洋中进行，但也有许多工程必须在地面上进行，以帮助海底建设，比如对船只的维修和维修，以及在地面上建造船只，因此，水下管线的建设更为复杂。

2海底油气管道腐蚀影响因素

海洋环境中，海洋环境下的金属被侵蚀、损坏。海水中含有丰富的自然电解质。海洋包含了地球上几乎全部的化学物质，而且组成十分复杂。海水中除了含有丰富的盐分，还含有溶解氧、海洋生物和腐败的有机物质，这些都为土壤的侵蚀提供了有利的环境。海水的温度、流速和pH值对海水的侵蚀起着重要的作用。

2.1含盐量

海水和其他腐蚀环境的一个突出特点是它的高含盐量。在全球海洋中，海水的成分和含盐量是比较稳定的，而内海的含盐量则根据地区不同而有很大的差别。海水中的含盐量将直接影响到海水的导电率和氧气含量，从而必然会对土壤的侵蚀造成影响。水的导电性能随含氧量的增大而下降。结果表明，在一定的含氧量下，存在着最大的腐蚀速度，而海水中的含盐率恰好与最大腐蚀速度相对应。

2.2溶解氧

由于水中的大部分金属都受到氧的脱极化作用，所以水中的溶氧是造成海水侵蚀的主要原因。海洋的表层始终与大气相接触，并有较大的接触区域。海水还常常受到海浪的影响，并且有强烈的自然对流。所以海洋中的氧气含量一般都很高。可以假定海洋的表层已经充满了氧。海水中的溶解氧随着海水含盐量及水温的升高而降低。在海面至海面80米处，氧气的浓度逐渐下降，并达到最低水平。这是由于海洋生物需要用氧，上层海洋动物的尸体也需要用氧。但是，由于对流所提供的氧不能完全抵消所需的氧，所以形成了一个低氧环境。在海平面之下80米至低于海平面100米处，溶氧量又开始升高，与海面的氧气水平相近。这是因为深海的海水温度较低，压力较大。

2.3温度

海水的温度随着季节、纬度和海水的深度而不同。靠近赤道（也就是，纬度较低），海水温度愈高，则金属的侵蚀速度愈快。随着海水的深度和水温的降低，腐蚀速度的降低。随着海水温度的上升，化学作用的速率提高了14%，海水中的金属腐蚀速率就会提高一倍。随着温度的增加，氧气的溶解速度逐渐下降，随着温度的增加，金属的腐蚀速度会下降20%左右。同时，水温的改变也会对海水的生物活性产生一定的影响。在高温季节，由于气温的季节性变化，铁、铜及其合金的腐蚀速率比较快。

3海底管道防护及修复措施

3.1防护技术

①内防腐海底管线的内部防腐方法有两种：一种是在管线中加入缓蚀剂，一种是在管道内涂覆一层。尽管加入缓蚀剂能够有效地阻止管内腐蚀，但是目前大部分海底管线都是通过使用该技术来预防管内壁的腐蚀；但是，缓蚀剂的配比要按实际的输送介质来设计。在内涂层技术方面，目前较为成熟的有环氧内涂层技术、液体环氧内涂层技术。尽管不同的内涂工艺原理不同，但都能有效地减少管内的腐蚀速度。②对海底管线进行外部防腐处理时，应从以下几个方面进行考虑；在此基础上，还应考虑到海底管线的寿命。目前，国内外已有三大类海洋管线防腐技术：熔结环氧粉末防腐技术、3LPE防腐技术、塑料内衬技术。③阴极保护通常采用的阴极保护技术，即外部保护电流和牺牲阳极。这两种技术都把电子施加到金属管上，使得它的电子处于过剩的状态，使得管子在任何时候都是负电势，而且它也很难被腐蚀。但是，两者有一定的不同。外防护电流是将电流加在管子上，从而产生一个电子。随着海底管线的腐蚀程度的增加，其电流密度也随之增大。④采用不锈钢管，能彻底解决海底管线的腐蚀问题，提高其使用寿命。目前，不锈钢中常用的不锈钢有B10/B30、HDR双相不锈钢等；但是，由于采用不锈钢材质制作的海底管线造价比较高，所以至今还没有得到普遍应用。

3.2防止第三方破坏措施

①严格管制渔船的作业地域目前，我国只对渔船的工作时间作出了明确的规定，而对其操作的空间和范围却没有明确的规定。因为渔民并不了解海底管线的施工，所以在施工过程中，他们没有对管线进行一定的防护，从而造成管线的破坏。为此，相关部门要对海底管线的定位和禁捕区进行合理的界定，避免对管线造成损害。②加强对航路的管理。为保证船舶不会对海底石油管线造成损害，并能有效地防止下落物对管线的损害，船方应设立专门的航道。水道应该尽量与海底管线的位置保持距离。另外，还可以在海上船舶上设置监控设备，对其航道进行严密监控，防止船员误入海底管线，并严格避免船舶对管线的损害。

3.3提高工程质量

①为了改善海底管线的焊接质量，应从以下几个方面着手，即加强焊接工人的技术水平。当前的焊接工艺比较成熟，焊工的技术水平将成为制约其质量的关键。所以，必须从技术层面上加强焊工的技术水平。焊接设备的使用也直接关系到其焊接质量，因此，施工企业要加强对其设备的定期保养，使其达到更高的水平。②要坚持做常规的体检。海底管线在长期使用中，必然会对焊缝和防腐涂层造成损害；同时，管线的安装装置也会有所改变。所以，必须对焊接接头、防腐涂层、固定装置等进行定期的检测，及时发现故障，并采取相应的处理措施。

3.4防自然灾害

①由于自然灾害对管线结构的严重损坏，增加管线的拉伸强度，会引起管线的变形。如果管道的拉应力超过理论拉伸强度，则会对管线造成损伤。因此，加强管材的抗拉强度，是预防天然、地质灾害对管线的破坏的一种行之有效的方法。但是，随着海底管线的拉伸强度的增大，必然会加大工程建设的投入。所以，通常不会采用这种方法。②在防治自然灾害和地质灾害时，采用防灾减灾的办法是行之有效的。为此，必须加强对海洋环境的实时监控，及时制订管线破损的应急方案，尽量降低管线破损所带来的经济和环境污染。

3.5修复技术

①通常情况下，管道的变形不会引起渗漏，但是会大大缩短海底管线的寿命。海底管线发生严重变形，无法进行清管。所以，在管线发生变形后，必须进行维修。在进行管线维修前，必须对其变形部位及变形情况进行细致的研究。在管线的变形很小的情况下，可以采用校正的方法来纠正管线的变形；在管线发生严重变形的情况下，必须对其进行相应的改造。②海底管线的穿孔和管线的穿孔往往是由于腐蚀造成的。管道的穿孔不会引起很大的变形，但是会对周围的环境造成一定的影响。针对射孔问题，目前最常用的修补方法是机械封堵钳法。要实现这种技术，必须要有潜水员或者是潜水者。在管道漏气孔比较小的情况下，可以采用特殊的密封胶来进行修补。③管线开裂。海底管线在发生裂纹时，会产生大量的泄漏。这时，海上石油和天然气设备的正常生产是不能进行的，只能在管线维修后进行。在海洋浅水区域（5米以下）出现管线裂纹时，可以采用水焊技术进行修补；当管线在深海（5米以上）出现裂纹时，必须采用沉箱常压干燥箱进行修复。④管道破裂、管道破裂、管道破裂所引起的破坏是一样的，而且还会导致海洋环境的污染和石油和天然气的生产。尽管管道在发生裂缝时不会发生变形，但是一旦发生裂缝，则会引起管线的位移和变形。所以修理前，必须用小船把管子拉成一条直线，然后再进行维修。如果需要，还可以替换掉破损的管子。

4结语

总之，发展经济，必须加大对能源的支持。随着石油资源的长期利用，海洋石油资源日益枯竭，各国都在积极发展海洋和深海石油。但是，由于水下管线工程的特殊性，它所面对的安全问题也越来越突出。因此，为保证海底管线的正常使用，必须采取有效的维护措施，保证海底管线的正常使用。

参考文献：

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