海洋非粘結(jié)復(fù)合軟管骨架層腐蝕及磨蝕分析方法

海底管線是海洋工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分，隨著石油   氣工業(yè)的發(fā)展，復(fù)合軟管作為生產(chǎn)、注入、外輸及服務(wù)的管線，在海洋油氣田過(guò)程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。骨架層作為復(fù)合軟管   內(nèi)層結(jié)構(gòu)，與軟管內(nèi)部輸送介質(zhì)直接接觸，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮輸送介質(zhì)對(duì)骨架層鋼帶的腐蝕和磨蝕影響，在確定骨架層鋼帶厚度時(shí)要考慮   的腐蝕／磨蝕余量，骨架層鋼帶厚度滿足設(shè)計(jì)要求。

規(guī)范也指出，腐蝕退化可能發(fā)生在管內(nèi)存在液態(tài)水和腐蝕成分的區(qū)域，因此需對(duì)管材性能進(jìn)行評(píng)估。骨架層的腐蝕問(wèn)題可通過(guò)選取合適的材料來(lái)避免，API規(guī)范推薦的材料有碳鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、高合金不銹鋼以及鎳基合金。其中，碳鋼用于非腐蝕環(huán)境，高合金鋼用于腐蝕環(huán)境，這幾種材料可隨內(nèi)部輸送環(huán)境的嚴(yán)苛程度進(jìn)行選取。骨架層與管內(nèi)輸送流體直接接觸，通常選材為不銹鋼。骨架層的腐蝕會(huì)造成壓潰強(qiáng)度的降低，可通過(guò)選取合適等級(jí)的鋼材來(lái)避免腐蝕問(wèn)題。確定腐蝕速率的主要參數(shù)包括溫度、CO2局部壓力、氯化物含量、H2S含量、氧氣含量以及游離水的數(shù)量。通常304/304L材料適合絕大多數(shù)的應(yīng)用，      別的316/136L建議在特定的高溫流體（100℃～130℃）和H2S、CO2含量較高的情況下使用，對(duì)于環(huán)境溫度在130℃以上且H2S、CO2含量較高情況下，可選用高合金不銹鋼的材料。

磨蝕

對(duì)于在有   含砂濃度的油氣田中應(yīng)用的復(fù)合軟管，如果輸送流體中含有夾雜的固體，需考慮管內(nèi)介質(zhì)出砂對(duì)骨架層造成的磨蝕，在軟管彎曲部分尤為顯著。此外，出砂還會(huì)骨架層鋼帶上的保護(hù)涂層，從而加重腐蝕的影響，因此需要通過(guò)基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算方法計(jì)算磨蝕、磨蝕率和腐蝕。規(guī)范中建議通過(guò)試驗(yàn)或基于試驗(yàn)的分析數(shù)據(jù)來(lái)證明骨架層有足夠的蝕性，軟管骨架層設(shè)計(jì)滿足使用壽命要求。磨蝕率取決于流速、含砂量、氣體成分（是否存在腐蝕介質(zhì)）以及溫度等因素，其預(yù)測(cè)模型要以相關(guān)試驗(yàn)所得的磨蝕率進(jìn)行校準(zhǔn)。

磨蝕計(jì)算方法

在軟管使用壽命期間，需計(jì)算給定流體流速下的磨蝕或腐蝕率，并且須證明計(jì)算所得磨蝕率不會(huì)導(dǎo)致骨架層的失效。該文結(jié)合規(guī)范要求給出了磨蝕率的簡(jiǎn)要計(jì)算方法。計(jì)算磨蝕要考慮以下兩點(diǎn)：

（1）磨蝕、腐蝕管線耐靜水壓潰能力不能低于使用壽命期間的設(shè)計(jì)要求；

（2）磨蝕、腐蝕管線的拉伸載荷能力不能小于設(shè)計(jì)要求。磨蝕率在高彎曲區(qū)域   嚴(yán)重，影響磨蝕的重要參數(shù)包括流速、出砂數(shù)量及形狀尺寸、骨架層截面形狀和材料。CO2的局部壓力和流體溫度對(duì)骨架層的磨蝕或腐蝕特性也有重要影響。

dnv規(guī)范定義的磨蝕是指由于固體顆粒在材料表面碰撞，對(duì)材料造成的損傷，并給出復(fù)合軟管磨蝕、磨損計(jì)算程序的要求。軟管的弧形區(qū)域會(huì)有類(lèi)似普通彎管的磨蝕，軟管的曲率半徑通常大于相鄰的硬管，軟管骨架層相對(duì)于硬管   為粗糙的表面會(huì)對(duì)磨蝕率有   的影響。對(duì)于輸送介質(zhì)含砂的軟管，需給定骨架層內(nèi)徑及軟管   小曲率半徑，根據(jù)彎管計(jì)算方法來(lái)確定磨蝕率。

彎管通常是管線系統(tǒng)中   易遭受磨蝕的區(qū)域，受限于管線系統(tǒng)的尺寸和生產(chǎn)率，磨蝕會(huì)造成嚴(yán)重的性能退化。當(dāng)流體方向在彎管處改變時(shí)，顆粒不會(huì)隨流體改變，反而會(huì)撞擊到彎管處的管壁。