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海洋石油平台的环境条件

2024-02-05 15:01     来源:海洋石油装备与材料     海上油气田海上油气
海洋石油平台在建造、运输、安装和使用过程中处在不同的环境条。这些环境条件包括物理、化学和生物等条件,例如气候环境条件,生物环境条件,化学、机械等环境条件。每一种环境条件由代表各种环境因素的不同等级参数值表示,如气候环境条件通常由温度、湿度、压力、太阳辐射强度、砂尘、雨量等参数值组成。这些因素对海洋石油平台的影响主要包括以下几个方面。

温度 低温将使材料收缩、变硬或发脆、油类黏度增大或凝固、产品的电性能或力学性能变坏(如密封失效、磨损或润滑性能改变)。金属材料低温力学性能试验表明,温度降低,金属材料会发生由韧变脆的现象。并非所有的金属在低温下都会发生冷脆,金属的冷脆性与晶格类型有关。金属晶格有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格等3种主要类型。其中体心和密排六方晶格的金属是冷脆材料。随着温度的降低,强度指标增加,塑性和韧性指标下降,变为脆性状态。低温脆性主要发生在结构钢件中,铁素体、珠光体及马氏体钢最为敏感;高温使材料氧化、干裂、裂解、软化、熔化,造成设备的绝缘老化、电性能下降、轴承润滑油或脂泄漏、电缆头密封胶流失等;温度突变会使产品机械结构变形、开裂,瓷绝缘子破裂。在高湿度条件下温度的突变将使产品表面凝露,加速潮湿的影啊。

湿度 在一定温度下,当空气中水蒸气含量增加时,潮气便渗透、扩散进人材料内部而引起设备理化性能的变化。例如,用作结构材料中的塑料,在受潮后变色、变形或膨胀,使设备外观变坏或发生机构失灵;又如绝缘材料受潮后,设备电性能下降,绝缘电阻和电击穿强度降低,介质损失增大等。当空气中相对湿度接近饱和时,遇到温度波动,将使材料表面水蒸气凝露形成水膜,引起材料的表面电阻下降,金属表面腐蚀,导致电工产品表面放电或金属结构件锈蚀失灵,电触点接触不良等;而高湿度将促使霉菌旺盛地繁殖,从而破坏设备的外观,同时使某些电子设备性能受到影响。湿度还将影响设备材料的腐蚀速度,并产生干燥收缩,变形,甚至龟裂。

压力 气压随海拔高度增加而降低,低气压将引起材料膨胀,从而造成容器变形或机械故障,它还使空气介电强度下降,造成开关灭弧困难,直流电机换向恶化;在高电压下低气压的空气中容易放电,使绝缘子产生电晕。海水压力将随深度增加而增高,在高压环境中材料将被压缩变形,对不充水杆件带来强度挑战,并造成设备机械故障或密封性能降低而失效。

太阳辐射 太阳辐射影响可分为热效应和光效应。热效应的影响和高温相同。光效应在与氧、水汽同时作用下,使有机材料表面迅速劣化、脆化和褪色,材料使用寿命下降。

雨、雪 雨水从设备外壳的交接面或密封面渗入,引起内部零部件腐蚀、密封材料或润滑脂变质;还会影响户外高压电器的释放电压下降。小雨使设备表面形成污染的水层和高压绝缘子的外绝缘闪络,强雨将对设备外壳结构产生水击作用。

海冰 海冰对海洋石油平台的破坏力,除了漂浮在海洋上的巨大冰块和冰山受风和洋流作用而产生水平推力外,还有海冰膨胀压力造成的破坏。因此,海冰对结构作用一方面表现在结构在冰的推动下,引起振动、疲劳、强度的损伤,另一方面结构可能将载荷传递到基础面引起结构的破坏和失稳。在作用过程中,冰的整体动量将受冰的性质、破坏强度和环境因素(风、海流)的影响,同时也依赖于结构的几何尺寸、形状以及冰屈服强度和破坏形式。从冰与海洋平台作用中容易看出,结构产生的变形(弯曲、平移、振动)依赖于冰对结构的作用力,特别依赖于冰在破坏时所产生的极限压力。

腐蚀介质 海洋大气中的腐蚀气体有盐雾、二氧化硫、硫化氢、氯气、盐酸、氨气、臭氧和氧化氮等。在潮湿大气中,这些气体就会加速腐蚀金属材料,破坏产品外观和机构操作,同时还严重地影响电触点的导电性能。

爆炸性混合物 石油开采过程中的乙炔、二氧化碳、水煤气、石油等易燃易爆物质,在大气中与空气混合而成为爆炸性混合物。当电工设备在这类环境中工作而产生火花、电弧或危险温度时,就有爆炸的危险。

机械力 (冲击、振动和加速度)长期存在的机械力作用,使设备结构松动或疲劳破坏,在振动时有可能产生共振,更加剧上述破坏效应。冲击力还会使电接触点位移或变形,造成电气故障等损伤。

雷电 直接雷击或受雷击感应造成的过电压,使设备内部绝缘击穿或外绝缘闪络。雷电流使产品烧坏,或产生强大电动力使导电部分变形和损坏。闪电雷击的电磁波会干扰无线电通信。

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