海洋石油平台仪表管的腐蚀及防腐

许庆陆

摘 要：仪表管作为一种小口径的管线，在石油平台的各个方面得到了应用，从作为取样管线到井下安全阀的动力液管线，发挥着越来越大的作用。但在海洋环境中腐蚀无处不在，故对其的防腐及维护保养也益发重要，本文就海洋石油平台仪表管此方面内容展开论述，以期可以产生一定的借鉴作用，从而对生产起到促进作用。

关键词：仪表管;腐蚀;钝化膜;防腐

2015年，某海洋平台井口用材质为316SS的动力液仪表线在使用6个月左右的时间后，发现管壁出现点蚀，甚至泄露的现象，后经现场调研取样，并送专业机构进行应力检验、金相检测及腐蚀处化学物资的检验，最后得出结论：环境因素导致仪表管管壁腐蚀，尤其是硫化物、氯化物、铁化物及温度等。由此引发了对仪表管的腐蚀及防腐的思考。

1 海洋石油平台仪表使用现状

1.1 仪表管的类型

海洋石油平台常用仪表管按材质分为：紫铜和316SS两种，其下按照壁厚又可细分如下：

①紫铜仪表管：Φ6×0.5mm，Φ6×0.75mm，Φ8×

0.5mm，Φ8×0.75mm;

②316SS仪表管：1/2”OD×0.065”WT，1/2”OD×

0.049”WT，1/2”OD×0.035”WT，3/8”OD×0.065”WT，

3/8”OD×0.049”WT，3/8”OD×0.035”WT，1/4”OD×

0.065”WT，1/4”OD×0.049”WT，1/4”OD×0.035”WT，

都为英寸。

1.2 仪表管的用途

紫铜仪表管具备低温强度高、导热性好、耐腐蚀等优点，但同时因耐压力低（相比于316SS钢管）和易弯曲，故通常情况下，在海洋石油平台常用于空调和发电机等设备的冷凝管，使用蒸汽伴热的伴热管，部分仪表设备（如气动调节阀、气动关断阀）的气源管等。

316SS仪表管具备耐腐蚀、耐磨损、综合力学性能好、有较高的强度和疲劳性，故在石油平台常用于风闸、仪表设备（如气动调节阀、气动关断阀、高低压导阀）、空压机及发电机内部元件等气源管或者信号管，压力和液位类仪表（如差压表、压力开关、压力变送器、液位计、液位变送器及液位开关等）的取源管线、部分流程管线的取样管，井口盘内部和井下/井上安全阀的动力液管线等。

1.3 仪表管的安装

对于仪表管的安装，现在海洋石油平台有如下几种方式：

①对于距离短的且管路单一的仪表管：直接以悬空方式安装;

②对于距离短的且管路集中的仪表管：以管卡固定，然后视情况加裝支架;

③对于距离长且管路单一的仪表管：在敷设路径上，间隔性的安装管线支架用以固定管线;

④对于距离长且管路集中的仪表管：提前对敷设路径进行统一规划，以仪表管夹固定仪表管，然后再把已固定的仪表管分层放在桥架中，每层之间需有一定的间隔空隙。

2 仪表管的腐蚀原理/形式/因素

2.1 防腐蚀原理

①紫铜仪表管：通过对其表面进行酸洗钝化，从而使处理后表面形成一层以铬为主要物质的氧化膜，即钝化膜，进而防止进一步氧化，起到防腐作用;

②316SS仪表管：由于其组成成分--铬，与大气中的氧气进行反应从而在仪表管表面的形成富铬氧化物膜，也称之为钝化膜，进而防止进一步氧化，起到防腐作用。

2.2 腐蚀形式及因素

通过防腐原理可知，仪表管发生腐蚀的原因为仪表管表层的钝化膜破损。而海上平台仪表管的腐蚀形式及引发腐蚀的因素如下：

2.2.1 局部腐蚀

包括点蚀和缝隙腐蚀两种，两者都是因为仪表管的钝化膜在富氯化物的环境中遭到局部破坏而引发的腐蚀。

点蚀是在仪表管钝化膜局部破坏后，在一些特别的位置形成浅凹坑，随着铁离子从浅凹坑处扩散被缓慢氧化的一种腐蚀形式。腐蚀因素为外力损伤和环境中的活性离子（如氯离子等）的双重作用。其中外力损伤方面有碰撞、摩擦、灼烧等，如：动火作业时因对其涉及区域内的仪表管防护不足，会有焊渣、铁屑等高温物质掉落在仪表管表面或附近，从而因灼烧破坏钝化膜，同时常温的焊渣/铁屑积累在其上也可发生化学反应。环境中的活性离子方面：海水中存在大量的氯离子，会以水气形式充斥于平台各处，从而进一步进行反应。此形式是海上仪表管腐蚀的主要形式。

2.2.2 缝隙腐蚀

顾名思义，其发生在缝隙处的腐蚀，它发生的温度比点蚀低，一般发生在缺氧的环境中，最易发生在在含氯离子溶液中。对海上平台仪表管而言，主要发生在仪表管与其固定支架和管夹的位置。

2.2.3 应力腐蚀

这里主要指应力造成仪表管开裂的现象，原因是：受海洋平台使用区域所限，在仪表管使用过程中会对其进行冷加工处理，如弯曲、切割等，从而使仪表管存在一定的外部应力和表面裂纹，在此种情况下，空气中的氯离子会进一步与裂纹尖端处的材料发生化学反应，导致仪表管在外部应力的作用下进一步的开裂。

2.2.4 酸气腐蚀

海洋平台所用的原油/天然气发电机和火炬所燃烧的烟气及天然气中含有大量的二氧化塔和硫化物（二氧化硫、硫化氢等），会随风飘散至仪表管附近或者随着液体或固体物资附着在其表面，或以絮状物形式积累在关卡或支架上，这些物质在适当条件时就会形成酸，从而造成仪表管的腐蚀。

3 防腐措施

经上述分析，可知海上仪表管的腐蚀原因，故关于其针对性的防腐措施有以下几条：

①根据使用环境，选择合适材质的或者高一级别材质的仪表管，如：在腐蚀严重的区域，可使用超级奥氏体不锈钢;

②设计时，避免及减少缝隙、死区、潜在腐蚀源，以便维护保养;

③在使用关卡和固定支架时，考虑使用防腐软垫片以减小仪表管的摩擦;

④在仪表管表面增加防腐涂层或者可拆卸式的保护套管，用以隔绝腐蚀物质及外力损伤;

⑤选择合适的仪表管安装位置，或对海上的酸性排放物进行净化，同时考虑风向、环境温湿度等因素，避免水气、烟气等的正面侵蚀;

⑥作业时，注意对仪表管的防护，做好防碰、防撞及防外物坠落的措施;

⑦使用淡水对仪表管进行定期清洗。

参考文献：

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[2]王刚，李会影，刘振兴.油气管道的腐蚀及防护[J].黑龙江科技信息，2010.

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