冀东油田人工岛登陆点钢桩检测及牺牲阳极分析

崔伟强，代兆立，李 泽，董常家，杨耀辉，米书丽

1.中国石油冀东油田南堡作业区，河北唐山 063200

2.中国石油集团工程技术研究有限公司，天津 300451

冀东油田南堡作业区共有人工岛5 座，由于海水腐蚀严重[1-2]，人工岛登陆点钢桩采用涂层和牺牲阳极进行保护[3-4]。2018 年对NP1-1、NP1-2、NP1-3、NP4-1 人工岛登陆点700 余根钢桩的腐蚀情况、涂层状态、保护电位及牺牲阳极状况进行了检测，发现部分钢桩牺牲阳极消耗过快。通过对现场情况和牺牲阳极成分、腐蚀形貌、电化学性能的分析，确定了牺牲阳极消耗过快的原因，为钢桩的腐蚀治理提供了依据。

1 钢桩检测结果概述

经过检测，4 座人工岛的钢桩大部分防腐层完好，但存在涂层脱落、破损的情况，在涂层脱落、破损的部位发生了轻微的腐蚀减薄，腐蚀速率在0.005 ～0.12 mm/a 之间，钢桩保护电位在-1 016 ～-840 mV 之间，满足-1 050 ～ -800 mV 的保护要求，部分钢桩存在阳极缺失的情况。NP1-1、NP1-2、NP1-3 人工岛的牺牲阳极的剩余寿命满足设计要求，NP4-1 人工岛的牺牲阳极消耗较NP1-1、NP1-2、NP1-3 人工岛的快，剩余寿命普遍在10 年以下，不满足设计要求（原设计寿命30 年，已运行8 年）。

2 牺牲阳极分析

为了确定NP4-1 人工岛登陆点钢桩牺牲阳极消耗过快的原因，由潜水员取出一支阳极（见图1），按照标准要求进行牺牲阳极成分、腐蚀形貌、电化学性能分析[5]。

图1 取出的牺牲阳极照片

2.1 成分分析

在牺牲阳极上取样，进行阳极主要的化学成分分析。取样时，先去除表面的杂质和腐蚀产物.用ICP 光谱仪Optima5300V 对阳极进行成分分析，阳极材质化学组成分析结果见表1。

从表1 中可以看出，牺牲阳极材料成分及杂质含量控制均满足GB/T 4948—2002 的要求。

2.2 电化学性能测试

从阳极中取3 个试样再进行电化学性能测试，参照GB/T 4948—2002 测试方法进行。表2 为3 个试样的电流效率计算结果。

表1 阳极材质化学组成

表2 3 个试样的电流效率计算结果

由表2 电流效率计算结果看出，3 个样品的电流效率都大于90%，满足GB/T 4948—2002 不低于90%的规定。

阳极开路电位和不同电流密度下的工作电位测试结果见表3。

表3 阳极开路电位和工作电位测试结果

由表3 的测试结果看出，牺牲阳极3 个样品的开路电位在-1.18 ～-1.10 V 之间，在不同电流密度下的工作电位在-1.12 ～-1.05 V 之间，满足GB/T 4948—2002 中的要求。

2.3 试验后的腐蚀形貌（见图2）

图2 试验后的腐蚀形貌

从腐蚀试验后的表面形貌可以看出，阳极表面呈现很多均匀的腐蚀坑和白色沉积物，牺牲阳极发生了比较均匀的腐蚀，满足GB/T 4948—2002中对于阳极溶解状况的要求。

3 钢桩涂层情况分析

在确认现场的牺牲阳极没有质量问题之后，通过查阅竣工图纸等资料发现，NP1-1、NP1-2 人工岛登陆点（以下简称人工岛） 钢桩涂层为Zn-Al 合金 （30 μm） + 磷化底漆 （80 μm） + 丙烯酸改性聚氨酯涂层（100 μm），NP1-3 人工岛钢桩的涂层为1 100 μm 环氧重防腐涂层，NP4-1 人工岛钢桩涂层为900 μm 环氧重防腐涂层，NP1-1、NP1-2、NP1-3 人工岛涂层保护效果比NP4-1 人工岛的好。另外，NP1-1、NP1-2、NP1-3 人工岛钢桩泥面以下有涂层设计，NP4-1 人工岛钢桩泥面以下无涂层设计，NP4-1 设计阳极时对需要阳极保护的钢桩面积考虑不充分，以上原因造成NP4-1 人工岛钢桩阳极消耗快。

4 结论及建议

（1） 4 座人工岛的钢桩在涂层脱落、破损的部位发生了轻微的腐蚀减薄，腐蚀速率在0.005～0.12 mm/a 之间。钢桩保护电位，满足-1050 ～-800 mV 的设计保护要求，部分钢桩存在阳极缺失的情况。3 座人工岛NP1-1、NP1-2、NP1-3 的牺牲阳极的剩余寿命满足设计要求，NP4-1 人工岛的牺牲阳极不满足设计要求。

（2） 通过对牺牲阳极化学成分、电化学性能以及试验后的腐蚀形貌分析发现，牺牲阳极满足GB/T 4948—2002 的要求。

（3） NP4-1 人工岛钢桩涂层保护效果差，以及泥面以下无涂层设计，导致牺牲阳极消耗过快，在以后类似工程中应充分考虑牺牲阳极需要保护的面积，保证牺牲阳极的使用寿命。

（4） 对于缺失牺牲阳极的钢桩，建议进行牺牲阳极补充安装，建议2 ～3 年后对钢桩保护电位和牺牲阳极状况进行复检。