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海底管线腐蚀与防护的研究进展

文档作者：姜信德，李言涛，杜芳林文档来源： 1．青岛科技大学材料学院 2．中国科学院海洋研究所		点击数：	更新时间： 2022年01月23日
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州偶 3卷
海底管线腐蚀与防护的研究进展
姜信德 ，李言涛 ，杜芳林
(1．青岛科技大学材料学院，山东青岛266042；2．中国科学院海洋研究所，山东青岛266071)
[摘要] 海底管线作为海上油气运输的大动脉，对其进行腐蚀防护十分必要。介绍了海底管线的腐蚀分类、腐
蚀机理和主要防腐蚀措施，并对其腐蚀防护进行了展望。
[关键词] 海底管线；腐蚀；防护
[中图分类号]TG174 【文献标识码] A 【文章编号]1001—156o(2olo)o4—0065—03
0 前言
作为海上油气运输的大动脉，海底管线发挥着越
来越重要的作用。腐蚀严重影响海底管线的使用寿
命，使其损坏率逐年增大，泄漏和断裂破坏事故逐渐增
多¨ ]。海底管线一般采用钢质管道，耐腐蚀性较差，
修复难度极大且费用较大。因此，有效防护海底管线
的腐蚀、延长海底管线的使用寿命就显得非常重
要 ～ 。
目前，对海底管线腐蚀破坏机理的研究考虑的腐
蚀形式比较单一，采用简单的局部管壁减薄腐蚀模型，
用腐蚀长度、深度和宽度的最大值来模拟，而实际管线
的腐蚀形状具有一定的随机性，海底管线不但受内外
压力、温度等工作荷载的作用，还受到波浪、海流和地
震等环境荷载的作用，因此对海底管线服役的复杂条
件往往需要考虑周全，很多问题还有待解决。
1 腐蚀因素
海底管线腐蚀是指管线金属材料表面与环境介质
发生化学和电化学作用，引起表面损伤或晶体破坏等
的现象和过程 ，是海底管线破坏的主要因素之一[ 。
海底管线腐蚀后，管壁整体或局部变薄，强度降低或发
生应力集中，严重时造成管壁穿孔或破坏，导致海底管
[收稿日期]
[基金项目]
[通信作者]
2009——10’’21
中国科学院知识创新工程重要方向项目
(KZCX2-YW·210)；国家科技支撑计划项目
(2007BAB27B01)
李言涛(1968一)，男，博士，副研究员，主要从
事材料腐蚀与防护研究， 电话：0532—
82898742．E．mail：ytli98@ 163．conl
线不能正常输送，甚至导致海洋环境污染。海底管线
所处环境恶劣，其腐蚀破坏具有很大的随机性和偶然
性。
目前对海底管线腐蚀的研究主要考虑单个腐蚀位
置的损伤，或者将多个腐蚀位置的损伤保守考虑成单
个位置的损伤，进而研究腐蚀深度、轴向和环向长度等
参数对管线破坏机理的影响。实际情况下腐蚀损伤可
能由2个或者多个腐蚀损伤形成腐蚀群，不同腐蚀损
伤之间是相互作用和相互影响的 ’ 。腐蚀损伤相互
作用的最初研究是从轴向槽形腐蚀开始的。
Chouchaoui B A等lll' 研究了内压荷载作用下不同长
度槽形腐蚀间的相互作用，指出腐蚀缺陷的相互作用
与腐蚀坑的长度、宽度、深度和距离有关，并提出了2
个准则来评估轴向腐蚀损伤。当腐蚀坑之间的轴向距
离大于腐蚀坑长度的最小值，或环向距离大于腐蚀坑
宽度的最小值，则不发生相互作用。腐蚀损伤的相互
作用是个复杂的过程，多个与单个腐蚀损伤的破坏机
理有所不同，目前还没有得出统一的结论，部分规范虽
然已经给出相应的评价准则，但适用范围具有一定的
局限性，而且评估结果过于保守 。
海底管线的腐蚀形式与其所处的海洋环境和采取
的防腐蚀措施密切相关，按腐蚀位置不同可以分为管
内腐蚀与管外腐蚀。管内腐蚀一般发生在油水混输、
油水交替输送管道，尤其是含硫油气管道中。管外腐
蚀包括海水腐蚀、大气腐蚀(主要发生在海洋的浪花飞
溅区)和海底土壤腐蚀，是引起海底管线腐蚀破坏的主
要原因。海底管线管外腐蚀形式与管线所处的海域海
水深度和海底地形有关，海水含氧量是影响海水腐蚀
的主要因素，海水流速也会影响管线的腐蚀速度。由
于海水受到波浪和海流的作用，空气中的氧离子更容
易溶解到海水中并扩散到金属表面，从而使海底管线
的腐蚀速度加快⋯。
海洋中存在着种类繁多的微生物，附着于工程材
料表面形成生物膜(Biofilm)，生物膜内部pH值、溶解
氧、有机物和无机物种类等都与海洋本体环境完全不
同，膜内微生物的活性控制着电化学反应的速率和类
型，这种受微生物影响的金属和合金的腐蚀称为微生
物腐蚀(Mierobiologically Influenced Corrosion，简称
MIC)¨ 。在各种因素造成的海洋金属材料腐蚀损失
中，生物腐蚀占20％左右。因此，必须对生物腐蚀予以
足够的重视¨ 。
2 腐蚀防护措施
由于海底管线所处环境恶劣，很容易受到腐蚀损
伤，因而对其进行腐蚀防护非常必要。此外，由于海洋
潮汐流动所造成的不稳定性，对管道的自体强度要求
较高。
目前海底管线按其用途不同可分为跨海供水管
线、采油的输油管线和深海排污管线。其中，输油管线
的防腐蚀等级最高，目前普遍采用3PE防护：喷砂除锈
后喷涂环氧粉末，然后涂共聚物胶，再缠上PE带，其中
的共聚物胶会与环氧涂层和PE带发生化学反应，使3
层材料相融为一体，每节管道留出焊口，管道焊接连接
后采用热收缩套封装焊口，完成管道的整体防腐蚀，检
测电压为15 V。
海洋供水管线现也多采用3PE防腐蚀，内涂环氧
类瓷漆或采用水泥沙浆防腐蚀。污水排海管道防腐蚀
等级低，目前仍沿用常规防腐蚀方法——环氧煤沥青
防腐蚀，存在的问题最多，但大多是近海排放，更换费
用不高。近年来，为保护近海环境，国家规定污水一定
要深海排放，使排海管道的大幅延长，腐蚀更换的费用
大幅增加。因此，提高污水排海管道的防腐蚀等级十
分重要 ]。
海底管线内腐蚀的防护措施有：增加管壁厚作为
腐蚀裕度来减少腐蚀泄漏；对输送介质脱水、脱氧、脱
硫等来抑制输送介质对管线的腐蚀；在输送介质中添
加缓蚀剂来阻止和减缓管线内的腐蚀速度。另外，在
管道内壁喷涂液体涂料、固体涂料和砂浆涂层以及采
用耐腐蚀金属合金内衬也是常见的管内防腐蚀措施。
海底管线外腐蚀的防护措施主要有外涂层和防腐蚀包
覆层的一次保护和电化学保护的二次保护。海底管线
外涂层应根据管线所处的不同海洋环境采用不同的涂
层。电化学阴极保护是通过电流的保护使海底管线处
于阴极低电位，在阴极极化作用下受到保护。对海底
管线防腐蚀措施的调查表明，牺牲阳极的阴极保护对
防止管外腐蚀效果非常明显。因此，海底管线一般采
用牺牲阳极保护作为二次保护。海底管线虽然采取了
各种防腐蚀措施，但经过长时间运行后，防腐蚀措施不
可避免会发生失效，从而导致管线发生腐蚀损伤，引起
管线破坏。
目前，海底管线阴极保护最常用的标准是DNV RP
B401(1993)——Cathodic Protection Design(阴极保护
设计)，虽已被DNV RP F103(2003)——Ca山odic Pro．
tection of Submarine Pipelines by Galvanic Anodes(海底
管线牺牲阳极保护)代替，但由于该标准被习惯使用且
偏于保守，仍在部分新建海底管道阴极保护设计中使
用。针对DNV RP F103(2003)以及ISO 15589-2．Ca．
thodic Protection of Pipeline Transportation Systems—Part
2：Offshore Pipelines(输送介质管线阴极保护．第二部
分：海底管道)阴极保护设计中节点防腐蚀对于阴极保
护设计的影响及改进方案，在进行阳极间距计算中主
要以DNV RP F103(2003)进行校核。以1条10 km长
的海底管线为例来说明涂层破损率对阴极保护间距的
影响，阳极为手镯阳极，阳极厚度与混凝土配重层相
同，阳极长度仅为0．5 m_z0 J。
测定或查阅已有结构在所在区域海泥中的腐蚀形
态、腐蚀速率、保护方案、保护运行情况(包括覆盖层状
况和阴极保护状况)，将有助于制定合理、经济的新方
案。调查包括：结构的腐蚀情况；配重层材料及设计资
料；涂覆层的种类、配套体系、厚度、目前的表面电阻及
破损情况；采用的阴极保护的类型(牺牲阳极或外加电
流)、系统材料、设备、原始设计资料、运行检测记录及
水下探摸情况。
3 展望
(1)海底管线的腐蚀是一个随时间变化的动态过
程，需要建立适于不同海洋环境的扩展模型，研究随机
因素对海底管线的破坏机理和空间分布。
(2)海底管线的腐蚀程度和形式与管线所处的海
洋环境以及其采取的防腐蚀措施密切相关。可通过建
立管线腐蚀与海洋环境中的温度、酸碱度和盐碱度浓
度值的关系以及不同防腐蚀措施的数值模型，研究不
同海洋环境和防腐蚀措施下海底管线出现腐蚀的发生
模型。
(3)海底管线具有悬跨、埋地和平铺等多种结构形
式，会产生不同形式的腐蚀，需要针对不同结构形式的
海底管线分别研究其腐蚀破坏机理。
偶秒 第43卷’第 4期 尊湖 黧
(4)需要加强在工作、环境等多种荷载综合作用下
以及海流、波浪和地震等动力荷载作用下海底管线腐
蚀的破坏机理研究。
(5)需要考虑多种复杂腐蚀形状海底管线的破坏
机理以及加强对腐蚀与疲劳藕合作用下海底管线破坏
机理的研究。
[ 参考文献 ]
[2 ]
[3]
[ 4 ]
[5 ]
[6 ]
[ 7 ]
[8 ]
[9 ]
周晶，陈严飞，李昕，等．复杂荷载作用下海底腐
蚀管线破坏机理研究进展[J]．海洋工程，2008，26(1)：
831—841．
金伟良，付勇，赵冬岩，等．具有裂纹损伤的海底管
道断裂及疲劳评估[J]．海洋工程，2005，23(3)：7—16．
王希华．环境因素及人为因素对海底管线寿命的影响
[J]．石油化工建设，2008，30(4)：55～57．
张志川．海洋管道腐蚀与防护问题纵谈[J]．防腐保温
技术，2008，16(1)：17—20．
Kazuaki Z． Corrosion and life cycle management of port
structures[J]．Elsevier Corrosion Science，2005，47：2 353
～ 2 360．
Cui Z D，Wu S L，Zhu S L，et a1．Study on corrosion properties
of pipelines in simulated produced water saturated with
supercritical CO2[J]．Elsevier Corrosion Science，2OO6，252
(6)：2 368～2 374．
夏兰廷，黄桂桥，张三平，等．金属材料的海洋腐蚀与
防护[M]．北京：冶金工业出社，2003：123—126．
Anon．Proceeding of the interuations workshop on the dam·
age to underwater pipelines[R]．New Orleans：Minerals
Management Service，1995．
Cronin D S．Assessment of eoiTosion dam age in pipelines
[D]．[s．1．]：University ofWartoo，2000：69—78．
[10] Cronin D S，Pick R J．Prediction of the failure pressure for
complex corrosion defects[J]．International Journal of
Pressure Vessels and Piping，2002，79(5)：279～287．
[1 1] Chouchaoui B A，Pick R J．Behaviour of cireumferentially
aligned corrosion pits[J]．International Journal of Pressure
Vessels and Piping，1994，57(2)：197—200．
[12] Chouehaoul B A，Pick R J．Behavior oflongitudinally aligned
corosion pits[J]．International Journal of Pressure Vessels
and Piping，1996，67(1)：17~35．
[1 3] Coulson K，Worthinghaln R．Standard damage·assessment
approach is overly conservative[J]．Oil and Gas Journal，
1990，88(26)：54—58．
[14] 0’Grady T，Hisey D，Kiefner J．A systematic method for
the evaluation of corroded pipelines[J]．Pipeline Engi·
neering，1992，46(3)：27—35．
[15] Hopkin P，Jones D G．A study of the behavior oflong and
complex shaped corrosion in transmission pipelines[A]．
Proceedings of Ofshore Mechanic and Arctic Engineering
[C]．[s．1．]：[s．n．]，1992：47～52．
[16] 董事尔，何东升，张鹏，等．双点腐蚀管道的弹塑性
有限元分析[J]．机械强度，2005，32(9)：20—22．
[17] 刘光洲，吴建华．海洋微生物腐蚀的研究进展[J]．腐蚀
与防护，2001，22(10)：430—433．
[18] 杜建波，尹衍升，滕少磊，等．海洋微生物腐蚀研究进
展[J]．山东冶金，2007，29(增刊)：1—3．
[19] 张志川．海洋管道腐蚀与防护问题纵谈[J]．防腐保温
技术，2008，16(1)：17～20．
[2O] 张国庆，余直霞，张国华，等．现场节点防腐对海底管线
阴极保护设计研究[J]．全面腐蚀控制，2008，22(4)：
42 59．
[编辑：郑霞]
(上接第25页)
[58] Liu H P，Li N．Effect of organic additives on the corrosion
resistance properties of electroless nickel deposits[J]．Thin
Solid Films．2008，516：1 883一l 889．
[59] 胡波年，李亭憬，余 刚．镁合金化学镀镍溶液稳定性
[J]．化工学报，2009，60(3)：696～701．
[6O] 刘新宽，向阳辉，胡文彬，等．镁合金化学镀镍溶液的老
化[J]．中国有色金属学报，2003，13(4)：1 046—1 050．
[61] Ashassi·Sorkhabi H，Moradi—Haghighi M，Hosseini M G．
Effect of rare earth(Ce，La)compounds in the electroless
bath on the plating rate，bath stability and microstructure of
the nickel—phosphorns deposits[J]．Surface＆ Coatings
Technology，2008，202(9)：1 615～l 620．
[62]
[63]
[64]
[65]
[66]
余祖孝，郝世雄，刘东亮，等．添加剂对化学镀镍 钨一钼一
磷镀层性能的影响[J]．机械工程材料，2008，32(8)：71
～ 73．
Gao X L，Yu G，Ouyang Y J，et a1．Magnesium alloy AZglD，
electroless nickel plating ligand nickel sulfate bath[J]．Surface
Engineering，2008，24(4)：295—300．
邹建平，刘贤泽，邢秋菊，等．中低温化学镀镍工艺的新
进展[J]．电镀与涂饰，2009，28(5)：23—26．
伍学高，李铭华，黄渭澄．化学镀技术[M]．成都：四川科
学技术出版社，1985：92—94．
Mallory G 0，Parker K．The effect of monovalent cations on—
electroless nickel plating[J]．Plating and Surface Finish—
ing，1994，81(12)：55～57． 【编辑：王宇]

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