前 言

海(hai)(hai)(hai)底(di)管道(dao)(dao)(dao)是海(hai)(hai)(hai)上油氣(qi)(qi)田生產設(she)施的(de)重要(yao)組成部分，也是海(hai)(hai)(hai)底(di)油氣(qi)(qi)能(neng)源(yuan)運輸(shu)的(de)最(zui)重要(yao)動(dong)脈。隨著我國(guo)海(hai)(hai)(hai)洋石油天然氣(qi)(qi)的(de)不斷開(kai)發(fa)， 海(hai)(hai)(hai)洋油氣(qi)(qi)管道(dao)(dao)(dao)建設(she)發(fa)展迅(xun)速，保證海(hai)(hai)(hai)底(di)油氣(qi)(qi)管道(dao)(dao)(dao)安全運行的(de)重要(yao)性也日益凸顯(xian)。

據(ju)文獻(xian)報(bao)道，造成海底管道失效主(zhu)要由于腐(fu)蝕、工程質量(liang)、第三方(fang)破壞、自然和(he)地質災害等(deng)4個方(fang)面，由于腐(fu)蝕造成的失效占(zhan)到(dao)總次數的37%。如下圖所示，海管內(nei)腐(fu)蝕影響因素眾(zhong)多、機理復雜，屬于腐(fu)蝕風險管控的重(zhong)點和(he)難(nan)點工作(zuo)。

本文(wen)圍繞海管面臨的(de)主要內腐蝕類型，介紹其腐蝕機理、影(ying)響因素(su)、防腐策(ce)略等方面。

01 CO2腐蝕(shi)

CO2作為天然氣和石油伴生氣的組分存在于油氣中(zhong)。當(dang)它(ta)是干燥氣體(ti)時，本身不具備腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)。當(dang)它(ta)溶于水或原(yuan)油時具有很強腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)。如在同樣pH下 ,CO2的總(zong)酸度(du)比 HCl 高 , 對(dui)鋼鐵的腐(fu)蝕(shi)比HCl還嚴重。CO2會引起管道迅速的全面和局部腐(fu)蝕(shi)，最終(zhong)造成(cheng)失效(xiao)。

CO2腐(fu)蝕過程主要受到溫度、壓力(li)、流速、pH值、介(jie)質組成、腐(fu)蝕產(chan)物膜等方(fang)面的影(ying)響，并且這些參數與現場的環境(jing)、狀(zhuang)態條件(jian)密切相關。

防控(kong)策略：

1、合(he)理選材：選擇(ze)抗(kang)酸(suan)性低合(he)金管線(xian)鋼(gang)管材如X65、X70；或(huo)者雙金屬(shu)復合(he)管，如內(nei)管316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，外管X65碳鋼(gang)；

2、藥劑(ji)保護：利用緩蝕劑(ji)成膜(mo)作用，在(zai)材料表面(mian)進(jin)行(xing)防(fang)護，從(cong)而有(you)效(xiao)降(jiang)低(di)材料腐蝕速率。

02 H2S腐蝕(shi)

H2S對管道的損(sun)(sun)傷(shang)主(zhu)要表(biao)現電(dian)化學(xue)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)和氫(qing)致損(sun)(sun)傷(shang)兩種類型。H2S溶于水中后電(dian)離呈酸性，使管道受到電(dian)化學(xue)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，造(zao)成管壁減薄或局部點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)穿孔(kong)。此外(wai)，腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)過程產生(sheng)的氫(qing)原子(zi)被材(cai)料(liao)吸收后，在管材(cai)冶金(jin)缺陷區(qu)富集，可(ke)能導致鋼(gang)材(cai)脆化，萌生(sheng)裂紋導致開(kai)裂。H2S一般來源于油(you)氣儲層和微生(sheng)物作用次生(sheng)。

H2S腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)過程主要(yao)受到材料因素（顯微組織、硬(ying)度、合金元素）、環境因素（濃(nong)度、pH值、溫度、流速(su)、Cl-）等方面的(de)影響。一般情況下，CO2、H2S是(shi)共存(cun)的(de)，腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)研究表(biao)明(ming)在海(hai)底管道中微量(liang)的(de)H2S存(cun)在，對(dui)CO2腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)是(shi)有明(ming)顯的(de)抑制作用。

防(fang)控策(ce)略：

1、合理選材：使用(yong)低合金(jin)管(guan)線鋼，如(ru)X65、X70；或者雙金(jin)屬復合管(guan)，如(ru)內管(guan)316L不銹鋼，外管(guan)X65碳鋼；

2、緩蝕劑保護(hu)：利(li)用(yong)緩蝕劑在材料表(biao)面的成(cheng)膜作(zuo)用(yong)，從而有(you)效降低材料腐(fu)蝕速率。

3、微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)控(kong)制：通過殺菌等控(kong)制微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)繁殖速度，控(kong)制H2S次生(sheng)(sheng)。

03 微生物腐蝕

微(wei)生物(wu)主(zhu)要(yao)通(tong)過材料表面(mian)的(de)生物(wu)膜中微(wei)生物(wu)的(de)生命(ming)活動導致或促進材料腐(fu)蝕(shi)破(po)壞的(de)形式。主(zhu)要(yao)以(yi)局部點蝕(shi)為主(zhu)，其發生、發展在(zai)時間和空(kong)間上具有(you)不(bu)可預見性。大多數(shu)腐(fu)蝕(shi)都是微(wei)生物(wu)參與下的(de)電化學(xue)過程，危害很大。典型微(wei)生物(wu)有(you)硫酸鹽還原(yuan)菌(jun)（SRB）、鐵細菌(jun)（FB）等。

微生(sheng)物(wu)腐蝕過程主要受(shou)到生(sheng)物(wu)膜生(sheng)產(chan)期、輸送介(jie)質(zhi)組分、砂垢形成的(de)外部環(huan)境等方面的(de)影響，并(bing)且這些(xie)參數與現場的(de)環(huan)境、狀態條件密切相關。

防控策略：

1、化學(xue)藥劑：在(zai)充分(fen)了解(jie)菌種、繁殖(zhi)速(su)度和存活期限的情況(kuang)下，合理采用殺(sha)菌劑。藥劑見效(xiao)快，但持(chi)久性(xing)弱；

2、清管作業：定期(qi)改變細菌生存體系，打破利于其(qi)繁殖的環境(jing)或狀態(tai)，切斷其(qi)營(ying)養(yang)和(he)生長條件(jian)。

04 垢下腐蝕

垢(gou)下腐(fu)蝕是一(yi)種(zhong)金屬表(biao)面沉積物形成的局部腐(fu)蝕，破壞性極大。當管道物流(liu)中攜帶淤泥、砂和固體顆粒，殘留下來成為沉積物。在與(yu)CO2、H2S、微生(sheng)物等腐(fu)蝕綜合作用時，會形成電(dian)偶(ou)腐(fu)蝕效應，引(yin)發(fa)嚴重的點蝕，而周圍區域的腐(fu)蝕很(hen)輕微。

由于(yu)腐蝕與(yu)結垢的(de)雙重影響(xiang)，其影響(xiang)因(yin)素(su)非常復雜。受(shou)到(dao)固體(ti)顆粒組成、沉(chen)積特性、沉(chen)積速率(lv)和沉(chen)積厚度、流(liu)體(ti)腐蝕性、流(liu)速、環境因(yin)素(su)、不定期工藝操作、生(sheng)產(chan)藥劑(ji)使用等。

防(fang)控策略：

1、清管(guan)(guan)作(zuo)業(ye)：定期對管(guan)(guan)道內壁上的積蠟(la)、積液、污(wu)垢(gou)及銹蝕物有效(xiao)清除，重建海管(guan)(guan)內環境體系；

2、藥劑保護：利用緩蝕(shi)劑成膜(mo)作用，在(zai)材料(liao)表面起防護作用，從而有效降低材料(liao)腐蝕(shi)速率

3、工藝優(you)化：提高流速，增強物流攜砂(sha)能力；控制(zhi)溫(wen)度，避(bi)開微生(sheng)物繁殖活(huo)躍區間等(deng)。

05 沖(chong)刷腐(fu)蝕

沖刷腐(fu)(fu)(fu)蝕是金屬(shu)表面(mian)(mian)與腐(fu)(fu)(fu)蝕流體之間(jian)由于高速相對運動引起的金屬(shu)損傷，多表現(xian)為(wei)腐(fu)(fu)(fu)蝕和沖刷的交互協同作用(yong)。流體高速運動會破壞（減薄或去除）金屬(shu)表面(mian)(mian)的保護膜或腐(fu)(fu)(fu)蝕產物膜，加速金屬(shu)腐(fu)(fu)(fu)蝕過程(cheng)。如果(guo)流體中含有固相顆粒，腐(fu)(fu)(fu)蝕會更為(wei)嚴重。

沖刷腐(fu)蝕的(de)影響因素(su)相對復(fu)雜，主(zhu)要(yao)受到材料本身性質、溫(wen)度、pH、溶解氧、流體流態、流速、第二(er)相、腐(fu)蝕產物膜值(zhi)、過流部件形狀等(deng)方面的(de)影響。

防控策略：

1、優化設(she)計：控(kong)制表面流(liu)(liu)速在臨(lin)界流(liu)(liu)速之下，避免局部湍流(liu)(liu)的形成；

2、工藝控制(zhi)：控制(zhi)固(gu)相(xiang)含(han)量(liang)、pH值、溫度(du)、氣(qi)體含(han)量(liang)；

3、正確選材：選擇更為耐腐蝕、耐磨(mo)的材料(liao)。

06 頂(ding)部腐蝕

濕氣(qi)生產與(yu)輸送過(guo)程，當(dang)熱傳導使管(guan)(guan)壁(bi)溫(wen)度低于(yu)水蒸氣(qi)露點時，濕氣(qi)中(zhong)水蒸氣(qi)在管(guan)(guan)道側(ce)(ce)壁(bi)和頂(ding)部(bu)生成(cheng)凝析(xi)水，且頂(ding)部(bu)液(ye)膜通常(chang)厚于(yu)側(ce)(ce)壁(bi)。濕氣(qi)中(zhong)含有酸(suan)性(xing)氣(qi)體或可揮發腐蝕(shi)性(xing)物質（如CO2、H2S、乙酸(suan)等），溶(rong)解(jie)于(yu)凝析(xi)水會對(dui)管(guan)(guan)道內壁(bi)造成(cheng)嚴重的腐蝕(shi)。一般液(ye)相緩蝕(shi)劑接觸不到的管(guan)(guan)道頂(ding)部(bu)，因此，頂(ding)部(bu)腐蝕(shi)速(su)率(lv)會明(ming)顯大于(yu)底部(bu)。

頂部腐蝕過程主要受(shou)到冷凝(ning)率、多相流(liu)液(ye)態、氣體流(liu)速、溫度、揮發性腐蝕介質(zhi)等方(fang)面的影響，多出現在。

防控(kong)策略：

1、工藝調整：濕(shi)氣脫水、控制露點等；

2、藥劑控制：氣相(xiang)緩(huan)蝕劑、表面(mian)活性劑+液相(xiang)緩(huan)蝕劑、pH值穩定劑等綜合(he)作用。

07 焊縫(feng)腐蝕(shi)

焊縫腐(fu)蝕主(zhu)要是(shi)由(you)制造和冶金因素共同造成(cheng)的，是(shi)因為焊接基體和熔合區(qu)金屬的化學成(cheng)分不(bu)同而形(xing)成(cheng)腐(fu)蝕微(wei)電(dian)池(chi)。腐(fu)蝕微(wei)電(dian)池(chi)體系中，由(you)于電(dian)偶效應的作用導致材(cai)料表面會形(xing)成(cheng)嚴重局部點蝕并不(bu)斷擴展，最終導致失效。

焊縫(feng)腐(fu)蝕與金(jin)屬化(hua)學組(zu)分、材(cai)料(liao)結構、焊接(jie)(jie)工藝、焊接(jie)(jie)缺陷(xian)、焊接(jie)(jie)裂紋及殘余應力等(deng)。

防控策略：

1、合理(li)選(xuan)材：合理(li)選(xuan)擇焊接(jie)材料，使(shi)其相對于操作環(huan)境具有盡(jin)可能好的(de)化學(xue)相容性(xing)等；

2、焊(han)接質量：克服(fu)焊(han)接后出現咬邊(bian)、裂(lie)縫(feng)以及焊(han)縫(feng)表面和焊(han)縫(feng)根部形狀不規范等缺陷；

3、焊后(hou)熱處理：釋放部分或全部殘余應力，并(bing)保護焊接(jie)接(jie)頭免受某些形式的腐蝕。