实例：深水平台导管架外加电流阴极保护系统改造

2018-07-18 11:57:04 作者：陈武来源：腐蚀与防护分享至：

某气田位于南海东部海域的珠江口盆地，平台所处海域水深约200m。该平台导管架均为裸钢，仅靠牺牲阳极阴极保护来防止腐蚀破坏。导管架下水1000d后，在水深98m以下导管架的电位仍未达到最低保护电位要求。为保障平台安全生产，平台方决定追加一套阴极保护系统，使整个导管架尽快极化至保护电位。

导管架阴极保护状况

该导管架安装有阴极保护监测系统，监测系统记录了导管架下水189d后导管架各节点位置的电位（相对于Ag/AgCl参比电极，下同）和牺牲阳极的输出电流，分别见图1和图2。

图1 不同水深处导管架电位

图2 牺牲阳极的输出电流

由图1可以看出：导管架下水后，不同水深的导管架电位差距较大；仅在水深15m的浅水区导管架电位快速极化至保护电位，水深69m和98m处导管架电位达到保护电位的时间分别长达230d和942d，水深129m和164m处导管架下水1000d后，其电位仍然未能达到保护电位。

由图2可以看出：在平台导管架下水的初期，牺牲阳极的输出电流较大，最高达到9A左右，随着水深的增加，牺牲阳极的输出电流增大。但随着导管架电位的负移和钙质沉积层的形成，牺牲阳极的输出电流又逐渐减小。

阴极保护改造方案设计及安装

1 海水电阻

率依据DNV-RP-B401-2011《海上构筑物牺牲阳极阴极保护设计》，选取海水电阻率ρ=23.5Ω·cm进行计算。

2 保护电流计算

导管架各区域的面积见表1，导管架初期需求电流见表2。根据上述数据，计算可知：需安装一套新的阴极保护系统，并提供1532A电流使区域2和区域3的导管架极化至保护电位。

3 远地式外加电流阴极保护系统设计

选取了美国Deepwater公司RetroBuoy ICCP系统进行平台导管架阴极保护改造。共安装4套RetroBuoy远地式外加电流阴极保护系统，每套输出电流500A，可满足导管架初期极化电流要求。

每套RetroBuoy远地式外加电流阴极保护系统包括1台变压整流器、1套RetroBuoy辅助阳极、阳极电缆和阴极电缆等。4套RetroBuoy辅助阳极安装于海底（见图3），分别距离A1、A4、B1和B4桩腿85米，经过计算，最终选取4台直流输出40V/500A的变压整流器为导管架提供阴极保护电流。

图3 RetroBuoy辅助阳极

4 ICCP系统安装

RetroBuoy辅助阳极海底安装以及海底辅助阳极电缆铺设至平台上，是ICCP系统安装的难点。

在安装辅助阳极前，需对RetroBuoy辅助阳极与阳极电缆接头的电连续性和密封性等进行测试。并采用ROV（水下机器人）水下检测辅助阳极安装区域是否存在碎石或凹坑等潜在隐患。

在工作船上，将四根辅助阳极电缆卷在同一个电缆卷筒上，采用四根电缆同时收放的方式安装，同时，平台人员将钢丝绳从平台预留的“J”型管顶部下放至海底，ROV在海底将辅助阳极电缆和钢丝绳进行连接，平台人员通过钢丝绳牵引，将辅助阳极电缆拉上平台。然后采用电缆固定法兰将4根辅助阳极电缆固定在“J”型管顶部，电缆固定法兰结构见图4。

图4 电缆固定法兰结构图

将RetroBuoy辅助阳极吊装至指定位置时，为防止吊装过程中电缆过度弯曲，采用了限弯器和钢丝绳同时限位的方式进行吊装。在整个吊装过程中，需要ROV全程监控，以防辅助阳极发生碰撞或者电缆出现异常情况，一旦出现异常情况，立即将辅助阳极吊至甲板进行维修。辅助阳极放置完成后，通过ROV将多余的电缆在海底按照“S”型路线分布，并放置混凝土稳定垫固定。

阴极保护改造效果

2016年6月6日，在远地式外加电流阴极保护系统（ICCP）运行3a后，对导管架阴极保护状况进行检测。表3为ICCP系统的变压整流器输出电压和输出电流数据，目前ICCP系统输出电压约为17V，输出总电流为767A。