海洋管道内壁局部腐蚀的监测关键技术研究.doc

海洋管道内壁局部腐蚀的监测关键技术研究海洋油气集输管线是海洋油气开采系统的重要组成部分。由于油气输送管道内的流质含有较多的腐蚀性介质,管道内壁腐蚀成为困扰海洋油气开发的重要问题之一。海洋油气集输管线的铺设距离较长,管道内部的流质环境复杂,管道内流质的流态、温度、含沙量以及腐蚀成分的变化都可能导致不同类型的局部腐蚀问题。当管道内外壁存在较大温差时,湿蒸汽在管道内壁的冷凝可能造成顶部腐蚀的发生;在管道内流速较缓的区域,由于腐蚀产物和固体颗粒在管道底部的堆积可能导致沉积物下腐蚀的发生;当管道内的流速较高时,高速流动的腐蚀介质可能导致磨损腐蚀的发生,针对管道常见的局部腐蚀问题,目前仍缺乏有效的手段进行在线监测。因此,本文依托国家“十二五”重大科技专项“荔湾3-1气田腐蚀监测与防腐系统设计”,研制了基于新型双环电阻传感器的海底管道局部腐蚀监测系统,并在模拟循环管路中针对海底管道一些常见的局部腐蚀问题开展了研究,主要工作归纳如下:(1)提出了一种可用于海底管道内壁局部腐蚀在线监测的双环电阻传感器,通过将管道的环形切片分成六个分区,采用特殊的电路设计,实现了管道内壁全周向的在线腐蚀监测。双环电阻传感器相比传统的电阻传感器具有更高的监测精度和适用范围,在管道内外壁存在较大温差时仍可以准确测量腐蚀深度。(2)结合电化学方法和双环电阻传感器,对管道中低流速流质情况下,沉积物覆盖所导致的电化学腐蚀和有机膦缓蚀剂EDTMPS(EthyleneDiamineTetraMethylenePhosphonicAcidSodium)的作用效果进行了实验研究。实验结果表明:由于沉积物覆盖所导致的氧浓差电池是导致沉积物下腐蚀的主要原因。在静止溶液环境中,有机膦缓蚀剂EDTMPS对裸钢和沉积物覆盖碳钢的腐蚀均表现出良好的抑制效果;但在管道内流质流动状态下,有机膦缓蚀剂EDTMPS对沉积物覆盖碳钢腐蚀的抑制作用却表现出明显的失效,甚至EDTMPS对沉积物覆盖所导致的原电池腐蚀有显著的促进作用。(3)针对耦合阵列多电极系统中局部腐蚀速率的计算问题,提出了一种电阻技术与耦合阵列多电极相结合的ER-MES(Electricalresistance-multielectrodesensor)传感器系统,实现了电偶电流和单个电极累积腐蚀深度的同步测量,为实际管道中局部腐蚀的监测和评估提供了新的技术手段,利用ER-MES系统对沉积物覆盖的管线钢沿着腐蚀介质流动方向的局部腐蚀行为进行了实验研究。实验结果发现:沉积物覆盖区域呈现为阳极,沉积物覆盖区域下腐蚀产物的扩散对整个非均匀腐蚀的发展过程有显著影响。(4)采用丝束电极技术对管道中高流速含沙流质的流动加速腐蚀(FAC,Flowacceleratedcorrosion)和磨损腐蚀问题进行了研究。实验发现:FAC的发展是由初始点蚀坑内的阳极液向下游转移所导致的局部阳极区的扩展,最终导致“Flowmark”腐蚀形貌的出现;而磨损腐蚀的发生是由于砂砾撞击在初始阳极位置所导致的“火山坑”形貌撞击坑的出现,随着撞击坑内阳极液的累积,撞击坑逐渐发展成为稳定的点蚀坑并导致新的撞击坑在与之毗邻的区域出现。