海水系统PO防腐材料的涂覆及应用

于 超

（中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司 天津 300457）

引言

由于海上油田的生产特点，海上平台海水系统主要用于工艺介质冷却、设备冷却、钻井及修井、冲洗设备及甲板等。海水是含盐浓度高的电解质溶液，具有较强的腐蚀性[1]，并且由于海水中海生物的附着也会加剧海水系统的腐蚀。海水系统常见的腐蚀型式为接触腐蚀、冲击腐蚀、应力腐蚀、空穴腐蚀[2]。

一旦海水系统滤器、管线出现腐蚀泄露，会增加操作人员的维护工作，危及海上设的安全和正常使用，出现需要更换的情况，油田则需要停产更换管线，造成巨大的产量损失。因此正确的选择海水系统防腐材料可有效减少平台后期运营维护工作。

1 海水系统管线材料

近年来为了解决平台海水系统的腐蚀问题，通常会选用碳钢加厚镀锌、内涂耐蚀材料、铜镍合金、钢骨架复合管等。但内涂材料由于涂层薄、附着力差且与管线热变形伸缩不同，几年之内便会脱落，外露的碳钢管迅速腐蚀[3]。

1.1 碳钢加厚镀锌

海水对普通碳钢管腐蚀较为严重，经过镀锌处理后会渐缓腐蚀。海水对碳钢管道腐蚀率与温度、流速、盐分有关，温度较高、流速较快时腐蚀速率可能会达到1.5mm/年[4]，因此在设计时留有腐蚀裕量。但碳钢管易附着海生物也会加剧其腐蚀程度，尤其在流速缓慢地区，海生物的附着生长可能会造成管线堵塞。碳钢管线在近年来逐渐被淘汰。

1.2 铜镍合金

铜镍合金是一种海水系统中常用的金属材料，具有耐海水腐蚀，耐海生物腐蚀等优点。海上平台常见的铜镍合金为B466C70600。但铜镍合金管造价昂贵，经济性较差。

1.3 钢骨架复合材料

钢骨架复合材料是以聚乙烯为基体，钢丝焊接而成的网状钢骨架为增强体，经连续挤出成型的复合材料，具有较好的强度、耐腐蚀、抗冲击、耐磨性，近年来海上平台新建、改造的海水系统大多采用此类材料。此类材料内壁较为光滑可有效避免海生物的附着，价格也较高[5]。

对于输送海水的管线，材质在选择时必须充分考虑海水腐蚀、海生物的附着、操作工况、材料费用及管线安装等因素。本文介绍一种海水管线及滤器设备使用碳钢材质管线作为基础，经过内壁加焊钢丝网内衬，涂覆聚烯烃复合材料（PO）处理，有效增强PO的附着能力和支撑能力，在海水系统材料选择上有效降低工程费用。该复合管线在平台上安装使用后，起到良好的防腐蚀、防海生物附着的效果。

2 PO材料的简介及特点

2.1 PO材料简介

聚烯烃复合材料（PO）是一种以乙烯、丙烯、丁烯等均聚物为主的改性复合材料，其克服了单一组分的缺点，具有良好的韧性及耐低温性、较高的软化温度、优良的热和光的稳定性。PO衬里的防腐设备，能广泛用于冶金、化工、制药、轻工、食品、纺织、环保、能源、机械、电子等行业中的管道、管件、塔器、槽罐等设备中，可代替橡胶、搪瓷、玻璃钢、不锈钢、塑料板(管)等衬里[6]。

2.2 碳钢管PO衬里的优点

（1）PO涂层厚度可达5-6mm，耐冲击、耐磨[7]；

（2）碳钢和PO附着力强，不易龟裂、脱落,。管道和设备内壁加焊钢丝网内衬后再进行PO涂层处理，PO与碳钢管道、设备形成一个整体，通过内衬网强化的钢塑结合力和分散内衬层应力，使衬里不龟裂、耐冲击，能在100℃、真空720mmHg的负压条件下使用仍不脱落，特别适应大型容器、管路内部防腐。如图1、图2所示：

图1 海水滤器内衬钢丝网PO涂层

图2 管线内衬钢丝网PO涂层

（3）PO复合管线具有碳钢管的机械强度，又具有耐酸碱腐蚀性能，能耐大多数的有机和无机酸、碱、盐；

（4）PO复合管线衬里层致密性高、无接头焊缝、无气泡、厚度均匀；

（5）PO衬里层防静电、抗老化、质轻、无毒、无污染；

（6）衬里内壁光滑，海生物不易附着生长，具有良好的防垢性能；

（7）PO复合管线衬里具有良好的耐气穴，耐应力腐蚀性能；

（8）PO 复合管线介质工作温度：-15℃～+110℃；

（9）使用温度范围较广，安装、维修方便。

3 海水管道、滤器内衬PO的涂敷工艺

海水管道、滤器、法兰、弯头等工件经过焊接预制后进行内衬PO涂层的准备工作。内衬PO涂层的工艺包括工件的打磨、喷砂、焊接钢丝网、预热、滚涂PO、检验、平面修整工作。

3.1 打磨

工件内壁焊缝宜打磨平或过渡圆弧半径r≥5mm，不能有凹陷部位，必要时需要进行补焊。

3.2 喷砂

喷砂用金刚砂使用前应筛选，不得含有油污和其他杂质。钢管及管件待衬表面应喷砂去除毛刺、锈迹及其它杂物，表面无锈色为合格。喷砂后吹扫管道内砂砾。

喷砂后宜在24小时内衬PO。当超过24小时后，要检查表面质量，合格后方可预热。

3.3 焊接钢丝网

将钢丝网铺在工件内壁上，尽量贴紧工件，采用氩弧焊焊接牢固，每平米至少焊接25个点，以保证钢丝网和工件一体的牢固性。焊接后将翘起的部位压平。

3.4 预热

预热前，清理掉工件内杂物，不允许有残留物。

钢管、管件的预热温度，一般取285℃-330℃（表面实测温度一般不超过300℃）。

3.5 滚涂PO

对于管件和直径小于500mm的管道采用摇摆式滚塑机，做圆周运动至少10周，时间为3～10分钟。加紧法兰和法兰密封面成型工装时要对正，拆卸时保护好密封面。

对于直径大于500mm的容器或罐体，采用火焰加热成型。

PO涂层厚度4-5mm，在法兰处做翻边处理，翻边处PO厚度4mm左右。

3.6 PO修整

将法兰面、与其他管件、机械配合处的PO面层做修整，保证平整度，确保配合安装后的密封性能[8]。

4 防腐材料在海水系统的应用

NB35-2海水管线为碳钢渗锌无缝钢管，滤器为自动反冲洗滤器，滤器的壳体内壁也做了专门的防腐涂层，由于受到海水、海生物的腐蚀愈来愈严重，经常出现大量海生物附着、粘连并顽固滋生现象，导致海水滤器腐蚀严重，筒体损坏，存在多个漏点，经过临时修补，不能满足长时间使用要求，存在重大安全隐患。海水管线部分也严重腐蚀，需要更换。一旦平台上海水系统出现问题，下游发电机用户不能有效换热冷却而造成停机，则会造成油田停产，带来巨大的损失。因此海水系统的自动反冲洗滤器和部分海水管线需要及时维修、更换。在2012年，油田按计划停产检修期间，对滤器及部分管线进行了更换处理。

4.1 海水滤器筒体PO防腐

新加工的滤器采用了碳钢滤器筒体，并进行PO内衬处理增强防腐效果。为了增强内衬的附着力，将滤器筒体内先焊接了内衬钢丝网，再进行PO处理，PO厚度5mm[9]，如图3所示为滤器自动反冲洗滤器的结构图。图4为经过PO处理的滤器筒体，在滤器的法兰处均做了翻边处理，翻边处PO层厚度4mm。

图3 新海水滤器结构图

图4 滤器筒体进行PO防腐处理

4.2 海水管线PO防腐

NB35-2部分主海水管线也受到不同程度的腐蚀，如图5和图6所示，该段海水管线外表严重腐蚀，拆卸后，内部有大量海生物附着[10]，严重影响了海水介质正常流动，海生物在管线上的附着也会加剧管线的腐蚀。经过检测，管壁已经很薄，存在爆管风险。

图5 海水系统主管线外部锈蚀

图6 海水管线内部海生物附着和腐蚀

对该段腐蚀的海水管线进行替换，新加工的海水管线如图7所示，将碳钢管线经过内衬PO处理，厚度5mm。在法兰处进行翻边，翻边处PO层厚度4mm，为了保证法兰处的密封性能，对PO翻边处进行了平整度修正，使其严密贴合橡胶密封垫。

图为该段PO内衬碳钢管线安装后运行4年进行检修的照片，从照片可以看出，该新型PO内衬管线运行良好，只有管线的外层由于海上盐雾较大有些腐蚀，可通过外部除锈刷漆即可解决，内部与海水接触的部分状态良好，无任何腐蚀点和内衬脱落部位；管壁光滑，没有任何海生物附着[11]。

NB35-2的海水系统，经过PO内衬的海水管线有效防止了海生物附着，降低了设备污损、腐蚀带来的安全风险。

图7 海水管线内衬PO

图8 拆解检修的PO管线

结语

本文介绍了碳钢内衬PO技术的特点和其基本涂覆工艺，将该材料在NB35-2平台海水系统中进行了成功应用，解决了海水系统滤器、管线严重腐蚀带来的安全问题。新安装的滤器和管线经过4年的运行时间，通过拆解检验，验证了该材料优良、可靠的防腐性能，为海洋石油防腐技术带来了新的思路和方向。

碳钢内衬PO技术具有耐腐蚀、工艺简单，内衬附着力好，不易附着海生物的特点。该技术在海上平台、船舶上的推广应用，可有效降低防腐材料投资成本，减少海生物污损、附着、腐蚀带来的严重问题。

碳钢内衬PO技术作为海水系统中新型防腐技术，凭借低成本、易维护的特点，有着广泛的应用对象和前景。

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