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海洋能源科普——海洋石油装备对材料的性能要求

2024-01-31 14:06     来源:海洋石油装备与材料     海上油气海洋能源科普海洋防腐海洋新材料
与陆地环境相比,海洋环境更为苛刻、复杂。海洋石油装奋材料在安装、服役期间会承受多种载荷的影响,同样,也会受到海水或/和油气介质引起的腐蚀,以及可能遇到的低温或高温环境的作用。

海洋石油装备系统的载荷条件根据产生原因可分为:建造载荷、功能载荷、环境载荷以或高温环境的作用。及偶然载荷。建造载荷是系统在建造时,安装、试压、试运行、维护和维修产生的载荷。功能载荷是指系统在运行期间,本身存在的载荷和由于使用所引起的载荷。环境载荷即周围环境作用于系统上的载荷,包括风载、流体动力载荷、波浪和海流载荷、冰载荷、地震载荷等。偶然载荷是指异常和意外情况下施加于装备系统的载荷。海洋石油装备材料在建造和服役期间,要充分考虑评估各种载荷单独或复合作用的影响,确保材料满足服役要求。

海洋腐蚀是海洋环境区别于陆地环境的主要表现之一。海水中的盐浓度高、富氧,并存在着大量海洋微生物和宏生物,加之海浪冲击和阳光照射,海洋腐蚀环境较为严酷。另外,未经脱水、脱H₂S和CO₂的油气介质是典型的CI-、H₂S、CO₂共存环境,可对接触到的材料产生严重的腐蚀作用。海洋腐蚀已成为影响海洋装备设施服役安全性和使用寿命的重要因素,应引起高度重视。按照国内外公认的统计,腐蚀损失约占国民经济生产总值的3%~5%。2014年我国GDP总量超过63万亿人民币,按3%计算,腐蚀经济损失超过1.89万亿人民币。其中海洋腐蚀占有很大的比例。主要的海洋腐蚀形式包括均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、腐蚀磨损、海生物(宏生物)污损、微生物腐蚀、H₂S/CO₂腐蚀等。

同时,海洋环境温度并不是一成不变的,海水温度随纬度、季节和深度不同而发生变化,油气介质的温度也随地质条件、开发阶段的变化而有所不同。北极地区的极限低温接近一60℃,新采油气温度达到100℃以上。环境温度的变化不仅引起材料腐蚀速率的变化,同时也引起材料性能的改变。低温环境可能导致材料的低温脆断,高温环境对材料的耐热性、抗蠕变性能以及高温稳定性提出了更高的要求。

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