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摘要:海洋环境会对管线产生一定的腐蚀作用,根据大量的实践证明,海洋环境通常分为海泥区、全浸区、潮差区,飞溅区、大气区,不同区域的海洋环境对管线的腐蚀程度存在的差异,其中飞溅区对管线的腐蚀情况最为明显。该区域海洋环境在多种因素的影响下,加快了管线的腐蚀速度。针对这些问题,我们应当积极采取相应的措施,对海洋管线进行相应的防腐处理。本文主要围绕海上油田飞溅区管线防腐的实施意义,根据ISO12944、ISO20340、NORSOK M-501系列标准的要求,管线防腐技术要点进行分析,探讨完善海上油田飞溅区海管立管防腐的有效方式,从而为相关领域提供一定的理论参考,促进我国海上油田项目的快速发展。
关键词:海上油田;飞溅区;防腐;工艺
一、海上油田海管立管防腐的意义
在我国的海上油田项目中,对管线腐蚀存在最大影响的是海洋环境。海洋环境五大区域特点对海管腐蚀程度存在着差异,管线腐蚀的速度也不相同。根据相关资料统计显示,海洋飞溅区的管线腐蚀破坏最严重。除此之外,海洋飞溅区的管线是平台的登陆管线,在海洋内部压力的影响下,飞溅区的管线会受到海水的冲击,加快了管线的腐蚀。为了完善我国海上油田管线的防腐工作,大部分区域都使用了性能更强的防腐材料。在施工的过程中,施工单位应当不断优化施工工艺,完善我国的海上油田防腐工艺,使得海上油田管道能够取得理想的使用寿命。
二、目前我国海上油田管线防腐的处理现状
(一)我国的海管立管防腐材料使用寿命
在我国的海洋工程中,防腐设计有着较高的标准。依据ISO12944-2017第2部分环境分类,海洋环境属于腐蚀最严重的CX级,因此海上平台结构设施的防腐要求很高。通常情况下,管线防腐寿命设定是15年,涂层设计需要根据腐蚀程度进行相应的调整。对海洋飞溅区的防腐层系统而言,管线的设计寿命一定要跟整个平台的设计相符,值得一提的是,除特殊情况外,在管线设计寿命期内,该区域海洋防腐涂层必须是免维护的。针对被机械损伤的部位,根据国家相关规定,允许最大的维护间隔不能超过一年。在对飞溅区防腐层进行设计的过程中,应当根据该区域的管线的运行情况,调整维护时间。
(二)我国海洋飞溅区对海管立管的腐蚀特点
海水高潮位的上方就是飞溅区,该区域受到海洋环境的影响,管线常常受到侵蚀。飞溅区的钢结构表面通常与海水中的水分和氧气直接接触,并且,在海洋风浪的影响下,管线受到海水的冲击,会加剧防腐层的腐蚀。因此,跟其他四个区域相比,飞溅区钢结构腐蚀程度最高,该区域钢结构的防腐层更容易受到腐蚀。
(三)我国常用的海管立管防腐方法
目前,我国海上油田在建设期间,对管线的防腐通常是采用三层PE外防腐层进行处理。三层PE外防腐层主要是由胶粘层、聚乙烯层和熔接环氧层组成。这种方法也是目前国际上最常用的防护措施,在我国海上油田建设中应用广泛,并取得了理想的效果。凭借其机械强度高、吸水率低、防腐性能好的特点,在海上油田建设中发挥着重要作用。其中,熔接环氧粉末涂层,又被称为FBE,在海上油田的建设过程中,施工技术人员需要将管线加热到230摄氏度左右。但是在后续更换立管或者是维修的情况下,由于技术条件的限制,无法对管线进行加热,难以满足施工要求。这就需要施工技术人员用其他的施工工艺代替FBE技术。通常会用粘弹体防腐技术或者是碳纤维包覆技术来代替。
三、海洋飞溅区海管立管防腐施工工艺
(一)利用粘弹体防腐技术进行海管处理
在我国的海上油田建设项目中,粘弹体防腐技术是一种新型的防腐工艺。其技术核心所使用的粘弹体是一种高性能聚合物材料,凭借其独特的分子结构,发挥着良好的防腐性能。该材料在-50℃~70℃的温度范围内,既不会随意流淌,也不会固化,不仅具有液体的物理性质,同时也有固体的特点,可以对钢管进行防腐保护。粘弾体的冷流特性可以帮助它填补钢管表面包覆层出现的孔洞,防止海洋中的微生物、水分进入到钢管结构体内侵蚀钢管,从而保证钢管的密封性,防止被海水侵蚀。同时,粘弾体材料有着较长的使用寿命,通常情况下可以保持30年不损坏,而且施工过程中对管材表面处理等级要求较低(一般要求处理达到ST2.0级即可),操作简便。使用粘弹体防腐胶带缠绕海管后,然后使用PVC外护带缠绕在粘弹体防腐胶带外面,对内部的粘弹体起到很好的机械保护作用,最后使用水固化环氧玻璃钢胶带。其固化后具有很强的耐冲击性能,为粘弹体提供机械保护。同时环氧玻璃钢本身具有耐酸、耐碱、耐高温性能,能够抵抗恶劣的腐蚀环境。粘弹体防腐技术可以直接应用到各种型号的管道和设备中,极大地满足了目前海上油田海管的防护需要。
由于粘弹体防腐工艺要求较低,容易进行质量控制,对施工人员的技术要求不高,能够极大地提高施工效率,降低人力成本的开支。同时,粘弹体防腐工艺可以进行纯手工的实施,能够极大程度上保障施工进度。另外,对钢管表面要求处理较低,一般不需要进行喷砂处理,能够快速应用到海洋油田建设项目中。粘弾体材料对存储条件没有特殊要求,在常规的环境下便可以储存,不会产生消耗,具有很强的经济效益。随着粘弹体防腐技术的不断完善,在我国的海洋油田项目中发挥了越来越重要的作用,是一种理想的防腐技术。
(二)利用碳纤维包覆技术进行海管处理
碳纤维具有低密度、优良的力学性能、低热膨胀系数、高的热导率等优点成为金属基复合材料一种重要的增强体。随着碳纤维应用领域的不断扩大,人们提高了对碳纤维的认识,碳纤维市场得到了稳步的扩展,目前我国海上油田飞溅区广泛采用碳纤维包覆技术。根据海管腐蚀情况,碳纤维材料可以进行补强处理。施工用补强材料为碳纤维布、基体树脂、底漆和专用修补剂,补强施工后采用的防腐材料为聚乙烯胶粘带或其它防腐材料。补强施工前,应先将管道表面处理至ST3.0级,补强施工一般在管道表面处理4小时内进行,避免基材表面再次氧化。根据施工位置的温度、湿度、选择适当的缺陷修补剂。待修补剂满足使用要求后,进行底漆的涂刷,而后将碳纤维片材配合树脂胶黏剂进行包覆施工。碳纤维包覆施工适应性比较广泛,在一定程度上解决了飞溅区海管的防腐问题。
四、结语
随着我国社会经济的快速发展,海洋油田项目建设不断完善,为了保障海上油田管道不被海水的腐蚀,应当充分优化海管立管防腐工艺,施工技术人员可以根据钢管的结构特点和飞溅区的海水性质,选择相应的施工技术,对管道进行防腐处理。其中,粘弹体防腐技术和碳纤维包覆技术有着不同的应用优势,施工技术人员要进行灵活的选择,从而保障飞溅区海管立管的防腐要求,满足实际的建设需求,促进我国海上油田项目取得理想的收益。
参考文献
[1]王威,鲁瑜,张宗超,郭庆,县申平,张庆晓.海管立管腐蚀缺陷修复关键技术及质量控制[J].海洋工程装备与技术,2017,4(03):131-135.
[2]李文博,于晓洋.陆地/海洋油气集输管道工艺对比分析[J].辽宁化工,2016,45(10):1302-1304+1307.
[3]楊炳华.海上油田海底管道运营期间的维护管理[J].中国石油和化工标准与质量,2016,36(10):47-48.
(作者单位:中海油能源发展股份有限公司上海环境分公司)
关键词:海上油田;飞溅区;防腐;工艺
一、海上油田海管立管防腐的意义
在我国的海上油田项目中,对管线腐蚀存在最大影响的是海洋环境。海洋环境五大区域特点对海管腐蚀程度存在着差异,管线腐蚀的速度也不相同。根据相关资料统计显示,海洋飞溅区的管线腐蚀破坏最严重。除此之外,海洋飞溅区的管线是平台的登陆管线,在海洋内部压力的影响下,飞溅区的管线会受到海水的冲击,加快了管线的腐蚀。为了完善我国海上油田管线的防腐工作,大部分区域都使用了性能更强的防腐材料。在施工的过程中,施工单位应当不断优化施工工艺,完善我国的海上油田防腐工艺,使得海上油田管道能够取得理想的使用寿命。
二、目前我国海上油田管线防腐的处理现状
(一)我国的海管立管防腐材料使用寿命
在我国的海洋工程中,防腐设计有着较高的标准。依据ISO12944-2017第2部分环境分类,海洋环境属于腐蚀最严重的CX级,因此海上平台结构设施的防腐要求很高。通常情况下,管线防腐寿命设定是15年,涂层设计需要根据腐蚀程度进行相应的调整。对海洋飞溅区的防腐层系统而言,管线的设计寿命一定要跟整个平台的设计相符,值得一提的是,除特殊情况外,在管线设计寿命期内,该区域海洋防腐涂层必须是免维护的。针对被机械损伤的部位,根据国家相关规定,允许最大的维护间隔不能超过一年。在对飞溅区防腐层进行设计的过程中,应当根据该区域的管线的运行情况,调整维护时间。
(二)我国海洋飞溅区对海管立管的腐蚀特点
海水高潮位的上方就是飞溅区,该区域受到海洋环境的影响,管线常常受到侵蚀。飞溅区的钢结构表面通常与海水中的水分和氧气直接接触,并且,在海洋风浪的影响下,管线受到海水的冲击,会加剧防腐层的腐蚀。因此,跟其他四个区域相比,飞溅区钢结构腐蚀程度最高,该区域钢结构的防腐层更容易受到腐蚀。
(三)我国常用的海管立管防腐方法
目前,我国海上油田在建设期间,对管线的防腐通常是采用三层PE外防腐层进行处理。三层PE外防腐层主要是由胶粘层、聚乙烯层和熔接环氧层组成。这种方法也是目前国际上最常用的防护措施,在我国海上油田建设中应用广泛,并取得了理想的效果。凭借其机械强度高、吸水率低、防腐性能好的特点,在海上油田建设中发挥着重要作用。其中,熔接环氧粉末涂层,又被称为FBE,在海上油田的建设过程中,施工技术人员需要将管线加热到230摄氏度左右。但是在后续更换立管或者是维修的情况下,由于技术条件的限制,无法对管线进行加热,难以满足施工要求。这就需要施工技术人员用其他的施工工艺代替FBE技术。通常会用粘弹体防腐技术或者是碳纤维包覆技术来代替。
三、海洋飞溅区海管立管防腐施工工艺
(一)利用粘弹体防腐技术进行海管处理
在我国的海上油田建设项目中,粘弹体防腐技术是一种新型的防腐工艺。其技术核心所使用的粘弹体是一种高性能聚合物材料,凭借其独特的分子结构,发挥着良好的防腐性能。该材料在-50℃~70℃的温度范围内,既不会随意流淌,也不会固化,不仅具有液体的物理性质,同时也有固体的特点,可以对钢管进行防腐保护。粘弾体的冷流特性可以帮助它填补钢管表面包覆层出现的孔洞,防止海洋中的微生物、水分进入到钢管结构体内侵蚀钢管,从而保证钢管的密封性,防止被海水侵蚀。同时,粘弾体材料有着较长的使用寿命,通常情况下可以保持30年不损坏,而且施工过程中对管材表面处理等级要求较低(一般要求处理达到ST2.0级即可),操作简便。使用粘弹体防腐胶带缠绕海管后,然后使用PVC外护带缠绕在粘弹体防腐胶带外面,对内部的粘弹体起到很好的机械保护作用,最后使用水固化环氧玻璃钢胶带。其固化后具有很强的耐冲击性能,为粘弹体提供机械保护。同时环氧玻璃钢本身具有耐酸、耐碱、耐高温性能,能够抵抗恶劣的腐蚀环境。粘弹体防腐技术可以直接应用到各种型号的管道和设备中,极大地满足了目前海上油田海管的防护需要。
由于粘弹体防腐工艺要求较低,容易进行质量控制,对施工人员的技术要求不高,能够极大地提高施工效率,降低人力成本的开支。同时,粘弹体防腐工艺可以进行纯手工的实施,能够极大程度上保障施工进度。另外,对钢管表面要求处理较低,一般不需要进行喷砂处理,能够快速应用到海洋油田建设项目中。粘弾体材料对存储条件没有特殊要求,在常规的环境下便可以储存,不会产生消耗,具有很强的经济效益。随着粘弹体防腐技术的不断完善,在我国的海洋油田项目中发挥了越来越重要的作用,是一种理想的防腐技术。
(二)利用碳纤维包覆技术进行海管处理
碳纤维具有低密度、优良的力学性能、低热膨胀系数、高的热导率等优点成为金属基复合材料一种重要的增强体。随着碳纤维应用领域的不断扩大,人们提高了对碳纤维的认识,碳纤维市场得到了稳步的扩展,目前我国海上油田飞溅区广泛采用碳纤维包覆技术。根据海管腐蚀情况,碳纤维材料可以进行补强处理。施工用补强材料为碳纤维布、基体树脂、底漆和专用修补剂,补强施工后采用的防腐材料为聚乙烯胶粘带或其它防腐材料。补强施工前,应先将管道表面处理至ST3.0级,补强施工一般在管道表面处理4小时内进行,避免基材表面再次氧化。根据施工位置的温度、湿度、选择适当的缺陷修补剂。待修补剂满足使用要求后,进行底漆的涂刷,而后将碳纤维片材配合树脂胶黏剂进行包覆施工。碳纤维包覆施工适应性比较广泛,在一定程度上解决了飞溅区海管的防腐问题。
四、结语
随着我国社会经济的快速发展,海洋油田项目建设不断完善,为了保障海上油田管道不被海水的腐蚀,应当充分优化海管立管防腐工艺,施工技术人员可以根据钢管的结构特点和飞溅区的海水性质,选择相应的施工技术,对管道进行防腐处理。其中,粘弹体防腐技术和碳纤维包覆技术有着不同的应用优势,施工技术人员要进行灵活的选择,从而保障飞溅区海管立管的防腐要求,满足实际的建设需求,促进我国海上油田项目取得理想的收益。
参考文献
[1]王威,鲁瑜,张宗超,郭庆,县申平,张庆晓.海管立管腐蚀缺陷修复关键技术及质量控制[J].海洋工程装备与技术,2017,4(03):131-135.
[2]李文博,于晓洋.陆地/海洋油气集输管道工艺对比分析[J].辽宁化工,2016,45(10):1302-1304+1307.
[3]楊炳华.海上油田海底管道运营期间的维护管理[J].中国石油和化工标准与质量,2016,36(10):47-48.
(作者单位:中海油能源发展股份有限公司上海环境分公司)