海洋石油平台的腐蚀监测技术1.doc

海洋石油平台的腐蚀监测技术摘要：文章分析了海洋石油平台进行腐蚀监测的特殊性，对目前海洋石油平台腐 蚀监测技术做了概述，特别是对深海平台导管架的腐蚀监测技术进行了可行性和 存在问题的探讨最后对相关的腐蚀标准在深海中是否适用的问题也做了初步讨 论关键词：海洋石油平台，腐蚀监测，深海阴极保护监测，海底构筑物腐蚀监测技 术Offshore oil platforms corrosion monitoring techniquesAbstract: This paper analyzed the corrosion monitoring of the particularity of offshore oil platforms. The overview of the current corrosion monitoring was discussed, especially for corrosion monitoring of blue ocean platform. Finally, the corrosion-related standards applicable to the question of whether deep-sea had done a preliminary discussion.Keywords: Offshore oil platforms，Corrosion monitoring, Blue ocean cathodicprotection, Corrosion!/• 、• *刖目随着海洋石油进军深海计划的实施，海洋石油平台从浅海走向了深海，相应 的腐蚀环境也更加苛刻。

对海洋石油平台的腐蚀监测就成为了确保海上安全生产 的重要手段［1］海洋石油平台处于严酷的腐蚀环境中，其腐蚀有着独特的特点海洋腐蚀监 测技术就是采用电化学技术对海洋石油平台的腐蚀状况及腐蚀环境进行跟踪，并 对平台钢结构的寿命做出预测，避免由腐蚀引起的材料失效破坏，杜绝安全隐患 海洋腐蚀环境比较复杂，从大气区到海泥区腐蚀环境与腐蚀规律各不相同，要根 据其不同特点应用腐蚀监测技术，对开发新的腐蚀监测仪器也提出了特殊耍求由于我W目前对海洋腐蚀研宄的规模不大，和应关于海洋钢构筑物腐蚀监测 的文献也较少［27］，特别是对深水区中如何进行腐蚀监测尚无报道木文根据海 洋石油平台的现场实际腐蚀监测情况对海洋石油平台的腐蚀监测技术进行了总 结，探讨丫深海的腐蚀监测技术，对于相关的腐蚀标准在深海中是否适用的问题 也做了初步讨论1海洋石油平台的腐蚀概况石油平台所处的环境为海洋环境，海水的温度、盐度、流速、海生物等因素 影响腐蚀速度根据腐蚀环境的差异可分为四个部分：大气腐蚀区、浪花飞溅区、 海水全浸区和海泥区其中腐蚀最严重的是浪花飞溅区大气腐蚀区指的是暴露在海洋大气环境中的平台部分，主要包括飞溅区以上 的部分导管架和平台的生产区、生活楼等部分。

这部分所遭受的腐蚀主要是海洋 大气腐蚀，其保护措施主要以涂层保护为主，腐蚀比较轻浪花飞溅区是在潮汐和波浪作用下形成的干湿交替区域，是腐蚀最严重的区 域由于经常受到潮差时或大风时波浪的溅泼冲击，因此构件表面不断为充气的 海水所润湿摩擦大气和海水同时作用造成严重的腐蚀，进入海水的气泡还使钢 结构去除保护膜，在流动作用下加速腐蚀全浸区的腐蚀主要是熔解氧的影响，形成电化学腐蚀，由于钢结构木身的材 质微观结构缺陷或者宏观结构缺陷使结构某些部位处于电位较高的阳极受到腐 蚀，而某些部位电位较低的阴极区得到保护全浸区由于海生物的附着还存在着 海生物的腐蚀海泥区主要指钢结构植入海泥中的部分由于溶解氧和海泥微生物而产生的 腐蚀，其腐蚀程度轻微2目前的腐蚀监测技术2.1腐蚀监测的分类腐蚀监测可以分为两大类，分别是离线监测和监测离线监测是在构筑 物或设备运行间隔内每隔一定时期检测其腐蚀状况，它主要是为了控制危险性和 防止突发事故，获得的是腐蚀的结果主要方法有超声波法、漏磁法等；监 测在不影响设备运行的条件下，对设备的状况连续或定时进行的监测，通常是自 动进行的海上石油平台的监测是检测由于腐蚀环境作用使钢结构发生的腐 蚀速度是多少，获得的是钢结构腐蚀过程的有关信息，以及操作参数(包括加工 工艺、腐蚀防护措施)与运行状态之间相互联系的数据，并依此数据调整生产操 作参数，其主要目的是控制腐蚀的发生与发展，使设施处于良性运行。

主要方法 有：挂片法、电阻探针法、电化学法、磁感法等前者称作腐蚀的离线检测，后 者称作腐蚀的监测l8j2.2腐蚀监测技术其发展主要体现在监测周期的大大缩短和适应不同的介质，并且及时了解设 备情况，以采取相应的防腐措施应对2.2.1主要测量方法1：失重法：挂片失重法的出现，标志着腐蚀监测规范化的开始，它作为最原始 的方法之一，其原理简单，被大多数现场人员接受适用各种介质即电解质和非 电解质，监测周期1个月以上；2：电阻探针：开始于20世纪50年代，由于引进了电子技术使连续监测成为 现实，它适于各种介质，监测周期为几天；3：电化学法：出现于20世纪70年代初，可进行瞬时腐蚀速度的测量，反应灵敏， 适于电解质介质；4：电感法：出现于20世纪90年代，测试敏感度高，适用于各种介质，寿命较短 其原理是将一金属薄片置于探头外表面，通过测量探头内线圈信号的变化推算腐 蚀速度2.3离线检测离线监测中的无损检测、探伤己成为腐蚀监、检测的重要部分目前的主要 测量方法有以下几种：1：超声波法；探测设备的剩余壁厚，现己普遍应用于石化工业现场；2：涡流法：检测表面裂纹和蚀孔，不能作为运行中设备的N腐蚀探测手段；3：漏磁法：检测表面裂纹和蚀孔，作为运行中设备的内腐蚀检测手段时，腐蚀 缺陷要足够深。

3海洋石油平台现行的腐蚀监测技术针对海洋石油平台的腐蚀监测技术近十几年来有了长足的发展，现在使用的 腐蚀监测技术主要有以下几种方式：交流磁场法技术无损监测、电场特征检测法 (ESM),水下机器人探针及成像技术监测、预置监测系统探头监测3.1交流磁场法技术无损监测交流磁场法(ACFM)是从交流电压降测量法(ACPD)发展而来的一门无损检测 技术，20世纪80年代伦敦大学完成了ACFM的理论分析，90年代初开始应用于海洋石油平台的检测ACFM利用导电材料中的缺陷会改变电磁场的分布产生压电 磁性效应，通过测量电磁场分布的变化，并和标准的理想缺陷所形成的电磁场进 行比较，从而确定缺陷该方法综合了ACPD和涡流检测两种方法，通过测量探测 区域近表面的磁场变化而不是电场电压，因此可以实现非接触探伤利用ACFM非 接触法确定缺陷尺寸，首先在被测区域内输入交流电，由于“趋肤”效应，电流 聚集在导体表面，如果试件中有缺陷存在，电流线在缺陷附近会发生偏转，从而 在试件上诱发出畸变的磁场，用磁场探头测得磁场的分量的变化，就能确定裂纹 的长度和深度ACFM具有如卜特点：（1）检测速度快、精度高，对裂纹缺陷的检测定性定量 一次完成；（2）使用遥测技术穿透金属及非金属的涂层，实行非接触检测，无须 清理被测表面的油漆和涂层；（3）可以测量任何电导体材料，包括各种金属及合 金；（4）不需要进行繁杂的仪器校正；（5）最大限度减小人为因素造成的误差；（6） 高稳定性和分辨率，能准确检测出裂纹的长度及深度；（7）不论缺陷的人小都冇 足够的精确性；（8）适应性好。

由于ACFM具有上述特点，有望在水不结构裂纹类 缺陷检测中占主导地位，替代水下超声、磁粉等检测技术3.2电场待征检测法（FSM）FSM （Field Signature Method）技术是挪威CorrOcean公司开发的一种新型 无损检测技术，这种方法主要用来检测各种形式的腐蚀，也可检测大多数的裂纹 以及监控腐蚀和裂纹的扩展其原理是将探针或电极在待测区布置成阵列，然后 测量通过金属结构电场的微小变化，用测得的电压值与初始设定的测量值进行比 较，依此来检测由于腐蚀等引起的金属损失、裂纹、凹坑或凹槽基于FSM技术， CorrOcean开发了便携式FSM检测无损检测仪（FSM-IT）这种检测技术的主要优点：（1）具有高的检测精度且检测结果不受操作者的 影响；（2）能够用于检测复杂的几何体（弯头、T-接头、Y-接头等），同吋对于这 些几何体，采用FSM技术可大大的减少检测的时间对一个测点，如果UT需要1〜 2小时，采用FSM技术则只需3〜4分钟；（3）由于具有远程检测能力，就减少或消 除了建脚手架的费用；（4）对于一般腐蚀，其灵敏度高于剩余壁厚的0.5% ,也就 是说，实际的灵敏性随着腐蚀的增加而提高，其灵敏度是UT的10倍，同时可重复 性好；（5）不需要去掉涂层或保温层，这样就大大节省了检测资金与吋间。

3.3水下机器人探针及成像技术监测水下机器人探针及成像技术检测主要适用于水深比较深（大于50m）的腐蚀 状况检测利用水下机器人的深水抗压性能和清晰的成像技术水平直观的拍摄照 片和录像，观测水下钢结构的腐蚀状况利用电位探针对水下钢结构的阴极保护 电位进行测量，及吋的了解腐蚀状况，采取相应的措施R前国A的水卜机器人探针及成像检测技术使用案例不多，中海油深圳分公 司在南海海洋平台导管架腐蚀状况检测中使用过3.4预置监测系统探头监测阴极保护技术作为控制海洋平台水下钢结构腐蚀的主要措施已被广泛采用， 阴极保护监测系统则是阴极保护系统的重要组成部分它通过不间断地自动巡冋 测量平台导管架不同部位的阴极保护系统主要运行参数，及时提供平台水不钢结 构阴极保护状况的信息，节省检测费用，对确保平台结构的长期安全营运具有重 要的意义，并为新平台阴极保护系统经济、可靠、合理、安全的设计提供科学依 据S前海洋石油平台的导管架水下部分的腐蚀监测主要是通过预置监测系统来实现通过在导管架水下部分安装电位电流探头来监测不同深度的电位、电流 值，确定导管架是否被保护监测系统由数据电缆将导管架的电流电位瞬时值传 输到中控的主控电脑上，能实时的对导管架的腐蚀状况进行监控，判断导管架水 下部分的腐蚀状态。

并能积累深水中的腐蚀参数，为这一海域腐蚀环境调查做数 据基础4目前海洋石油平台监测技术存在的主要问题当前海洋平台的监测技术也存在着一部分问题，特別是我国海洋石油事业正 在逐步的向深海迈进，腐蚀监测手段也仅仅在200m以上的海域应用比较成熟，在 200m以下水深的腐蚀判断标准不明确、腐蚀环境数据匮乏都造成了腐蚀监测的不 确定性4.1深海腐蚀环境数据的调查目前我国对200m以下水深的腐蚀数据调查基木是空白，尚无完备的腐蚀环境 资料随着从水深200m到1500m，腐蚀环境随着温度、盐度、水流、海生物、压 力的不断变化，腐蚀影响主要因素也不确定，这就需要进行大规模的深海海洋腐 蚀环境因素调查当前美国、巴四、印度等国都有相应的调查数据4.2深海中的防腐蚀设计标准我W在尚无深海中钢构筑物的腐蚀设计标准，对于阴极保护设计依然沿用浅 海的腐蚀标准但是该标准的深海适用性问题尚无相应的研究和文献报道，由于 海洋环境的复杂性，国外海域的腐蚀标准是否适用于我国海域仍然未知5结束语虽然国内幵展海洋石油平台阴极保护监测工作己有20余年，但有关海洋石油 平台阴极保护监测的报道仍不多，由于石油平台设计寿命多为20年以上，因此研 制开发讼效水下探头对及时掌握导管架状况、节省检测作业费用具有重要的现实 意义和经济价值。

参考文献：［1］ 侯保荣等.海洋腐蚀环境理论及其应用［M］.科学出版社，1999［2］ 李妍.深水导管架的阴极保护［J］,全面腐蚀控制，2004, 18(4):18-20［3］ 任强，王成良，张剑波.谈海上平台的腐蚀与防护［。