前  言

海底管道是海洋油气能源开发和运输的最重要动脉，保障其安全平稳运行极其重要。目前，随着海洋油气开发的深入，海管面临“新旧并存，含水差异、物流交汇、并联众多、介质干扰”的显著特点，管理难度逐渐增大。其中，内腐蚀是造成海底管道失效的最重要因素。

因此，如何通过数据收集客观反应腐蚀环境变化，并利用统计方法及数据分析手段，清晰掌握风险管控技术逻辑，制定更具针对性和精确性的管控措施，是管理方亟待解决的重要研究议题和技术攻关突破方向。

图1 海底管道内腐蚀管理面临挑战示意图

本文基于对海底管道内腐蚀管理的一些浅薄认识，梳理总结海底管道面临的内腐蚀风险，并尝试性地提出内腐蚀管控策略的相关思考和建议。内容如下：

一、内腐蚀风险类型概述

如前文《海底管道面临的内腐蚀风险概述》所述，海管内腐蚀主要类型如下图所示：

图2 海底管道内腐蚀风险类型示意图

1 CO2腐蚀

油气田最常见的腐蚀之一，同样pH下，CO2的总酸度比HCl高，会引起管道迅速的全面和局部腐蚀，最终造成失效。主要受到温度、压力、流速、pH值、介质组成、腐蚀产物膜等方面的影响。

2 H2S腐蚀

H2S溶于水中呈酸性，会造成管壁减薄或局部点蚀穿孔。主要受到材料因素、环境因素（浓度、pH值、温度、流速、Cl-）等方面的影响。研究表明微量H2S存在，对CO2腐蚀是有明显的抑制作用。

3 微生物腐蚀

油气田腐蚀管控难度较大的腐蚀类型，通过材料表面的生物膜中微生物的生命活动导致或促进材料腐蚀破坏多，多以布局点蚀为主。主要受到生物膜生产期、介质组分、砂垢形成的外部环境等方面的影响。

4 垢下腐蚀

一种金属表面沉积物形成的局部腐蚀，破坏性极大。当管道物流中携带淤泥、砂和固体颗粒形成沉积物。在与CO2、H2S、微生物等综合作用形成“大阴极、小阳极”的电偶效应，引发严重点蚀发生。主要受到固体颗粒、沉积速率和厚度、流速、环境因素等影响。

5 冲刷腐蚀

流体高速运动会破坏金属表面的保护膜或腐蚀产物膜，加速腐蚀过程。如果流体中含有固相颗粒，腐蚀会更为严重。主要受到材料本身性质、温度、pH、流态、流速、腐蚀产物膜值、过流部件形状等方面的影响。

6 顶部腐蚀

湿气输送过程中，当热传导使管壁温度低于水蒸气露点时，湿气中水蒸气在管道侧壁和顶部生成凝析水。含有酸性气体或可挥发腐蚀性物质，溶解于凝析水会对管道内壁造成严重的腐蚀。主要受到冷凝率、液态、流速、温度、挥发性腐蚀介质等方面的影响。

二、内腐蚀管控路线综述

基于完整性管理理念，海底管道腐蚀突出“全生命周期”的理念，从“设计、评估、措施、检测、监测、维修”形成管理循环，类似与PDCA循环提升思路。从生产运营阶段来看，内腐蚀管控可尝试划分为“感知端、决策段、执行端”，如图2所示：

图3 海底管道内腐蚀管控技术路线综述

01 感知端

数据具有代表性、持续性、及时性、可靠性及可追溯性，力求数据背后信息丰富详实，为内腐蚀的风险识别和评估提供最重要依据；

02 决策端

严格对标标准、规范、管理要求等，并汇总行业专家意见，形成可执行、能见效的防腐举措方案；

03 执行端

如现场采用高质量清管、高效能药剂加注，并配合工艺优化等手段，将腐蚀决策落地化、成果化，并积累执行经验。

三、感知端：准确、详实、可靠

1 生产工况数据感知

生产工况数据包括“正常状态下的工况运行”和“工况显著变化运行”两种情况，如图所示。

图4 生产工况感知组成示意图

a）正常状态下的工况运行

将在此工况基础上掌握数据波动基线，并依据制定常态化防腐方案和措施。类似于医院验血结果表，只要日常数据在波动范围内，可以认定腐蚀工况环境未发生，只要保持高质量防腐措施，腐蚀风险可控。

b) 工况显著变化运行

包括如产量增加、含水量、含气量变化、上游设施介入、药剂变更等，都属于“高速路偏移既定车道”，可能会造成现有防腐措施效果的降低或者失效。需要对这种情况做到先知先觉，尽可能预判并采取进一步的优化调整，确保腐蚀风险可控。一旦长期偏离，防腐措施未动态优化，会造成难以评价的腐蚀累积。

2 腐蚀监测数据感知

目前海洋油气田现场常用腐蚀数据或趋势获取途径如图5所示，当然还包括导波、内检测等技术，由于篇幅原因，暂未详细讨论。

图5 油气田常用腐蚀监检测技术综述

a) 腐蚀挂片

作为现场最为常用和关注的腐蚀监测手段，之前已开展过“浅谈油气田腐蚀挂片的拆装与分析”和“对挂片分析标准NACE SP0775-2023版修订内容的解读”等总结。需要说明的是，挂片的价值远大于所计算得出的平均腐蚀速率和点蚀深度，应严格按照标准对其安装状态、暴露环境、拆出形貌、附着物、微观形貌等进行全方位、多维度分析，从而更好反映出腐蚀趋势和可能风险。这也将作为将来腐蚀异常分析的最重要一手信息。

图6 基于标准规范要求的腐蚀挂片关注信息汇总图

b) 腐蚀探针

作为能连续反应现场腐蚀状态的监测装置，目前应用广泛和认可度高。探针数据结果能够和挂片信息进行良好对应，特别对特殊工况（钻完井返排、清罐排放、药剂调整、物流切换、产量变化等），能敏感观察到腐蚀环境的加剧性变化，并立即开展响应对应措施的调整。需要注意的是，现场探针的定期维护，对数据连续性和准确性非常重要。

图7 探针现场应用及管理要点示意

c) 旁路系统

作为和海底管道腐蚀状态形貌最为接近的监测手段，现场应用程度较高。在旁路上搭配各种监测设备，能够更为全面的获取旁路服役期间的腐蚀实时数据。在旁路拆除后，进行腐蚀产物、细菌分析、壁厚测试、点钟分析等，能够获得大周期和小时间段结合的腐蚀信息，数据量会更为丰富和立体。

图8 腐蚀旁路系统全周期监测分析示意图

d) 腐蚀因子

现场最为熟悉的CO2、H2S、铁离子、pH等都属于腐蚀因子监测范畴，由于其操作性强、数据结果快，在现场应用和认可度很高。之前已围绕这个话题，开展过“海洋油气管道介质组分检测综述”、“浅谈油气田腐蚀气体现场检测的影响因素”、“浅谈油气田腐蚀参数离线检测可靠性影响因素”等话题的讨论。

图9 基于标准NACE-SP0106腐蚀因子监测内容图

腐蚀因子数据的核心要点在于“三性”：准确性、时效性、细致性。

准确性：应严格按照标准规范，进行合理取样选点、标准化取样测试，实现数据尽可能少收到人为化干扰，确保数据的稳定性；

时效性：考虑到可能的液体变化，用最快捷的办法尽可能在现场就完成大部分测试内容，快速拿到数据后如有异常，可在现场立即开展筛查：

细致性：腐蚀因子数据的“背后”，还需要记录对应工况、生产波动数据、药剂变化等背后的信息，这对于接下来要开展的原因分析都可能是至关重要的信息。