海洋平臺(tái)

  油氣開采用的生產(chǎn)平臺(tái)通常計(jì)劃使用幾十年。全世界現(xiàn)有大約6000座這樣的構(gòu)筑物只能靠潛水員或潛水設(shè)備對(duì)它們就地檢查與監(jiān)測(cè)。世界上現(xiàn)有大約500座在用的半潛式動(dòng)平臺(tái)和鉆機(jī)，它們可以像艦船一樣進(jìn)行處理(見第17章)，因?yàn)樗鼈兛梢砸苿?dòng)，可以在船塢里維護(hù)保養(yǎng)和修理。這些裝置進(jìn)塢保養(yǎng)周期正常為5年，在設(shè)計(jì)中必須充分考慮到這一點(diǎn)。鋁陽極幾乎是惟一使用的犧牲陽極，因?yàn)樗鼈兊馁|(zhì)量比較輕，鍍鉑鈦和鍍鉑鈮也用作強(qiáng)制電流的輔助陽極(見7.2.2節(jié))。在設(shè)計(jì)階段，鋼的負(fù)極限臨界電位 U、是特別重要的，因?yàn)槿藗冊(cè)絹碓蕉嗖捎们?qiáng)度超過800MPa的高強(qiáng)度鋼材制造海洋平臺(tái)支柱和浮體(見16.1.1節(jié))

  因?yàn)殇摌?gòu)筑物的壽命比涂料的壽命還長(zhǎng)，只有在特殊情況下或者為了進(jìn)行某項(xiàng)調(diào)研16.2.1 鋼構(gòu)筑物生產(chǎn)平臺(tái)才用覆蓋層。因此，在設(shè)計(jì)陰極保護(hù)時(shí)，只需要考慮鋼的保護(hù)電位U。這些構(gòu)筑物采用極限抗拉強(qiáng)度達(dá)到 350N.mm-2的鋼材，甚至很厚的鋼板也能夠焊接起來，焊接在一起的材料硬度能夠保持在HV350(見2.3.4節(jié)[2,10])。相比之下，具有相同保護(hù)效果和壽命的鋁陽極質(zhì)量輕得多，對(duì)于要保護(hù)的無覆蓋層的表面而言，這是非常重要的優(yōu)點(diǎn)。如果鋼平臺(tái)位于較深的水域，那么需要用幾千噸鋁陽極，所以必須考慮它們?nèi)绾问┕ひ约叭绾伟阉鼈冞\(yùn)輸?shù)桨惭b現(xiàn)場(chǎng)。

在工地上，要將陽極安裝架焊接到搭接接頭上，陽極安裝位置離構(gòu)筑物的最小距離30cm，這樣使電流能夠更均勻地分配[1~3]。但是，即使是這樣的距離，電位分布仍然不太均勻。

  需要特別關(guān)注海洋鋼平臺(tái)連接節(jié)點(diǎn)的防腐。因此，必須按圖16-4所示把陽極安裝在這些節(jié)點(diǎn)附近。間隔距離必須足夠大，要使這些焊接接縫避開搭接縫區(qū)域。人們要花很大的精力進(jìn)行計(jì)算才有望達(dá)到以最輕的陽極質(zhì)量達(dá)到最佳的電流分布，并且只有用計(jì)算機(jī)程序才能測(cè)算出陽極的合理分布方案[111。

這些生產(chǎn)平臺(tái)裝有許多生產(chǎn)油管和立管，它們連接出油管線。這些設(shè)施必須采取特別可靠的防腐措施，因?yàn)樗鼈兊膿p壞會(huì)導(dǎo)致漏油漏氣，造成人員傷亡事故和嚴(yán)重的環(huán)境污染。這些管子通常采用加厚防腐層，在飛濺區(qū)，覆蓋層厚度超過10mm，這些覆蓋層必須能夠承受住陰極極化作用(見5.2.1節(jié)和17.3節(jié))。在選擇犧牲陽極時(shí)，必須考慮到輸送介質(zhì)的溫度。在某些海域，按照國(guó)家技術(shù)規(guī)范，假如采用不同的保護(hù)系統(tǒng)，例如在海洋平臺(tái)本身采用強(qiáng)制電流保護(hù)而立管采用犧牲陽極保護(hù)時(shí)，立管就必須(與海洋平臺(tái))實(shí)現(xiàn)電絕緣。由于維護(hù)與修理比較困難的問題，至今，只有大約10座固定式平臺(tái)采用強(qiáng)制電流保護(hù)。在水下部位，特別是必須通過受到高度應(yīng)力作用的飛濺區(qū)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，要重新連接

固定陽極的電纜幾乎是不可能的。參考文獻(xiàn)[9]中介紹了在Nordsee研究平臺(tái)上進(jìn)行這些作業(yè)時(shí)遇到的種種困難。在Murchison平臺(tái)上，因?yàn)橐\(yùn)輸?shù)呢?fù)荷量受到了限制，所以把強(qiáng)制電流保護(hù)與犧牲陽極方法結(jié)合起來[12。在建造工地上，事先把陽極安裝在平臺(tái)上，并連接好電纜。安裝時(shí)留有一定的冗余量，這樣在使用中萬一個(gè)別陽極破損時(shí)也不必進(jìn)行修理。通常平臺(tái)的下部直到飛濺區(qū)安置在指定位置一年后才安裝甲板上的構(gòu)筑物，所以無法在平臺(tái)剛開始就位后就使強(qiáng)制電流保護(hù)設(shè)施投人運(yùn)行，在此階段就需要采用犧牲陽極保護(hù)，這也說明強(qiáng)制電流保護(hù)

比犧牲陽極法費(fèi)用更貴。圖16-5所示是開發(fā)的新型陽極和試驗(yàn)情況，它們改進(jìn)了維護(hù)和修理的可能性，可以把它們提升到作業(yè)船上進(jìn)行修理，連接電纜也是可以更換的。在淺水海域，必須精確計(jì)算錨泊力，因?yàn)樵诓龥坝康暮Ｃ?，平臺(tái)會(huì)受到巨大的動(dòng)態(tài)應(yīng)力作用，海底必須適合平臺(tái)長(zhǎng)期錨泊，不允許任何供應(yīng)船在平臺(tái)周圍水域里錨泊。但是，這項(xiàng)要求常常妨礙了強(qiáng)制電流保護(hù)的安裝，因?yàn)椴僮鞴げ辉敢庖膊荒苁棺约菏艿竭@樣的工作條件的限制，構(gòu)筑物與固定的強(qiáng)制電流輔助陽極之間的距離是個(gè)重要的因素。陽極數(shù)量必須少一些，所以，單件陽極的質(zhì)量就要很大，假如這個(gè)距離不夠大，會(huì)造成過負(fù)的電位。規(guī)定最

  小距離是1.5m[1~8]，但在實(shí)際施工中要達(dá)到這樣的要求非常困難，因?yàn)椴龥坝康暮Ｃ嬗绊懱?。除了?duì)安裝強(qiáng)制電流裝置的限制外，還規(guī)定正在進(jìn)行潛水作業(yè)時(shí)，要關(guān)斷防保護(hù)系統(tǒng)(I4，這條規(guī)定并非無可非議:只要天氣允許，在生產(chǎn)平臺(tái)的水下區(qū)域可以連續(xù)進(jìn)行作業(yè)，但是，假如每次必須關(guān)斷保護(hù)系統(tǒng)，那么強(qiáng)制電流保護(hù)的作用就非常有限了,保護(hù)電流設(shè)備必須安裝在甲板上，這樣就需要相當(dāng)長(zhǎng)的電纜和相應(yīng)的導(dǎo)線橫截面。只應(yīng)采用像艦船上用的那種電位控制的保護(hù)電流設(shè)備，因?yàn)椴龥坝康暮Ｃ娴牟粩嘧兓贡匾碾娏髅芏纫膊粩喟l(fā)生改變(見圖16-2和圖16-3)。

24016.2.2 凝土構(gòu)筑物在北海與波羅的海已經(jīng)建造了許多鋼筋混凝土平臺(tái)。在水下部位采用60mm的混凝土覆蓋層加強(qiáng)薄弱部位，在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件上采用 75mm的混凝土覆蓋層，而在飛濺區(qū)采用 100mm 的混凝土覆蓋層來防止加強(qiáng)鋼筋的腐蝕[15]。在這些構(gòu)筑物上總是嵌裝或階裝有大量鋼部件，對(duì)于這些附著部件，鈍態(tài)的加強(qiáng)鋼筋起到外部陰極結(jié)構(gòu)的作用，因此必須對(duì)它們實(shí)施陰極保護(hù)。在設(shè)計(jì)犧牲陽極保護(hù)時(shí)，必須允許按照表16-3和導(dǎo)電性加強(qiáng)鋼筋附近的表面積，提供每平方米混凝土表面大約5mA的電流密度。圖16-6所示是用犧牲陽極保護(hù)的管道的連接管件，用直立附裝的大型陽極保護(hù)鋼套管壁，它一直打進(jìn)海底。用扁鋼將陽極連接到管壁上。