海洋石油平台导管架阴极保护的实施和改进.docx

44

专论石油化工腐蚀与防护CORROSIONPROTECTIONINPETROCHEMICALINDUSTRY2014年第31卷第5期

海洋石油平台导管架阴极保护的实施和改进

陈武1,杨洋2,龙云1,陈超1,王科林1,杨皓洁

(1.中海油能源发展股份有限公司上海环境工程技术分公司，上海200030;

2.中海石油(中国)有限公司上海分公司，上海200030)

摘要：介绍了海洋石油平台导管架阴极保护的情况和检测结果。某平台导管架牺牲阳极阴极保护按照DNV-RP-401设计，并安装了一套阴极保护检测系统用来检测导管架的保护状况。导管架下水后阴极保护检测结果表明：管架下水时的电位约为-510～-530mV(相对于Ag/AgCl参比电极，下同);EL40m处导管架在下水52d后，电位为-789mV,即将达到抑制腐蚀所需要的保护电位；EL-14m处导管架在下水后36d开始，极化速度增大，在下水52d后，电位达到-736mV,很快也能达到保护电位；而导管架EL-70.5m和EL-84.1m处在下水52d后电位分别为-637mV和-628mV,极化缓慢，且没有明显使导管架快速极化至保护电位的趋势。导管架下水达21个月后，超过70.5m水深的区域一直无法极化至保护电位，且水下较深处的牺牲阳极的发出电流也远大于浅水区阳极的发出电流。经分析其主要原因是由于设计时所选取的电流密度偏小，无法在导管架表面形成致密的钙质沉积层。为使导管架能达到保护电位，提出了牺牲阳极阴极保护的改造方案。

关键词：平台导管架牺牲阳极阴极保护改造

某海洋平台位于温州市东南150km的东海海域，平台所处水深约84.1m。建造方在建造初期从设计方法、成本、施工时间、施工难点等方面对比分析了全浸区的导管架只采用牺牲阳极阴极保护方法和采用涂层与牺牲阳极联合保护方法1。考虑到工期原因，全浸区的导管架最终选择了不采用涂层，而仅靠阴极保护来防止腐蚀破坏的方法。该平台导管架阴极保护根据标准DNV-RP-401进行设计，文章将介绍导管架阴极保护设计及实际导管架保护状况。

1阴极保护设计

DNV-RP-401根据海水表面平均温度和海水深度规定了电流密度的取值，已经广泛应用于国内外导管架的阴极保护设计。根据标准DNV-RP-401中的相关规定，该平台导管架的保护面积依表面状态以及水深等情况进行了划分(见表1),保护电流密度选取了“热带”(表层海水温度大于20℃)的电流密度值(见表2)。

根据导管架保护面积和保护电流密度，计算出导管架所需的初始保护电流为2688.3A,维持电流为1452.5A,末期电流为1892.1A。

该平台阳极采用了Al-Zn-In合金牺牲阳极，

阳极的尺寸为2020mm×(240+270)mm×

270mm,单支阳极质量为323.4kg。设计时，现场海水电阻率取值为22Ω·cm,驱动电压取0.25V,计算得出单支阳极的初期输出电流值5.01A,末期输出电流为3.63A。导管架上最终设计安装了569块阳极，满足设计时初期、维持以及末期所需保护电流要求。

表1保护面积

Table1ProtectionAreas

保护区域

保护面积/m

海水中有涂层的钢结构

652.9

海水中裸钢(0~30m)

3726.8

海水中裸钢(30~84.1m)

15737.0

海泥中的裸钢

10814.8

表2保护电流密度(热带)

Table2DesignCurrentDensity(Tropical)

保护区域

保护电流密度/(mA·m-2)

初始

维持

末期

海水中有涂层的钢

10

20

40

海水中裸钢(0-30m)

150

70

100

海水中裸钢(30~84.1m)

120

60

80

海泥中的裸钢

20

20

20

油井套管(9口井)

2A/井

收稿日期：2014-05-10;修改稿收到日期：2014-06-15。

作者简介：陈武(1984-),防腐工程师，硕士。E-mail:chenwu2@

第5期陈武等.海洋石油平台导管架阴极保护的实施和改进专论

45

2导管架保护情况调查

阴极保护监测系统可以持续的监测平台导管架阴极保护状况，已经被广泛应用2]。在该导管架下水前，导管架上安装有阴极保护监测系统，该系统包括16对Ag/AgCl与高纯锌复合参比电极和7个电流探头，用于实时检测导管架的保护电位和牺牲