
全世界每年都要在近海水域敷設幾千公里的海底管道,至今總計約有35000km的海底管道。早期的海底管道僅僅限于淺海水域,而且是小口徑、短距離的管道,但是,今年新建的海底管道已經(jīng)有幾百公里長,管徑達到DN1000.對于短距離海底管道,強制電流陰極保護也是可行的,但實際采用的不多。
在海底應用中,覆蓋層電阻沒有陸上管道那樣好。因此,保護電流密度顯著增加,而所保護的距離相對較短。事實上,試圖通過提高陽極電壓來增加保護距離是徒勞的。當發(fā)生陰極過保護時必須考慮到陽極附近的析氫問題,所以,保護距離只能延伸10%左右,從工程上而言,這樣實施陰極保護是毫無意義的。為此,長距離海底管道只需要考慮如何使用犧牲陽極,通常采用鋅陽極。
在海水里的管道通常都有較厚的覆蓋層,為了配重和機械防護的目的,采用5cm厚的混凝土套管,其采用2~3mm粗的鍍鋅鋼絲網(wǎng)增強,此鋼絲網(wǎng)既不能與管子電連通,也不能與陽極電接觸。用高壓水噴射將管子部分安置在海底,防止它們移動或受深海拖網(wǎng)或鐵錨的損傷。用高壓水噴射形成海底管溝并用沖刷出的泥土或者碎石回填管溝。海底多石塊的水域,管道需要錨固定位。海底管道用的鋅陽極可以做成兩個半圓形狀,將鋅澆鑄在鋼板芯上,鋅陽極端部有外伸部件,便于焊接在一起,并用銅芯電纜連接鋅陽極與管道,也有做成手鐲形狀的鋅陽極,它們環(huán)繞管道焊接到鋼板芯上。
海底管道埋設或放置在海底,與海底土壤直接接觸,影響海底土腐蝕性大小的因素很多,主要因素有土的電阻率、氧化還原電位、鹽度、含水量、pH值、土的微生物和土質類型等,而這些因素又常?;ハ嘤绊懀斐珊5淄恋母g特征十分復雜。對海底土壤腐蝕性的研究已經(jīng)證明了海底土壤中腐蝕因子的腐蝕作用。
由于海底沉積物所特有的復雜腐蝕環(huán)境,在不同區(qū)域、不同腐蝕環(huán)境的海底沉積物中,鋼鐵的腐蝕速度相差較大,海底沉積物的腐蝕性決定于其全部腐蝕因子,通過測定某海域海底沉積物的單項或多項腐蝕因子來判定和預測該海域海底沉積物腐蝕性的強弱,而不必去直接測定金屬在該海域海底沉積物中的腐蝕速度,因此,腐蝕因子分析及腐蝕預測一直是腐蝕領域中重要的研究內容。將原油管道上面的舊陽極切割后,進行稱重計算,發(fā)現(xiàn)油管陽極的腐蝕程度都在70%以上。
犧牲陽極保護在海底管道腐蝕保護中占有重要地位,它在使用較長一段時間后,消耗嚴重,達不到原來的設計保護水平,所以,必須對犧牲陽極的保護效果進行定期的檢測和監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)達不到設計陰極保護效果時,必須及時采取措施進行更換,確保海底管道安全運行。同時,在進行海底管道路由設計時,必須對海底沉積物腐蝕因子以及海底管道的工藝參數(shù)等基礎數(shù)據(jù)進行分析,優(yōu)化陽極設計方案,盡量延長陽極保護壽命,降低陽極更換成本,從而在一定程度上降低海底管道腐蝕破壞的風險,維護海底管道的完整性。