海底石油管道的防腐与保温技术.docx

第一章 绪论1.1目的与意义 腐蚀到处存在于生活当中，所造成的后果是非常严重的，尤其是在海洋石油工业中，海洋环境中防止腐蚀造成的经济损失占其生产本的10%左右。在腐蚀严重的海水、海泥环境中，管道的外部腐蚀比陆上管线严重的多，且大幅度降低的海底管道的服役期限，同时由腐蚀造成海底输油管线泄露时有发生，产生严重的石油污染和环境污染。可以看出腐蚀是影响海洋管道系统的可靠性和其使用寿命的关键因素，这使得腐蚀防治成为海洋管道系统的重中之重。海洋石油管道大多处于温度较低的环境当中，热力环境恶劣，结蜡趋势远远高于陆上管道，由结蜡造成的后果也比陆上管道严重，所以为了控制海洋石油管道输送工况，优化石油流动行为，对管道的保温显得尤为重要。管道的防腐和保温，不但延长了管道的使用寿命，减少了资源浪费，而且是保障节能，降低生产成本的的重要措施。近年来，深海开发中的油气勘探和生产活动大大增加，如墨西哥湾（GoM），西非（WoA），巴西和北海，与几年前相比深水增加了一倍。海洋工业正在更深的海域中建造生产系统，更多地采用新技术并较大程度地发展现有技术。作为油气生产中不可或缺的管道系统，保障其安全使用尤为重要。对于1000m以上超深水管道，防腐保温体系的技术水平决定了其能否安全高效经济运行。国外通过实践与研究相结合的模式，使海洋管道的防腐保温技术不断得到发展，开发出了许多新技术，以满足生产要求。国内对南中国海的联合勘探和生产，开始在水深100-400m的范围内进行，最近的勘探活动显示，在南中国海水深约600处发现了油气资源。但是对于深水管道防腐保温体系的设计及相关材料的研究，国内处于刚起步阶段，与国外存在着很大的差距，需要加大科研力度，为海洋油气开发提供技术支持和保障。1.2.国内外研究现状1.2.1国外研究现状1.2.1.1海洋管道防腐技术目前海洋管道的防腐层主要采用熔结环氧粉末（FBE）、双层熔结环氧粉末（双层FBE）、 三层聚乙烯（3PE）、三层聚丙烯(3PP)以及高性能复合涂层（HPCC），早期有采用煤焦油瓷漆、 聚烯烃缠带、 石油沥青等防腐手段。HPCC技术已经在加拿大和美国的20多条管道中应用，管道直径从406mm 到1067mm，管道长度从54。5km到171km不等。如加拿大的Godin复线，将HPCC技术应用到直径610mm的X70管材上。HPCC防腐管道装船之前检测没有任何漏点，在-45℃的低温环境中施工成功地经受了弯曲，防腐层没有损伤。欧美国家研究出了新型防蚀涂层。（1）自愈性涂层：涂层领域一个新的研究方向研发具有自我修复能力的外涂层。材料的自愈性于20世纪90年代提出并迅速得到发。自愈涂层的发展，合成方法和作用机理。较理想的自愈涂层是在环氧树脂中添加微胶囊( 以聚合物为外壳，内含高活性液体材料，直径10-200μm，在微胶囊中加入液态活性物质，在涂层发生破损时，胶囊受外界压力、温度或PH的刺激释放活性物质，发生反应形成交联网状结构对涂层进行修复。活性液体的性质影响整个微胶囊的性能。对微胶囊的要求: 必须有足够的强度保证在涂层储存。合成和施工过程中不发生破裂，甚至需要在干燥涂层中保存数年；含有足量且反应迅速的活性材料；涂层破损时微胶囊能及时破裂释放活性物质；对涂层母体有较强的粘性； 矩阵力学的不妥协性。将2-巯基苯并噻唑用陶瓷纳米容器包裹结合到环氧涂层中，纳米容器平均大小为230mm，涂层中加入10% ( 质量分数) 纳米胶囊时，具有很好的自愈性能。利用溶胶-凝胶法，将纳米级丙炔醇引入到涂层中，涂层表现出自愈性(2) 高效复合涂层(HPCC)，3PE 防蚀涂层在使用中会出现聚乙烯层与环氧粉末底层的粘结失效问题，从而导致阴极保护电流被屏蔽。为此，开发了新型高效复合涂层(HPCC) ，有效地解决了此问题HPCC涂层体系也为3层结构，与3PE不同的是，它的外层不是挤塑聚烯烃而是喷涂聚烯烃粉末，涂层总厚度仅为1-5mm，其中环氧粉末底层厚350μm、粉末/胶粘剂中间层厚150μm，聚烯烃面层1000μm。HPCC涂层采用整体一次喷涂成型技术，施工方便。目前，有HPCC/PE面层和HPCC/PP面层2个系列。与3PE涂层相比，HPCC具有不易失粘、无最小厚度限制、涂覆简单等优点；与FBE涂层相比，HPCC在流动性、抗冲击、抗老化等方面性能优越。 改性复合涂层，在涂层研究和合成过程中，往往使用多种材料和方法，力图将多种优良性能集于一体，这类涂层通称为改性复合涂层，改性复合涂层目前还停留在实验室研制阶段，但其研究为涂层领域的发展提供了新思路。将蒙脱土纳米颗粒加入到聚酯型粉末涂层中，利用纳米技术将有机和无机相结合，提高涂层对金属的附着力和抗腐蚀性离子渗透性能。在富锌底漆中添加PANI/无机粘土纳米复合物，该复合物作为一种屏蔽颜料，其涂层有很强的电子屏蔽作