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立管施工對(duì)其腐蝕防護(hù)的影響

文檔作者：易桂虎1，曼得拉·查汗1，李本愛1，羅威威1，孫璇2 文檔來源： 1.海洋石油工程（青島）有限公司 2. 中交天津港灣工程設(shè)計(jì)院有限公司青島分公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年05月30日
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立管施工對(duì)其腐蝕防護(hù)的影響
易桂虎1，曼得拉·查汗1，李本愛1，羅威威1，孫璇2
（1.海洋石油工程（青島）有限公司，山東青島266520；2. 中交天津港灣工程設(shè)計(jì)院有限公司青島分公司，山東青島
266000）
Effect&amp;amp;of&amp;amp;Riser,Construction,on,Corrosion,Control
摘要：介紹了立管防腐保護(hù)的基本原理,結(jié)合立管的防腐設(shè)計(jì)原理、安裝方法、總裝施工過程等，分析
了在立管陸地建造總裝過程中的一些關(guān)鍵因素， 對(duì)立管陸地建造總裝階段防腐保護(hù)的一些施工問題和解
決辦法提出了見解。
關(guān)鍵詞：立管；涂層；陰極保護(hù)；現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)
中圖分類號(hào)：TQ639.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-2418(2018)11-0001-04
Yi#Guihu1，Mandela.Chahan1，Li.Benai1，Luo.Weiwei1，Sun7Xuan2
(1.Offshore Oil Engineering Co., (Qingdao), Ltd., Qingdao, Shandong 266520, China；2.
Tianjin Port Engineering Design &amp;amp; Consulting Co.,(Qingdao),Ltd., Qingdao, Shandong 266000, China)
Abstract:&amp;amp; The basic principle of corrosion control for riser is introduced. According to the
corrosion control design principle, installation method and construction process, this article analyzes
some key factors in the process of final assembly of riser construction on land, puts forward some
opinions on the construction problems and provides solutions to corrosion control during final
assembly of riser construction on land.
Keywords：riser; coating; cathodic protection; field joint
0 引言
海上油氣田開采出的油氣除少數(shù)在海上直接裝
船外運(yùn)外，多數(shù)是通過管道傳輸至陸上加工并分別輸
送到用戶。隨著海洋石油天然氣開發(fā)的不斷深入,海洋
管道的作用顯得越來越重要。它是通過密閉的管道在
海底連續(xù)地輸送大量油氣的管道，是海上油氣田開發(fā)
生產(chǎn)系統(tǒng)的主要組成部分，也是目前最快捷、最安全
和經(jīng)濟(jì)可靠的海上油氣運(yùn)輸方式。而立管是海底管道
與油氣平臺(tái)相連接的重要部分，且立管較海底管道平
管段更容易發(fā)生腐蝕，所以立管的腐蝕防護(hù)就顯得意
義重大。本文以立管陸地建造總裝施工為題，對(duì)立管
防腐保護(hù)進(jìn)行分析，提出合理化建議，以達(dá)到提高立
管防腐保護(hù)質(zhì)量、減少后期維護(hù)成本、提高安全性、可
靠性的目的。
1 立管的防腐設(shè)計(jì)
立管一般采用涂層與陰極保護(hù)聯(lián)合防腐的設(shè)計(jì)
方法。
1.1 涂層
立管的涂層設(shè)計(jì)按照所處的工況，分為以下幾種：
（1）飛濺區(qū)
由于飛濺區(qū)內(nèi)干濕交替的環(huán)境以及船舶?？?、海
洋漂浮物碰撞等特殊工況，此部分的立管涂層通常采
第39卷第11期 涂層與防護(hù)
2018年11月
Vol.39 No.11
COATING AND PROTECTION Nov.2018
腐蝕與控制CORROSION AND CONTROL 1
用氯丁橡膠。氯丁橡膠涂層系統(tǒng)為典型的海洋石油立
管飛濺區(qū)涂層系統(tǒng)， 通常是基于0.5 mm 熔接環(huán)氧粉
末（FBE）涂層和12.4 mm 氯丁橡膠外層用于抵抗船舶
及海上漂浮物的機(jī)械損傷。
（2）大氣區(qū)、全浸區(qū)
大氣區(qū)與全浸區(qū)的工況較為單一， 腐蝕情況好于
飛濺區(qū)，采用與海管平管段相同的涂裝系統(tǒng)。常見的涂
層為3 層聚乙烯（3LPE）。該系統(tǒng)分為3 部分：底層為
FBE（熔接環(huán)氧粉末），厚度最小為300 μm，起到防腐的
作用；中間層為高聚物合成膠層，厚度最小為200 μm，
起到中間粘和的作用；表層為聚乙烯層（PE），厚度最
小為2 600 μm，起到外觀保護(hù)的作用。
（3）節(jié)點(diǎn)修補(bǔ)
整個(gè)立管系統(tǒng)是由數(shù)根單根立管組合而成，立管
之間互相焊接連接后，需要對(duì)焊道位置的涂層進(jìn)行修
補(bǔ)。通常立管節(jié)點(diǎn)部分采用3 層結(jié)構(gòu)形式的熱縮帶進(jìn)
行修補(bǔ)。該形式的熱縮帶一般由厚度最小為150 μm
的液態(tài)環(huán)氧漆、厚度最小為1.5 mm 的高剪切強(qiáng)度熱
熔膠和厚度最小為1.0 mm 的輻射交聯(lián)高密度聚乙烯
熱收縮基材3 部分組成。節(jié)點(diǎn)熱縮帶施工圖如圖1。
圖1 熱縮帶施工圖
1.2 陰極保護(hù)
立管陰極保護(hù)系統(tǒng)中，通常采用鋁合金的手鐲式
陽極。結(jié)構(gòu)形式如圖2。
犧牲陽極采用的材料主要為鋁-鋅-銦，常見的陽
極成分如表1。
圖2 手鐲式陽極結(jié)構(gòu)圖
易桂虎，等：立管施工對(duì)其腐蝕防護(hù)的影響
腐蝕與控2 制 CORROSION AND CONTROL
陽極一般采用焊接形式固定在海底管線外防腐層
表面， 焊接處的涂層破損多采用熱縮帶包覆的方法進(jìn)
行修補(bǔ)，以防止海底管線金屬與外界介質(zhì)直接接觸。
2 導(dǎo)管架總裝階段立管的現(xiàn)場(chǎng)施工
2.1 涂層施工
立管主體部分的涂裝，通常是在專業(yè)的管道涂敷
公司完成。在陸地建造時(shí)只對(duì)立管焊道位置的涂層以
及施工過程中的破損進(jìn)行修補(bǔ)。涂層破損區(qū)域常采用
瑪蹄酯修補(bǔ)。用烤把或熱風(fēng)將瑪蹄酯融化，填充到損
壞區(qū)域，最后用抹刀抹平。
立管焊道位置采用熱縮帶修補(bǔ)。在表面處理完成
后，將雙組分環(huán)氧底漆混合，均勻涂敷在立管管體上。
使用加熱設(shè)備將涂敷了環(huán)氧底漆的鋼管預(yù)熱到要求
溫度后，開始安裝熱縮帶。熱縮帶安裝過程中，需要不
斷地使用火把加熱，用輥?zhàn)訉峥s帶整平、將氣泡趕
出，使熱縮帶牢固結(jié)合。施工完成后進(jìn)行檢驗(yàn)和保護(hù)。
具體施工流程見圖3。
2.2 陽極施工
立管陽極到貨后，現(xiàn)場(chǎng)依據(jù)陽極結(jié)構(gòu)圖、布置圖
及實(shí)際碰撞情況進(jìn)行陽極腳焊接位置定位， 剝離涂
層。待涂層剝離露出立管管體后，進(jìn)行焊接安裝。
陽極安裝后，所有涂層破損區(qū)域可以用聚乙烯熱
表1 陽極成分
鋅(Zn)
銦(In)
硅(Si)
鋁(Al)
最小
5.5
0.025
0.10
剩余
最大
7.00
0.035
0.15
元素
w%
鐵(Fe) 0.13(最大)
銅(Cu) 0.01(最大)
圖3 熱縮帶安裝流程圖
熔棒/聚乙烯修補(bǔ)片/聚乙烯熱縮帶修補(bǔ)， 修補(bǔ)時(shí)應(yīng)盡
可能的靠近陽極一側(cè)端部。具體安裝過程見圖4。
3 陸地施工對(duì)立管防腐保護(hù)的影響因素
3.1 現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)修補(bǔ)
目前立管現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)修補(bǔ)的施工質(zhì)量并不樂觀，主
要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）焊道表面處理問題
無法提供現(xiàn)場(chǎng)噴砂除銹的表面處理設(shè)備，多采用
動(dòng)力工具進(jìn)行替代。導(dǎo)致表面處理等級(jí)無法達(dá)到熱縮
帶施工要求的Sa2.5 等級(jí)。
（2）熱縮帶預(yù)熱問題
無法提供中頻加熱設(shè)備，多采用烤把進(jìn)行替代。烤
把加熱時(shí)預(yù)熱溫度沒有中頻加熱設(shè)備高， 且熱縮帶受
熱不均勻，常出現(xiàn)熱縮帶兩側(cè)及底部加熱不足的情況。
上述兩個(gè)問題， 容易導(dǎo)致熱縮帶在服役期間失
效，使立管在服役的中后期暴露在腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)下。因
此立管施工時(shí)，嚴(yán)格應(yīng)按照熱縮帶施工的技術(shù)和質(zhì)量
要求， 配備便攜式可移動(dòng)噴砂設(shè)備和中頻加熱設(shè)備，
將腐蝕風(fēng)險(xiǎn)消除在萌芽階段。
3.2 涂層破損率
依據(jù)DNV-RP-B401， 犧牲陽極的需求量取決于
易桂虎，等：立管施工對(duì)其腐蝕防護(hù)的影響
腐蝕與控制CORROSION AND CONTROL 3
陰極保護(hù)所需的電流量，而電流需求量等于涂層表面
積、涂層破損率和平均電流需求量三者之積。其中，只
有涂層破損率是一個(gè)變化的值[1]。
設(shè)計(jì)階段涂層破損率的取值一般是參照相關(guān)標(biāo)
準(zhǔn)，但各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于立管涂層在預(yù)制、安裝階段中引起
的破損并沒有量化考慮[2]。若涂層實(shí)際破損率大于設(shè)
計(jì)破損率， 則實(shí)際需求的陽極要比設(shè)計(jì)的陽極多，會(huì)
造成服役期內(nèi)陽極消耗過快，在服役末期陰極保護(hù)失
效，使立管面臨腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。
因此涂層破損率在施工過程中的控制顯得尤為
重要。合理的施工安排，良好的現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)施工質(zhì)量，完
善的涂層保護(hù)等是降低涂層破損率的有效方法。同時(shí)
建議對(duì)立管預(yù)制、安裝過程中的涂層破損進(jìn)行跟蹤，
這對(duì)今后立管陰極保護(hù)設(shè)計(jì)有很重要的參考性[3]。
3.3 絕緣法蘭
海底管線（含立管部分）的陰極保護(hù)與導(dǎo)管架的
陰極保護(hù)是兩個(gè)分別獨(dú)立的陰極保護(hù)系統(tǒng)。同時(shí)因?yàn)?
海底管線犧牲陽極系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電位只有0.25V 左右，
為了避免不同陰極保護(hù)系統(tǒng)間的相互影響，隔離不同
設(shè)施的保護(hù)電流，所以在海底管線和陸地管線或平臺(tái)
工藝管線的連接處，都要加裝絕緣法蘭。
在立管陸地施工過程中，務(wù)必要保證絕緣法蘭在
安裝前妥善存貯，在安裝時(shí)正確施工，在安裝后絕緣
檢驗(yàn)。如果失效，立管與導(dǎo)管架發(fā)生電連接，導(dǎo)致陰極
保護(hù)的范圍變大，形成大陰極小陽極的狀態(tài)。立管陽
極將會(huì)很快被損耗掉，無法維持設(shè)計(jì)壽命內(nèi)的陰極保
護(hù)作用。
4 結(jié)語
隨著海上油氣田的逐步開發(fā)，海底管道的使用越
來越廣泛。立管作為海底管道與油氣平臺(tái)連接的重要
組成部分，其防腐性能顯得尤為重要。這就要求施工
人員尤其是項(xiàng)目管理人員，對(duì)立管施工應(yīng)投入更大的
精力。制造、預(yù)制、安裝時(shí)應(yīng)考慮環(huán)境與施工因素的有
機(jī)結(jié)合，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，減少立管服役后不必要的維護(hù)。
參考文獻(xiàn)
[1] DNV RP B401 Cathodic protection design [S] Oslo：Det
Norske Veritas, 2010.
[2] DNV RP B401 Cathodic protection of submarine pipelines
by galvanic anodes [S] Oslo：Det Norske Veritas, 2010.
[3] 唐健，張有慧，張琳，等. 海底管道陰極保護(hù)設(shè)計(jì)中涂層
破損率分析[J]. 全面腐蝕控制，2015,29（4）：57-61.
圖4 立管陽極安裝過程
易桂虎，等：立管施工對(duì)其腐蝕防護(hù)的影響
腐蝕與控4 制 CORROSION AND CONTROL

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