海水系統PO防腐材料的涂覆及應用

于 超

（中海油能源發展股份有限公司采油服務分公司 天津 300457）

引言

由于海上油田的生產特點，海上平臺海水系統主要用于工藝介質冷卻、設備冷卻、鉆井及修井、沖洗設備及甲板等。海水是含鹽濃度高的電解質溶液，具有較強的腐蝕性[1]，并且由于海水中海生物的附著也會加劇海水系統的腐蝕。海水系統常見的腐蝕型式為接觸腐蝕、沖擊腐蝕、應力腐蝕、空穴腐蝕[2]。

一旦海水系統濾器、管線出現腐蝕泄露，會增加操作人員的維護工作，危及海上設的安全和正常使用，出現需要更換的情況，油田則需要停產更換管線，造成巨大的產量損失。因此正確的選擇海水系統防腐材料可有效減少平臺后期運營維護工作。

1 海水系統管線材料

近年來為了解決平臺海水系統的腐蝕問題，通常會選用碳鋼加厚鍍鋅、內涂耐蝕材料、銅鎳合金、鋼骨架復合管等。但內涂材料由于涂層薄、附著力差且與管線熱變形伸縮不同，幾年之內便會脫落，外露的碳鋼管迅速腐蝕[3]。

1.1 碳鋼加厚鍍鋅

海水對普通碳鋼管腐蝕較為嚴重，經過鍍鋅處理后會漸緩腐蝕。海水對碳鋼管道腐蝕率與溫度、流速、鹽分有關，溫度較高、流速較快時腐蝕速率可能會達到1.5mm/年[4]，因此在設計時留有腐蝕裕量。但碳鋼管易附著海生物也會加劇其腐蝕程度，尤其在流速緩慢地區，海生物的附著生長可能會造成管線堵塞。碳鋼管線在近年來逐漸被淘汰。

1.2 銅鎳合金

銅鎳合金是一種海水系統中常用的金屬材料，具有耐海水腐蝕，耐海生物腐蝕等優點。海上平臺常見的銅鎳合金為B466C70600。但銅鎳合金管造價昂貴，經濟性較差。

1.3 鋼骨架復合材料

鋼骨架復合材料是以聚乙烯為基體，鋼絲焊接而成的網狀鋼骨架為增強體，經連續擠出成型的復合材料，具有較好的強度、耐腐蝕、抗沖擊、耐磨性，近年來海上平臺新建、改造的海水系統大多采用此類材料。此類材料內壁較為光滑可有效避免海生物的附著，價格也較高[5]。

對于輸送海水的管線，材質在選擇時必須充分考慮海水腐蝕、海生物的附著、操作工況、材料費用及管線安裝等因素。本文介紹一種海水管線及濾器設備使用碳鋼材質管線作為基礎，經過內壁加焊鋼絲網內襯，涂覆聚烯烴復合材料（PO）處理，有效增強PO的附著能力和支撐能力，在海水系統材料選擇上有效降低工程費用。該復合管線在平臺上安裝使用后，起到良好的防腐蝕、防海生物附著的效果。

2 PO材料的簡介及特點

2.1 PO材料簡介

聚烯烴復合材料（PO）是一種以乙烯、丙烯、丁烯等均聚物為主的改性復合材料，其克服了單一組分的缺點，具有良好的韌性及耐低溫性、較高的軟化溫度、優良的熱和光的穩定性。PO襯里的防腐設備，能廣泛用于冶金、化工、制藥、輕工、食品、紡織、環保、能源、機械、電子等行業中的管道、管件、塔器、槽罐等設備中，可代替橡膠、搪瓷、玻璃鋼、不銹鋼、塑料板(管)等襯里[6]。

2.2 碳鋼管PO襯里的優點

（1）PO涂層厚度可達5-6mm，耐沖擊、耐磨[7]；

（2）碳鋼和PO附著力強，不易龜裂、脫落,。管道和設備內壁加焊鋼絲網內襯后再進行PO涂層處理，PO與碳鋼管道、設備形成一個整體，通過內襯網強化的鋼塑結合力和分散內襯層應力，使襯里不龜裂、耐沖擊，能在100℃、真空720mmHg的負壓條件下使用仍不脫落，特別適應大型容器、管路內部防腐。如圖1、圖2所示：

圖1 海水濾器內襯鋼絲網PO涂層

圖2 管線內襯鋼絲網PO涂層

（3）PO復合管線具有碳鋼管的機械強度，又具有耐酸堿腐蝕性能，能耐大多數的有機和無機酸、堿、鹽；

（4）PO復合管線襯里層致密性高、無接頭焊縫、無氣泡、厚度均勻；

（5）PO襯里層防靜電、抗老化、質輕、無毒、無污染；

（6）襯里內壁光滑，海生物不易附著生長，具有良好的防垢性能；

（7）PO復合管線襯里具有良好的耐氣穴，耐應力腐蝕性能；

（8）PO 復合管線介質工作溫度：-15℃～+110℃；

（9）使用溫度范圍較廣，安裝、維修方便。

3 海水管道、濾器內襯PO的涂敷工藝

海水管道、濾器、法蘭、彎頭等工件經過焊接預制后進行內襯PO涂層的準備工作。內襯PO涂層的工藝包括工件的打磨、噴砂、焊接鋼絲網、預熱、滾涂PO、檢驗、平面修整工作。

3.1 打磨

工件內壁焊縫宜打磨平或過渡圓弧半徑r≥5mm，不能有凹陷部位，必要時需要進行補焊。

3.2 噴砂

噴砂用金剛砂使用前應篩選，不得含有油污和其他雜質。鋼管及管件待襯表面應噴砂去除毛刺、銹跡及其它雜物，表面無銹色為合格。噴砂后吹掃管道內砂礫。

噴砂后宜在24小時內襯PO。當超過24小時后，要檢查表面質量，合格后方可預熱。

3.3 焊接鋼絲網

將鋼絲網鋪在工件內壁上，盡量貼緊工件，采用氬弧焊焊接牢固，每平米至少焊接25個點，以保證鋼絲網和工件一體的牢固性。焊接后將翹起的部位壓平。

3.4 預熱

預熱前，清理掉工件內雜物，不允許有殘留物。

鋼管、管件的預熱溫度，一般取285℃-330℃（表面實測溫度一般不超過300℃）。

3.5 滾涂PO

對于管件和直徑小于500mm的管道采用搖擺式滾塑機，做圓周運動至少10周，時間為3～10分鐘。加緊法蘭和法蘭密封面成型工裝時要對正，拆卸時保護好密封面。

對于直徑大于500mm的容器或罐體，采用火焰加熱成型。

PO涂層厚度4-5mm，在法蘭處做翻邊處理，翻邊處PO厚度4mm左右。

3.6 PO修整

將法蘭面、與其他管件、機械配合處的PO面層做修整，保證平整度，確保配合安裝后的密封性能[8]。

4 防腐材料在海水系統的應用

NB35-2海水管線為碳鋼滲鋅無縫鋼管，濾器為自動反沖洗濾器，濾器的殼體內壁也做了專門的防腐涂層，由于受到海水、海生物的腐蝕愈來愈嚴重，經常出現大量海生物附著、粘連并頑固滋生現象，導致海水濾器腐蝕嚴重，筒體損壞，存在多個漏點，經過臨時修補，不能滿足長時間使用要求，存在重大安全隱患。海水管線部分也嚴重腐蝕，需要更換。一旦平臺上海水系統出現問題，下游發電機用戶不能有效換熱冷卻而造成停機，則會造成油田停產，帶來巨大的損失。因此海水系統的自動反沖洗濾器和部分海水管線需要及時維修、更換。在2012年，油田按計劃停產檢修期間，對濾器及部分管線進行了更換處理。

4.1 海水濾器筒體PO防腐

新加工的濾器采用了碳鋼濾器筒體，并進行PO內襯處理增強防腐效果。為了增強內襯的附著力，將濾器筒體內先焊接了內襯鋼絲網，再進行PO處理，PO厚度5mm[9]，如圖3所示為濾器自動反沖洗濾器的結構圖。圖4為經過PO處理的濾器筒體，在濾器的法蘭處均做了翻邊處理，翻邊處PO層厚度4mm。

圖3 新海水濾器結構圖

圖4 濾器筒體進行PO防腐處理

4.2 海水管線PO防腐

NB35-2部分主海水管線也受到不同程度的腐蝕，如圖5和圖6所示，該段海水管線外表嚴重腐蝕，拆卸后，內部有大量海生物附著[10]，嚴重影響了海水介質正常流動，海生物在管線上的附著也會加劇管線的腐蝕。經過檢測，管壁已經很薄，存在爆管風險。

圖5 海水系統主管線外部銹蝕

圖6 海水管線內部海生物附著和腐蝕

對該段腐蝕的海水管線進行替換，新加工的海水管線如圖7所示，將碳鋼管線經過內襯PO處理，厚度5mm。在法蘭處進行翻邊，翻邊處PO層厚度4mm，為了保證法蘭處的密封性能，對PO翻邊處進行了平整度修正，使其嚴密貼合橡膠密封墊。

圖為該段PO內襯碳鋼管線安裝后運行4年進行檢修的照片，從照片可以看出，該新型PO內襯管線運行良好，只有管線的外層由于海上鹽霧較大有些腐蝕，可通過外部除銹刷漆即可解決，內部與海水接觸的部分狀態良好，無任何腐蝕點和內襯脫落部位；管壁光滑，沒有任何海生物附著[11]。

NB35-2的海水系統，經過PO內襯的海水管線有效防止了海生物附著，降低了設備污損、腐蝕帶來的安全風險。

圖7 海水管線內襯PO

圖8 拆解檢修的PO管線

結語

本文介紹了碳鋼內襯PO技術的特點和其基本涂覆工藝，將該材料在NB35-2平臺海水系統中進行了成功應用，解決了海水系統濾器、管線嚴重腐蝕帶來的安全問題。新安裝的濾器和管線經過4年的運行時間，通過拆解檢驗，驗證了該材料優良、可靠的防腐性能，為海洋石油防腐技術帶來了新的思路和方向。

碳鋼內襯PO技術具有耐腐蝕、工藝簡單，內襯附著力好，不易附著海生物的特點。該技術在海上平臺、船舶上的推廣應用，可有效降低防腐材料投資成本，減少海生物污損、附著、腐蝕帶來的嚴重問題。

碳鋼內襯PO技術作為海水系統中新型防腐技術，憑借低成本、易維護的特點，有著廣泛的應用對象和前景。

[1]杜志勝，徐錦錦，馬超，張發．海上平臺海水系統管線材質的選擇與應用[J]．石化技術，2015,22(5)：84-85．

[2]謝鳳．常見的腐蝕類型介紹（二）[M]．石油化工腐蝕與防護，2004(4)：56-56．

[3]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局．核電站海水循環系統防腐蝕作業技術規范[S]．中國標準出版社，2015．

[4]朱承德．渤海海底輸送油氣海水管道的防護[J]．中國海上油氣（工程），1995,7(4)：17-22．

[5]魏曉紅，尹應躍，游敏，余海洲．攪拌槳襯PO材料防腐技術的應用[J]磷肥與復肥，2004,19（4）：64-66．

[6]董金勇，劉繼廣，韓志超，王篤金．聚烯烴復合材及其制備方法[J]國內外石油化工快報，2006(8)：30-30．

[7]承建軍．尼龍11防腐耐磨涂層降低海水淡化的投資運行成本[J]流程工業，2012(12)：26-29．

[8]曾德華．減壓塔內構件腐蝕的原因及對策[J]石油化工腐蝕與防護，2009,26(增刊)：178-182．

[9]王丹，鄭曉濤，于超，謝小波．超聲波技術在防治海生物中的應用[J]船海工程，2016,45(5)：91-98．

[10]黃運濤，彭喬．海洋生物污損的防治方法及研究進展[J]全面腐蝕控制，2004,18(1)：3-4．

[11]楊波，鄭曉濤，李大華，等．超聲波海水濾器的研究與應用[J]化工自動化及儀表，2011,38(10)：1203-1205．