前  言

海底管道是海洋油氣能源開發和運輸的最重要動脈，保障其安全平穩運行極其重要。目前，隨著海洋油氣開發的深入，海管面臨“新舊并存，含水差異、物流交匯、并聯眾多、介質干擾”的顯著特點，管理難度逐漸增大。其中，內腐蝕是造成海底管道失效的最重要因素。

因此，如何通過數據收集客觀反應腐蝕環境變化，并利用統計方法及數據分析手段，清晰掌握風險管控技術邏輯，制定更具針對性和精確性的管控措施，是管理方亟待解決的重要研究議題和技術攻關突破方向。

圖1 海底管道內腐蝕管理面臨挑戰示意圖

本文基于對海底管道內腐蝕管理的一些淺薄認識，梳理總結海底管道面臨的內腐蝕風險，并嘗試性地提出內腐蝕管控策略的相關思考和建議。內容如下：

一、內腐蝕風險類型概述

如前文《海底管道面臨的內腐蝕風險概述》所述，海管內腐蝕主要類型如下圖所示：

圖2 海底管道內腐蝕風險類型示意圖

1 CO2腐蝕

油氣田最常見的腐蝕之一，同樣pH下，CO2的總酸度比HCl高，會引起管道迅速的全面和局部腐蝕，最終造成失效。主要受到溫度、壓力、流速、pH值、介質組成、腐蝕產物膜等方面的影響。

2 H2S腐蝕

H2S溶于水中呈酸性，會造成管壁減薄或局部點蝕穿孔。主要受到材料因素、環境因素（濃度、pH值、溫度、流速、Cl-）等方面的影響。研究表明微量H2S存在，對CO2腐蝕是有明顯的抑制作用。

3 微生物腐蝕

油氣田腐蝕管控難度較大的腐蝕類型，通過材料表面的生物膜中微生物的生命活動導致或促進材料腐蝕破壞多，多以布局點蝕為主。主要受到生物膜生產期、介質組分、砂垢形成的外部環境等方面的影響。

4 垢下腐蝕

一種金屬表面沉積物形成的局部腐蝕，破壞性極大。當管道物流中攜帶淤泥、砂和固體顆粒形成沉積物。在與CO2、H2S、微生物等綜合作用形成“大陰極、小陽極”的電偶效應，引發嚴重點蝕發生。主要受到固體顆粒、沉積速率和厚度、流速、環境因素等影響。

5 沖刷腐蝕

流體高速運動會破壞金屬表面的保護膜或腐蝕產物膜，加速腐蝕過程。如果流體中含有固相顆粒，腐蝕會更為嚴重。主要受到材料本身性質、溫度、pH、流態、流速、腐蝕產物膜值、過流部件形狀等方面的影響。

6 頂部腐蝕

濕氣輸送過程中，當熱傳導使管壁溫度低于水蒸氣露點時，濕氣中水蒸氣在管道側壁和頂部生成凝析水。含有酸性氣體或可揮發腐蝕性物質，溶解于凝析水會對管道內壁造成嚴重的腐蝕。主要受到冷凝率、液態、流速、溫度、揮發性腐蝕介質等方面的影響。

二、內腐蝕管控路線綜述

基于完整性管理理念，海底管道腐蝕突出“全生命周期”的理念，從“設計、評估、措施、檢測、監測、維修”形成管理循環，類似與PDCA循環提升思路。從生產運營階段來看，內腐蝕管控可嘗試劃分為“感知端、決策段、執行端”，如圖2所示：

圖3 海底管道內腐蝕管控技術路線綜述

01 感知端

數據具有代表性、持續性、及時性、可靠性及可追溯性，力求數據背后信息豐富詳實，為內腐蝕的風險識別和評估提供最重要依據；

02 決策端

嚴格對標標準、規范、管理要求等，并匯總行業專家意見，形成可執行、能見效的防腐舉措方案；

03 執行端

如現場采用高質量清管、高效能藥劑加注，并配合工藝優化等手段，將腐蝕決策落地化、成果化，并積累執行經驗。

三、感知端：準確、詳實、可靠

1 生產工況數據感知

生產工況數據包括“正常狀態下的工況運行”和“工況顯著變化運行”兩種情況，如圖所示。

圖4 生產工況感知組成示意圖

a）正常狀態下的工況運行

將在此工況基礎上掌握數據波動基線，并依據制定常態化防腐方案和措施。類似于醫院驗血結果表，只要日常數據在波動范圍內，可以認定腐蝕工況環境未發生，只要保持高質量防腐措施，腐蝕風險可控。

b) 工況顯著變化運行

包括如產量增加、含水量、含氣量變化、上游設施介入、藥劑變更等，都屬于“高速路偏移既定車道”，可能會造成現有防腐措施效果的降低或者失效。需要對這種情況做到先知先覺，盡可能預判并采取進一步的優化調整，確保腐蝕風險可控。一旦長期偏離，防腐措施未動態優化，會造成難以評價的腐蝕累積。

2 腐蝕監測數據感知

目前海洋油氣田現場常用腐蝕數據或趨勢獲取途徑如圖5所示，當然還包括導波、內檢測等技術，由于篇幅原因，暫未詳細討論。

圖5 油氣田常用腐蝕監檢測技術綜述

a) 腐蝕掛片

作為現場最為常用和關注的腐蝕監測手段，之前已開展過“淺談油氣田腐蝕掛片的拆裝與分析”和“對掛片分析標準NACE SP0775-2023版修訂內容的解讀”等總結。需要說明的是，掛片的價值遠大于所計算得出的平均腐蝕速率和點蝕深度，應嚴格按照標準對其安裝狀態、暴露環境、拆出形貌、附著物、微觀形貌等進行全方位、多維度分析，從而更好反映出腐蝕趨勢和可能風險。這也將作為將來腐蝕異常分析的最重要一手信息。

圖6 基于標準規范要求的腐蝕掛片關注信息匯總圖

b) 腐蝕探針

作為能連續反應現場腐蝕狀態的監測裝置，目前應用廣泛和認可度高。探針數據結果能夠和掛片信息進行良好對應，特別對特殊工況（鉆完井返排、清罐排放、藥劑調整、物流切換、產量變化等），能敏感觀察到腐蝕環境的加劇性變化，并立即開展響應對應措施的調整。需要注意的是，現場探針的定期維護，對數據連續性和準確性非常重要。

圖7 探針現場應用及管理要點示意

c) 旁路系統

作為和海底管道腐蝕狀態形貌最為接近的監測手段，現場應用程度較高。在旁路上搭配各種監測設備，能夠更為全面的獲取旁路服役期間的腐蝕實時數據。在旁路拆除后，進行腐蝕產物、細菌分析、壁厚測試、點鐘分析等，能夠獲得大周期和小時間段結合的腐蝕信息，數據量會更為豐富和立體。

圖8 腐蝕旁路系統全周期監測分析示意圖

d) 腐蝕因子

現場最為熟悉的CO2、H2S、鐵離子、pH等都屬于腐蝕因子監測范疇，由于其操作性強、數據結果快，在現場應用和認可度很高。之前已圍繞這個話題，開展過“海洋油氣管道介質組分檢測綜述”、“淺談油氣田腐蝕氣體現場檢測的影響因素”、“淺談油氣田腐蝕參數離線檢測可靠性影響因素”等話題的討論。

圖9 基于標準NACE-SP0106腐蝕因子監測內容圖

腐蝕因子數據的核心要點在于“三性”：準確性、時效性、細致性。

準確性：應嚴格按照標準規范，進行合理取樣選點、標準化取樣測試，實現數據盡可能少收到人為化干擾，確保數據的穩定性；

時效性：考慮到可能的液體變化，用最快捷的辦法盡可能在現場就完成大部分測試內容，快速拿到數據后如有異常，可在現場立即開展篩查：

細致性：腐蝕因子數據的“背后”，還需要記錄對應工況、生產波動數據、藥劑變化等背后的信息，這對于接下來要開展的原因分析都可能是至關重要的信息。