深水FPSO的牺牲阳极阴极保护系统设计.pdf

83May20232023年5月CORROSION&PROTECTIONNo.5Vol.44第44卷第5期腐蚀与防护D0I:10.11973/fsyfh-202305015深水FPSO的牺牲阳极阴极保护系统设计张美荣，徐田甜?，高德欢，梁健！（1.海洋石油工程股份有限公司，天津30 0 451；2.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津30 0 452；3.中海油安全技术服务有限公司，天津30 0 452）摘要：浮式生产储卸油装置（FPSO)的船体阴极保护系统是确保结构安全的重要系统。以某深水FPSO船体阴极保护系统为例，介绍其所属石油公司企业标准对海上浮式装置的牺牲阳极阴极保护的技术要求。FPSO总体设计采用了油舱段被“干式安全带”围绕保护的设计理念，减少FPSO船舱内部阳极的用量。基于DNV规范和企业标准要求，考虑腐蚀环境影响、阴极极化过程、阳极消耗、防腐蚀涂层破损和船舱内有限布置空间等因素，选定铝合金牺牲阳极的成分和尺寸；计算FPSO船体和水下悬挂设施所需的保护电流密度，确定FPSO船舱内部和航外的阳极用量和布置，以满足FPSO船体2 8 a全寿命期内不进坞维修的设计要求。关键词：浮式生产储卸油装置；原油舱；压载水舱；阴极保护；牺牲阳极中图分类号：U672.7+2；T G 17 4文献标志码：B文章编号：10 0 5-7 48 X（2 0 2 3)0 5-0 0 8 3-0 8Design of Cathodic Protection System Using Sacrificial Anode for Deep Water FPSOZHANG Meirong,XU Tiantian,GAO Dehuan,LIANG Jian(1.China Offshore Oil Engineering Company,Tianjin 300451,China;2.Tianjin Branch,CNOOC(China)Limited,Tianjin 300452,China;3.CNOOC Safety Technology Service Co.,Ltd.,Tianjin 300452,China)Abstract:The cathodic protection system is important for ensuring safety of floating production storage andoffloading(FPSO)hull structure.Taking the cathodic protection system of a deep water FPSO hull as an example,the technical requirements of cathodic protection system using sacrificial anode for offshore floating units wasintroduced in the oil companys general specifications.The general design of the FPSO incorporated the concept thatthe oil tank section was embraced and protected by a“dry safety belt for reducing the consumption of anodes inFPSO tank.The composition and size of aluminum alloy sacrificial anode were selected considering the influence ofcorrosion environment,cathodic polarization process,consumption of sacrificial anode,breakdown of coating andlimited arrangement space in tank based on the DNV rules and oil companys general specifications.In order to meetthe design requirement of FPSO hull without dock maintenance during it whole life of 28 a,the protection currentdensity required by FPSO hull and underwater hanging facilities was calculated to determine the amount andarrangement of sacrificial anodes in the FPSO tank and outboard shell.Key words:floating production storage and offloading(FPSO);cargo oil tank;water blast tank;cathodicprotection;sacrificial anode超大型浮式生产储卸油装置（FPSO)是深水油田开发的重要工程设施。FPSO长期在海洋环境中服役，船体结构暴露于高盐分、高湿、高温以及干湿交替环境中，受到电化学、流体冲刷、沉积物堆积、厌氧微生物和焊缝等腐蚀联合作用11。为减缓FPSO收稿日期：2 0 2 1-0 5-0 8通信作者：张美荣（197 8 一），高级工程师，硕士，主要从事海洋石油水下工程研究与设计，0 2 2-58 0 2 57 8 3，zhangmrzcoo-船体结构腐蚀进程，延长结构寿命，降低腐蚀检修难度和成本，保证油田生产时率，可采用阴极保护（牺牲阳极和/或外加电流）和防腐蚀涂层并用的方法来保护船体结构。目前FPSO船体阴极保护方法通常采用牺牲阳极，原油舱和压载水舱是防腐蚀保护的重点舱室2 ，当防腐蚀涂层出现老化和局部破损时，牺牲阳极为裸露金属提供保护电流。由于腐蚀环境要素和FPSO生产工况变化，设计规范、方法局限性及设计经验不足等，FPSO船体阴极保护设计可能存在过84张美荣，等：深水FPSO的牺牲阳极阴极保护系统设计度设计或局部结构欠保护问题，造成阳极用量过大、损耗过快或不均匀、船体结构局部严重腐蚀损伤等设计缺陷3-41。FPSO设计要求是在船体下水后的全寿命期内不进坞维修，即阴极保护系统与FPSO船体结构的设计寿命相同5-6 。为此，一些船级社和石油公司制订了海上浮式装置阴极保护相关规范和企业标准，对阴极保护系统的持久性、效费比和智能化提出了更高的要求7-9本工作以一艘西非深水FPSO为例，介绍其所属石油公司企业标准海上浮式装置阴极保护设计总则的要求，阐述FPSO船体牲阳极阴极保护设计的技术要点和成果，以期为我国海上浮式装置阴极保护设计提供借鉴。1FPSO船体及航外悬挂设施概况1.1FPSO船体该深水油田位于西非环境条件温和的热带海域，开发采用“多点系泊FPSO十水下生产系统”工程模式。各水下井口的产液经海底管道、立管和跨接软管输送至FPSO进行油、气、水三相分离；合格原油储存在FPSO船体的原油舱内，定期外输。FPSO人级法国船级社（BV），船体总长X型宽型深为330 m61m33.5m，满载排水量49.92万t。FPSO 主船体为单底、侧双壳、纵骨架式结构型式；船体下水后的总装、调试、海上安装工期为3a，在油田服役2 5a，即设计要求FPSO船体下水后2 8 a全寿命期内不进坞维修。船体结构按BV-NR467、NR 445等规范和企业标准要求设计；船底外板材料为DH36、EH 36 钢，板厚考虑了1.25mm或2.0 mm的腐蚀余量；飞溅区舫侧外板材料为DH32钢，板厚考虑了2.7 5mm的腐蚀余量10。FPSO船体外部阴极保护设计主要参数见表1。1.2FPSO0船舱根据工程实践经验，FPSO原油舱和压载水舱的腐蚀通常最为显著，是决定船体结构寿命和安全性的关键因素7-9。原油舱底部沉积水盐溶液和厌氧微生物持续腐蚀可能导致结构失效，并造成经济损失和环境污染等严重后果，因此原油舱是FPSO船体防腐蚀设计重点保障的舱室。在同一油田服役5a后的母型FPSO原油舱底结构和牺牲阳极的腐蚀形貌见图1。本FPSO船体中部油舱段位于FR.50FR.30 0表1FPSO船体外部阴极保护设计主要参数Tab.1Main design parameters for FPSO hull externalcathodicprotection参数数值FPSO满载吃水/m25.81FPSO最小压载工况吃水/m9.26FPSO最小生产作业工况吃水/m13.00表面海水温度/23.730.8表面海水含盐量/（gL-）35.535.9表面海水氯离子含量/（gL-）19.4表面海水pH(20时）8.275（海面至水深15m处）海洋生物平均厚度/mm475（水深15 50 m处）(a)原油舱底结构(b)牺牲阳极图1母型FPSO原油舱底结构和牺牲阳极的腐蚀形貌（服役5a后）Fig.1Corrosion morphology of parent FPSO cargo oiltank bottom（a)a n d s a c r i f i c i a l a n o d e（b)（a f t e r 5years of service)肋位，长X宽为2 50 m54m，包括原油舱、含油污水舱、连续沉降舱、冲洗舱和不合格原油舱等；压载水舱均布置在船首、尾部：主要参数见表2。含油污水舱也可用作原油舱。原油舱内不同部位的纵骨板厚考虑了0.52.5mm的腐蚀余量，舱壁板厚考虑了0.7 5 3.0 mm的腐蚀余量，强横肋板厚考虑了1.03.0mm的腐蚀余量。为了规避FPSO船体中部两航侧舱室腐蚀对85张美荣，等：深水FPSO的牲阳极阴极保护系统设计表2FPSO船舱主要参数Tab.2Main parameters of FPSO tank船舱数量/个作业温度/压载水舱111440海水舱21440原油舱204045含油污水舱25060连续沉降舱45558冲洗舱45558不合格原油舱23258油舱段腐蚀的不利影响，总体设计时将油舱段的前、后端及两侧舱室均设计为干燥的隔离空舱，并在隔离空舱内注人氮气，实现油舱段被“干式安全带”围绕保护的理念，可减轻油舱段腐蚀，减少舱内牺牲阳极的用量，见图2；隔离空舱内纵骨和横肋板厚均考虑了0.5mm的腐蚀余量。FPSO舱内阴极保护设计主要参数见表3。图2 FPSO船体中部油舱段结构横剖面Fig.2Cross-section of oil tank in midship of FPSO表3FPSO舱内阴极保护设计主要参数Tab.3Main design parameters of cathodic protectioninFPSOtank参数数值原油舱内合格原油含盐量/（mgL-1）60原油舱内沉积水含盐量/（gL-1）10.0原油舱内沉积水氯离子含量/（gL-1）3.9原油舱内沉积水pH8.6合格外输原油含水率/%0.5冲洗舱处理出油含水率/%0.32.0原油舱内沉积水液位高度/m1.5含油污水舱正常作业液位高度/m23.5连续沉降舱正常作业液位高度/m16.0冲洗舱正常作业液位高度/m27.0加热盘管是含油污水舱内的重要设施，它通过盘管内的热介质给原油加热、保温，保证原油的脱水生产工艺。加热盘管外壁接触含油污水，且管内热水温度为95，这加速了盘管的腐蚀。为保证盘管与船体结构设计寿命相同，加热盘管采用具有良好耐蚀性的Inconel625镍基合金；盘管为裸管，外直径50.8 mm，总长度为16 41m。每个含油污水舱内布置6 个加热盘管回路，盘管布置范围为从舱顶至舱底以上0.8 3m高处。1.3FPSO航外悬挂设施深水FPSO航外通常悬挂系泊、水下生产、原油外输及附属设施。本FPSO舫外共悬挂16 根系泊线，系泊线顶部为BVQR3S级无档锚链111；两舫外中部分别悬挂2 5根水下跨接立管软管、电缆，FR.295肋位分别悬挂1根水下原油外输软管；此外，两外还悬挂有立管廊、登船梯塔、防撞保护架及消防水、海水提升管和生产水、污水排放管等设施12-142FPSO阴极保护设计基础2.1企业标准要求FPSO船体阴极保护的基本原理是通过牺牲阳极和/或外加电流的方法为船体外部、舱内结构提供保护电流，使船体阴极极化到一定电位范围。保护电位和保护电流密度是阴极保护设计的两个重要参数。牺牲阳极方法简单可靠、无需维护、对监控要求低，但需在FPSO船体上安装足量的阳极才能保证保护电位和保护电流密度的提供，但阳极输出电流的自我调节能力有限，因此需要较为精确的设计。2.1.1阴极保护电位在海水环境中当碳钢电位极化至一8 0 0 mV（相对于Ag/AgCl参比电极）时，其腐蚀速率可被抑制到可接受的低水平。根据该石油公司企标要求，FPSO船体阴极保护系统将飞溅区及以下船体结构及航外悬挂设施极化后，阴极保护电位E。应满足以下要求：1)E-800mV;2）当碳钢结构的屈服强度550 MPa时，则-1100E-800mV;3）若结构易遭受氢致应力腐蚀开裂（HCC)，则-1050E-800mV;4）对于可能发生硫酸盐还原菌细菌腐蚀区，则E-900mV。FPSO船体阴极保护电位设计要求见表4。按企标要求，FPSO船体上需安装阴极保护监测系统，应采用固定式高纯Zn参比电极和便携86张美荣，等：深水FPSO的牺牲阳极阴极保护系统设计表4FFPSO船体阴极保护电位设计要求Tab.4Design requirements for cathodicprotection potentials of FPSO hull部位E%/mV船体外部、航外附属结构压载水舱、海水舱船舱底部以上结构(原油舱，含油污水舱，连续沉降舱，一8 0 0冲洗舱，不合格原油舱）加热盘管（舱底以上部分）水下跨接立管软管、电缆及导管结构-800水下原油外输软管及接口、基座结构船舱底部结构（原油舱，含油污水舱，连续沉降舱，冲洗舱，不合格原油舱）-900加热盘管（舱底部分）式Ag/AgCl参比电极监测阴极保护电位。本FP-SO船体外部共安装9处固定参比电极，分别位于船体左、右航和船底的前、中和后部；船舱内共安装6处固定参比电极，分别位于压载水舱、原油舱、含油污水舱、连续沉降舱和冲洗舱内。如果FPSO船体得到牺牲阳极的有效保护，则参比电极监测到的阴极保护电位应满足表5所示要求1516 表5FPSO船体阴极保护电位要求Tab.5Requirements for cathodic protection potentialsof FPSO hull环境参比电极类型阴极保护电位要求/mV高纯Zn250汽化海水Ag/AgCIl-800高纯Zn150沉积水和细菌Ag/AgCl-9002.1.2阴极保护电流密度阴极保护电流密度是指施加阴极保护使金属结构物腐蚀得到有效抑制时所需的电流密度，分为初期、平均和末期电流密度。初期电流密度为FPSO船体下水后金属表面实现极化的阴极电流密度；末期电流密度为FPSO船体金属表面生成了石灰质垢和海洋生物等垢层后的阴极电流密度。根据企标要求，FPSO船体阴极保护电流密度取值应为1.1倍的DNVGL-RP-B4012017阴极保护设计（简称DNV规范）要求值。除非FPSO船体和外悬挂设施采用了外加电流保护，在FP-SO船体外部牺牲阳极设计时还需考虑水下系泊线、跨接立管软管、电缆和原油外输软管等悬挂设施50%外表面积的保护电流密度需求。如果船舱、加热盘管和水下悬挂设施的操作温度高于2 5，则应考虑保护电流密度1mA/（m）的增幅。本FPSO水下悬挂设施对FPSO船体外部保护电流密度设计需求见表6。电阻率是计算阴极保护电流密度的重要影响因素。按企标要求和DNV规范计算的FPSO船体阴极保护设计电阻率见表7。2.1.3铝-锌-铟合金牺牲阳极FPSO船底板钢材具有氢脆敏感性，故采用低驱动电位铝-锌-铟合金牺牲阳极进行阴极保护，阴极保护为一8 0 0 一8 50 mV时，可使船底板既得到有效保护，又不致增加其氢脆敏感性。对比了本FPSO（企标要求），中国南海半潜式生产平台，FP-SOI(13.9万载重吨级）和FPSOII(15.3万载重吨级)各牺牲阳极的化学成分17 ，见表8。当牺牲阳极中的锌含量小于3%（质量分数）时，电流效率较高，锌含量为4%5%时，电流效率降低，故锌含量不宜大于5%。根据企标要求，本FPSO的铝-锌-铟合金牺牲阳极的理论消耗率为3.6 kg/（A a）。2.1.4单块牺牲阳极输出电流单块牺牲阳极输出电流按照欧姆定律计算，公式如下18 4VI：(1)RX4LR(Ln1.0)（2)2元LrC(3)2元表6 单单根水下悬挂设施对FPSO船体外部保护电流密度设计需求Tab.6External protection current density design requirements for single underwater hanging facility of FPSO hull原油生产注气注水天然气外输原油外输系泊悬挂设施软管软管软管软管软管锚链水下在位状态长度/m5304.904905552303120外直径/mm512.9165.3405.4455.9469.9157保护电流密度初期12.2490.9451.9072.0656.6970.133平均1。1.9001.2261.3871.5007.3250.093设计需求/（Am-2)末期12.7572.0251.8301.94410.5800.10387张美荣，等：深水FPSO的牺牲阳极阴极保护系统设计表7FPSO船体阴极保护设计电阻率Tab.7Resistivity for FPSO hull cathodic protection design部位介质类型电阻率/(m)海水0.22（水深小于150 m）船体外部，航外悬挂设施0.30（水深大于150 m）压载水舱，海水舱海水0.22（企标要求）原油舱，含油污水舱，连续沉舱内0.44（按DNV规范计算值）降舱，冲洗舱，不合格原油舱沉积水0.50（设计实取值）式中：I为单块阳极输出电流，A；V为保护钢材与阳极闭路之间的驱动电压，V;R为单块阳极电阻，2;p为海水电阻，m;为修正系数，按DNV规范取为1.3;L为阳极等效长度，m；r 为阳极等效半径，m;C为阳极横剖面周长，m。本FPSO船体单块牺牲阳极输出电流计算结果见表9。2.2牺牲阳极用量计算方法企标要求FPSO船体牺牲阳极用量按DNV规表8 FPSO船体牺阳极化学成分要求对比Tab.8Comparison of chemical composition requirements for FPSO hull sacrificial anode化学成分（质量分数）%阳极类型杂质ZnInSiMgTiA1SiFeCu铝-锌-（本FPSO)2.56.00.0150.0300.100.100.090.005余量铝-锌-铟（FPSOI,半潜式生产平台）2.55.750.0160.0400.120.100.090.003余量铝-锌-铟-镁-钛*（FPSOII)4.07.00.0200.0500.51.50.010.080.100.150.0 1余量注：1.FPSOI、FPSO II分别于2 0 2 0 年和2 0 14年服役，设计服役15a后进坞维修，总设计寿命30 a；2.半潜式生产平台于2 0 2 1年服役，设计寿命30 a内不进坞维修；3.标“*表示中国国家标准GB/T4948-2002铝-锌-钢系合金牺牲阳极中的A21型阳极。表9单块牺牲阳极输出电流计算结果(E=一8 0 0 mV)Tab.99Calculation results of single sacrificial anode output current(E=-800 mV)阳极梯形单块阳极阳极输出电流/A阳极所在部位阳极长度/mm横剖面尺寸/mm净质量/kg初期I平均I。末期1原油舱（见图3）宽：145/10 5含油污水舱170060.41.1681.1050.862高：110不合格原油舱宽：140/10 0连续沉降舱170063.31.1791.0240.868高：12 0压载水舱宽：150/110170068.82.7172.3511.984海水舱高：12 0宽：155/115冲洗舱170080.81.2201.0540.887高：135宽：2 10/17 0船体外部（见图4）3200258.24.8084.2423.676高：190范计算确定，如式（4）（7）所示tXIcaXB,X8762M=(4)uXCtol=NXCaNXmXuXe(5)Iea=AXfcaXica(6)MN(7)m式中：M为阳极净质量，kg;tr为设计寿命，a;Ica为平均需求电流，A；B，为压载率，%；u为阳极利用率，舱内阳极取0.8 5，船体外部阳极取0.90;e为阳极材料电容量，温度2 0 时为2 433Ah/kg;Ctol为总电容量，Ah；N为阳极总数量，块；C。为每块阳极的电容量，Ah；m 为单块阳极质量，kg；A 为保护面积，m；f c a 为防腐蚀涂层平均破损率；ica为平均电流密度，A/m。企标对阴极的防腐蚀涂层初期破损率fci、平均破损率fca、末期破损率fr的计算要求如下：fei=k1(8)tfca=ki+k2X(9)2fef=ki+k2Xtf(10)本FPSO船体防腐蚀涂层破损率的计算结果见表10。根据各部位牺牲阳极块布置空间实际限制条件88张美荣，等：深水FPSO的牺牲阳极阴极保护系统设计图3原油舱内牺牲阳极Fig.3Sacrificial anode in cargo oil tank图4FPSO船体外部牺牲阳极和监测参比电极（右航FR.156肋位）Fig.4 Sacrificial anode and monitoring reference electrodeoutboard FPSO hull(FR.156,starboard)进行FPSO船体阴极保护设计，再按企标要求和阳极生产商产品型号选择单块阳极的规格，按DNV规范计算得出阳极用量。具体要求如下：1）为避免阳极过早消耗或钝化，船体舫侧外部阳极布置在FPSO最小生产作业工况13.0 m吃水线以下。尽量加大船体外部单块阳极的质量，控制阳极数量，降低阳极对FPSO拖航阻力的影响。阳极数量须保证船体外部阳极设计寿命达到2 8 a，避免更换船体外部阳极作业。2）原油舱内阳极设计寿命为2 5a，压载水舱、海水舱内阳极设计寿命为2 8 a，其他舱内阳极设计寿命考虑1a生产调试期，取2 6 a；如原油舱临时用作压载水舱，则每装载1个月海水，原油舱内的阳极须增加1a的设计寿命。3）船舱内阳极数量尽量达到设计寿命；舱底阳极全部固定在舱底纵骨的腹板侧面，当舱内阳极块布置空间受限时，舱内可安装阳极数量须保证阳极寿命至少达到5a；在船体结构按BV要求每5a一次的特别检验时，根据阳极消耗情况更换新的阳极。4）阳极在船舱内结构件上的布置高度满足阳极的重力势能不大于2 7 5J，避免阳极坠落与钢结构表10）FPSO 船体防腐蚀涂层破损率的计算结果Tab.10Calculation results of FPSO hull anti-corrosion coating damage rates部位防腐蚀涂层干膜总厚度/umk2初期破损率于e平均破损率末期破损率ef压载水舱0.2160.412海水舱原油舱0.1950.370含油污水舱4000.014连续沉降舱0.020.1760.332冲洗舱不合格原油舱0.2020.384船体外部6000.0120.1880.356舫外附属结构碰撞诱发火花193FPSO牺牲阳极设计结果本FPSO船体外部采用1种标准规格的牺牲阳极，船舱内部根据各类舱的阳极用量和布置特点不同，采用4种不同规格的阳极。阳极布置的基本原则是阳极电流应尽可能在FPSO船体钢结构上均匀分布，同时需考虑航外附属结构、悬挂设施、舱内加热盘管等特殊区域的局部保护电流需求。3.1船体外部牺牲阳极在飞溅区范围内，FPSO舟船体及航外设施长期处于干湿交替的状态。根据企标要求，飞溅区内FPSO船体及航外设施的阴极保护电流密度应考虑10%的设计几余2 0 。全寿命期内FPSO船体外部共需58 3块牺牲阳极，阳极总净质量为149.5t，设计结果见表11。可见，飞溅区和船底区所需阳极数量分别占船体外部阳极总数量的2 9.3%和32.8%。外附属结构和悬挂设施所需阳极数量分别占船体外部阳极总数量的2 7.4%和17.2%。阴极保护设计应加强FPSO设计方与水下各系统设计方的界面协调，优化阳极布置，特别是在FPSO外的水89张美荣，等：深水FPSO的牺牲阳极阴极保护系统设计表11FPSO船体外部牺牲阳极设计结果Tab.11Design results of sacrificial anode on exteriorof FPSO hull部位阳极数量/块飞溅区内船体侧65飞溅区内附属结构106飞溅区以下船体航侧67飞溅区以下附属结构54船底191水下系泊锚链链器70(图5a)水下跨接立管软管及导管10(图5b)水下跨接电缆及导管3水下原油外输软管及接口、基座17下系泊锚链链器和水下原油外输软管接口基座附近需密集布置阳极，避免局部船体因欠保护而出现缺陷11-12 3.2船舱内部牺牲阳极全寿命期内FPSO舱内共需7 9 8 4块牺牲阳极，阳极总净质量为513t，设计结果见表12。1）原油舱和含油污水舱所需阳极质量约占FPSO舱内阳极总质量的55.6%。原油舱内可布(a)链器附近(b)立管及导管附近图5FPSO水下悬挂设施牺牲阳极Fig.5Sacrificial anodes for FPSO underwater hangingfacility:（a)n e a r c h a i n s t o p p e r;（b)n e a r r i s e r a n d I-t u b e表12FPSO船舱内部牺牲阳极设计结果Tab.12Design results of sacrificial anodes in FPSO tank船舱设计寿命/a舱内阳极可达寿命/a舱内可安装阳极数量/块需更换新阳极数量/块全寿命期内阳极总数量/块1193（舱底需求）原油舱2522.824.43.6503792836（舱底以上需求）28（舱底需求）含油污水舱6.2189504443（舱底以上需求）222（加热盘管需求）118(舱底需求)连续沉降舱19.241717326472（舱底以上需求）122（舱底需求）冲洗舱18.2434180492（舱底以上需求）14（舱底需求）不合格原油舱9.0284862（舱底以上需求）压载水舱19.328.01704189189328海水舱20.9423274置的阳极基本满足2 5a设计寿命的要求，需进行更换的阳极数量约占原油舱内阳极总数量的9.4%，即尽量降低了舱内更换阳极对原油正常生产的影响；原油舱底所需阳极数量约占原油舱内阳极总数量的41%，由此可见原油舱底防腐蚀保护的重要性。2）因含油污水舱内的加热盘管温度较高，盘管所需阳极数量约占含油污水舱内阳极总数量的32%，故盘管应采用具有良好耐腐蚀性能的材料；含油污水舱内结构复杂、管道密集，阳极布置空间受限，见图6，舱内安装的阳极将在约6 a后消耗殆尽，是所有舱中阳极消耗最快的，需在每5a一次的船体特别检验时更换新阳极。3）压载水舱所需阳极质量约占FPSO舱内阳90张美荣，等：深水FPSO的牺牲阳极阴极保护系统设计(a)水平桁材上(b)舱底加热盘管处图6 含油污水舱内牺牲阳极Fig.6 Sacrificial anodes in SLOP tank:（a)o n h o r i z o n t a lstringer;(b)near heating coil pipe at tank bottom极总质量的2 5.4%，而南海FPSOII压载水舱所需阳极质量约占其舱内阳极总质量的6 6.2%，可见西非深水FPSO“干式安全带”总体设计理念对压载水舱的布置优化可显著减少舱内阳极用量。压载水舱内需更换阳极的数量约占压载水舱内阳极总数量的10%，即尽量降低了更换阳极的工程量。4丝结论为了保证西非深水油田的生产时率，要求FP-SO在船体下水后的2 8 a全寿命期内不进坞维修，这给船体阴极保护设计提出了较高的要求。FPSO总体设计优化了压载水舱的布置，使船体中部的油舱段被“干式安全带”围绕保护，显著减少了FPSO船舱内部阳极的用量。FPSO船体全寿命期内所需的牺牲阳极总净质量约为主船体质量的1.0 2%，设计成果使阴极保护系统达到了较高的效费比。FPSO船体航外的附属结构和悬挂设施所需阳极数量约占船体外部阳极总数量的45%，设计中应关注悬挂设施局部结构附近的阳极布置，避免船体因欠保护而出现缺陷。原油舱底所需阳极数量约占原油舱内阳极总数量的41%，设计应重点优化原油舱内阳极的规格、布置，尽量降低更换阳极作业对原油正常生产的影响。含油污水舱内的加热盘管温度较高，建议盘管采用具有良好耐腐蚀性能的材料，尽量降低含油污水舱内所需阳极数量。参考文献：1刘栓，王娟，程红红，等大型原油储罐内壁底板腐蚀机理及防护措施J表面技术，2 0 17，46（11）：47-54.2MACMILLAN A,FISCHER K,CARLSEN H,et al.Newbuild FPSO corrosion protection-A design and op-eration planning guidelineCJ/Proceeding of 2004Offshore Technology Conference Houston.Houston,Texas:s.n.J,2004:16048.2004.3廖宏越，蔡德纯，蒋满军，等.FPSO工艺水舱阳极快速消耗原因分析J.装备环境工程，2 0 19，16（4)：132-135.4梁金明.货油舱用E36级船板钢腐蚀行为和机理研究D.北京：北京科技大学.5王孝一，船舶压载水舱全寿命期腐蚀防护状态监测方法研究D.大连：大连理工大学.6刘慧菊，张崎，王鹏飞，等.考虑腐蚀损伤的FPSO船体结构强度LC演变特性J.造船技术，2 0 2 1，49（2）1-7,60.7LANQUETIN B,MARECHAL G.Hulls for mega-FPSOs:achieving long life and performance fromsound design to asset integrity managementCJ/Pro-ceeding of 2007 International Petroleum TechnologyConference Dubai.S.1.:s.n.J,2007:11453.8HAGOOD S,MACLEAN C.A risk based approach tomanaging the integrity of an ageing FPSO hullCJ/Proceeding of 2013 Offshore Technology ConferenceHouston.Houston,Texas:Ls.n.J,2013:23976.9BOUTROT J,GIORGIUTTI Y,REZENDE F,et al.Reliable and accurate determination of life extensionfor offshore units C/Proceeding of 2017 OffshoreTechnology Conference Houston.Houston,Texas:Ls.n.J,2017:27547.10徐田甜.超大型FPSO上部模块弹性基座和甲板支墩设计分析J.中国海上油气，2 0 19，31（1）：16 1-168.11徐田甜.FPSO多点系泊链器基座结构分析LJ.石油工程建设，2 0 2 0，46（3）：1-7.12徐田甜.深海FPSO立管导管及立管廊结构设计J.中国造船，2 0 19,6 0（S1)：311-319.13徐田甜深水FPSO立管导管及基座结构设计分析J.船舶，2 0 2 1,32(2)2 3-35.14徐田甜.FPSO抗船舶碰撞工程设计分析J.石油工程建设,2 0 18,44(4)19-2 4.（下转第95页）（下转第95页）95（上接第90 页）（上接第8 2 页）AAAAAAAAAAAA赵璐琪，等：海备结垢分析及清洗工艺改进大大钙、氢氧化镁和硫酸钙等垢类，有效提升过滤器、离心泵及换热器运行效率。（2）在线清洗工艺的应用有效降低了高温离心泵拆卸频率和延长大型滤器开盖周期，同时实现酸液回收，降低了清洗成本。（3）在柠檬酸中添加复配缓蚀剂以及对牺牲阳极进行改造，可确保设备结垢后有效去除，同时确保了设备防腐蚀措施的有效性。天然气处理平台在线清洗工艺的设计和应用提高了结垢设备清洗的便捷性，为海上气田设施提供了可借鉴的工作思路，具有一定的推广价值。参考文献：1周守为，朱军龙，单彤文，等中国天然气及LNG产业的发展现状及展望J.中国海上油气，2 0 2 2,34（1）：1-8.2谷家扬张力腿平台复杂动力响应及涡激特性研究D.上海：上海交通大学，2 0 13.3杨勇，吴海涛，宗俊斌，等乙二醇再生系统工艺创新性改造J.天然气技术与经济，2 0 2 0，14（2）：46-51，92.4唐文献，赵磊，李华，等乙二醇再生与回收系统的预处理及脱水再生工艺参数优选中国海上油气，2020,32(2):142-149.5郭伟脱盐闪蒸单元提前投用对乙二醇回收系统的意义J中小企业管理与科技（上旬刊），2 0 17（8）：17 7-178.6杨勇，宗俊斌，赵迎涛，等乙二醇回收装置中脱水单元的操作优化J.辽宁化工，2 0 17，46（5）：513-515.7张旭昀，王文泉，郭斌，等CaCO：在Fe（10 0）表面成垢机制的第一性原理研究J.材料导报，2 0 19，33(6):965-969.17郝文旭，张健。碳钢材料的保温层下腐蚀及防护措施J.石油和化工设备，2 0 17，2 0（11）：6 3-6 5.18金烟，陈阵，呼立红，等系统管线保温层下腐蚀调查研究J.石油化工腐蚀与防护，2 0 19,36（1）：8-13.19刘小辉，邱志刚，叶成龙.保温层下腐蚀检查与实施J.涂料技术与文摘，2 0 15，36（10）：13-15,2 0.15邵静，刘福国，王秀通，等海洋平台阴极保护与监测技术的应用J.装备环境工程，2 0 18，15（3）：2 4-2 8.8宗俊斌乙二醇回收系统化学药剂的应用分析J精细石油化工进展，2 0 17,18（5）：2 9-32.9苗建，鲁旭涛，韩笑，等，海上气田天然气冷却器在线酸洗研究J.天然气与石油，2 0 2 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