前 言

海底管道是海上油氣田生產(chǎn)設施的重要組成部分，也是海底油氣能源運輸?shù)淖钪匾獎用}。隨著我國海洋石油天然氣的不斷開發(fā)， 海洋油氣管道建設發(fā)展迅速，保證海底油氣管道安全運行的重要性也日益凸顯。

據(jù)文獻報道，造成海底管道失效主要由于腐蝕、工程質(zhì)量、第三方破壞、自然和地質(zhì)災害等4個方面，由于腐蝕造成的失效占到總次數(shù)的37%。如下圖所示，海管內(nèi)腐蝕影響因素眾多、機理復雜，屬于腐蝕風險管控的重點和難點工作。

本文圍繞海管面臨的主要內(nèi)腐蝕類型，介紹其腐蝕機理、影響因素、防腐策略等方面。

01 CO2腐蝕

CO2作為天然氣和石油伴生氣的組分存在于油氣中。當它是干燥氣體時，本身不具備腐蝕性。當它溶于水或原油時具有很強腐蝕性。如在同樣pH下 ,CO2的總酸度比 HCl 高 , 對鋼鐵的腐蝕比HCl還嚴重。CO2會引起管道迅速的全面和局部腐蝕，最終造成失效。

CO2腐蝕過程主要受到溫度、壓力、流速、pH值、介質(zhì)組成、腐蝕產(chǎn)物膜等方面的影響，并且這些參數(shù)與現(xiàn)場的環(huán)境、狀態(tài)條件密切相關。

防控策略：

1、合理選材：選擇抗酸性低合金管線鋼管材如X65、X70；或者雙金屬復合管，如內(nèi)管316L不銹鋼，外管X65碳鋼；

2、藥劑保護：利用緩蝕劑成膜作用，在材料表面進行防護，從而有效降低材料腐蝕速率。

02 H2S腐蝕

H2S對管道的損傷主要表現(xiàn)電化學腐蝕和氫致?lián)p傷兩種類型。H2S溶于水中后電離呈酸性，使管道受到電化學腐蝕，造成管壁減薄或局部點蝕穿孔。此外，腐蝕過程產(chǎn)生的氫原子被材料吸收后，在管材冶金缺陷區(qū)富集，可能導致鋼材脆化，萌生裂紋導致開裂。H2S一般來源于油氣儲層和微生物作用次生。

H2S腐蝕過程主要受到材料因素（顯微組織、硬度、合金元素）、環(huán)境因素（濃度、pH值、溫度、流速、Cl-）等方面的影響。一般情況下，CO2、H2S是共存的，腐蝕研究表明在海底管道中微量的H2S存在，對CO2腐蝕是有明顯的抑制作用。

防控策略：

1、合理選材：使用低合金管線鋼，如X65、X70；或者雙金屬復合管，如內(nèi)管316L不銹鋼，外管X65碳鋼；

2、緩蝕劑保護：利用緩蝕劑在材料表面的成膜作用，從而有效降低材料腐蝕速率。

3、微生物控制：通過殺菌等控制微生物繁殖速度，控制H2S次生。

03 微生物腐蝕

微生物主要通過材料表面的生物膜中微生物的生命活動導致或促進材料腐蝕破壞的形式。主要以局部點蝕為主，其發(fā)生、發(fā)展在時間和空間上具有不可預見性。大多數(shù)腐蝕都是微生物參與下的電化學過程，危害很大。典型微生物有硫酸鹽還原菌（SRB）、鐵細菌（FB）等。

微生物腐蝕過程主要受到生物膜生產(chǎn)期、輸送介質(zhì)組分、砂垢形成的外部環(huán)境等方面的影響，并且這些參數(shù)與現(xiàn)場的環(huán)境、狀態(tài)條件密切相關。

防控策略：

1、化學藥劑：在充分了解菌種、繁殖速度和存活期限的情況下，合理采用殺菌劑。藥劑見效快，但持久性弱；

2、清管作業(yè)：定期改變細菌生存體系，打破利于其繁殖的環(huán)境或狀態(tài)，切斷其營養(yǎng)和生長條件。

04 垢下腐蝕

垢下腐蝕是一種金屬表面沉積物形成的局部腐蝕，破壞性極大。當管道物流中攜帶淤泥、砂和固體顆粒，殘留下來成為沉積物。在與CO2、H2S、微生物等腐蝕綜合作用時，會形成電偶腐蝕效應，引發(fā)嚴重的點蝕，而周圍區(qū)域的腐蝕很輕微。

由于腐蝕與結垢的雙重影響，其影響因素非常復雜。受到固體顆粒組成、沉積特性、沉積速率和沉積厚度、流體腐蝕性、流速、環(huán)境因素、不定期工藝操作、生產(chǎn)藥劑使用等。

防控策略：

1、清管作業(yè)：定期對管道內(nèi)壁上的積蠟、積液、污垢及銹蝕物有效清除，重建海管內(nèi)環(huán)境體系；

2、藥劑保護：利用緩蝕劑成膜作用，在材料表面起防護作用，從而有效降低材料腐蝕速率

3、工藝優(yōu)化：提高流速，增強物流攜砂能力；控制溫度，避開微生物繁殖活躍區(qū)間等。

05 沖刷腐蝕

沖刷腐蝕是金屬表面與腐蝕流體之間由于高速相對運動引起的金屬損傷，多表現(xiàn)為腐蝕和沖刷的交互協(xié)同作用。流體高速運動會破壞（減薄或去除）金屬表面的保護膜或腐蝕產(chǎn)物膜，加速金屬腐蝕過程。如果流體中含有固相顆粒，腐蝕會更為嚴重。

沖刷腐蝕的影響因素相對復雜，主要受到材料本身性質(zhì)、溫度、pH、溶解氧、流體流態(tài)、流速、第二相、腐蝕產(chǎn)物膜值、過流部件形狀等方面的影響。

防控策略：

1、優(yōu)化設計：控制表面流速在臨界流速之下，避免局部湍流的形成；

2、工藝控制：控制固相含量、pH值、溫度、氣體含量；

3、正確選材：選擇更為耐腐蝕、耐磨的材料。

06 頂部腐蝕

濕氣生產(chǎn)與輸送過程，當熱傳導使管壁溫度低于水蒸氣露點時，濕氣中水蒸氣在管道側壁和頂部生成凝析水，且頂部液膜通常厚于側壁。濕氣中含有酸性氣體或可揮發(fā)腐蝕性物質(zhì)（如CO2、H2S、乙酸等），溶解于凝析水會對管道內(nèi)壁造成嚴重的腐蝕。一般液相緩蝕劑接觸不到的管道頂部，因此，頂部腐蝕速率會明顯大于底部。

頂部腐蝕過程主要受到冷凝率、多相流液態(tài)、氣體流速、溫度、揮發(fā)性腐蝕介質(zhì)等方面的影響，多出現(xiàn)在。

防控策略：

1、工藝調(diào)整：濕氣脫水、控制露點等；

2、藥劑控制：氣相緩蝕劑、表面活性劑+液相緩蝕劑、pH值穩(wěn)定劑等綜合作用。

07 焊縫腐蝕

焊縫腐蝕主要是由制造和冶金因素共同造成的，是因為焊接基體和熔合區(qū)金屬的化學成分不同而形成腐蝕微電池。腐蝕微電池體系中，由于電偶效應的作用導致材料表面會形成嚴重局部點蝕并不斷擴展，最終導致失效。

焊縫腐蝕與金屬化學組分、材料結構、焊接工藝、焊接缺陷、焊接裂紋及殘余應力等。

防控策略：

1、合理選材：合理選擇焊接材料，使其相對于操作環(huán)境具有盡可能好的化學相容性等；

2、焊接質(zhì)量：克服焊接后出現(xiàn)咬邊、裂縫以及焊縫表面和焊縫根部形狀不規(guī)范等缺陷；

3、焊后熱處理：釋放部分或全部殘余應力，并保護焊接接頭免受某些形式的腐蝕。