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摘要：在电解质中，金属的腐蚀过程是电化学过程，称为金属的电化学腐蚀。海底管线的海水，海泥中的腐蚀属于金属的电化学腐蚀。一般来说，金属腐蚀是不可避免的，而金属电化学保护是控制金属腐蚀的好方法。本文基于海底管线保护技术方案展开论述。
关键词：海底管线；保护技术；方案
引言
海底管线是海洋油气工程的生命线和大动脉。由于受到复杂的海洋环境（如海床起伏、海流冲刷）和各种人为因素（如海上施工、渔船拖网、船舶抛锚）等影响，导致海底管线存在悬空弯曲、振动疲劳、外表破损等各种损伤的风险，这些损伤常常带来很大的影响，轻则造成油气田停产，重则污染海洋环境。因此，对海底管线生命周期内进行保护设计至关重要。
1牺牲阳极阴极保护的基本原理
阴极保护原理可以解释为腐蚀电池的极化度。金属表面的阳极和阴极的初始电位分别为Ea和Ec。金属腐蚀时，由于极化作用，正极和负极的电势都接近于交叉S对应的腐蚀电位Ecorr，相应的腐蚀电流是Icorr。由于腐蚀电流的作用，金属的阳极区域不断熔化，引起腐蚀。在该金属进行阴极保护时，由于阴极电流的作用，金属的电势从Ecorr更改为更负的方向，阴极极化曲线EcS从S点延伸到C点方向。金属电位极化为E1时所需的极化电流与交流段相同。交流段由两部分组成。这部分BC段被添加，这部分AB段由阳极溶解提供，这表明金属腐蚀速度减慢。如果加阴极电流继续增加，金属的电势将更为负值。金属的极化电位达到阳极的初始电位Ea时，金属表面各部分的电位等于Ea，腐蚀电流为零，金属达到完全保护。此时，金属表面仅发生阴极还原反应。附加电流Iappl是实现完全保护所需的电流。在作用的腐蚀电池体系中，另一个电位连接比较负的电极，这个电极将形成原始腐蚀电池和新的宏观电池。这个负电极成为新电池的阳极，原来的腐蚀电池是阴极，依靠正极不断熔化的阴极电流实现阴极保护。这个电位比较负的电极称为牺牲阳极。
2冲击荷载作用下有碎石保护结构的海底管线DEM-FEM联合分析
许多近海油田的登陆管线都经过或毗邻港口和码头。在该地区，船舶位置下锚及集装箱坠落等事件对海底的影响，对埋在海底的管线造成一定的损害，影响管线的正常运行。为了保护这样的管线，为了在受到上部下落物体的冲击载荷后避免受损，通常在管道铺设的槽中用碎石等材料填埋在管道上，形成碎石保护结构。David asels，Northern Exposure(美国电视)，海底管线是海洋石油天然气资源开发运输的生命线，因此事故会给国民经济带来无法估量的经济损失和对海洋环境的巨大污染。因此，如何定量评价海底管线中碎石层的保护效果，已成为保护海底管线不受侵害的重要问题。与普通均质土体不同，砾石防护结构颗粒具有松散、强的离散特性。粒子系统由无序的松散粒子组成，但其中有很多复杂的力链结构。由于力链的存在，在冲击载荷下，部分载荷可以快速转换为分布载荷。瞬间冲击是时间延迟的，起到减少冲击强度的缓冲作用。这种反应是粒子间摩擦、变形、运动等作用的综合结果，连续介质力学不反映其本质特征，使用不连续因素方法分析碰撞问题中碎石防护结构的工作性能更符合工作机制。同时，由于构成海底黏土的颗粒较小，海底地基像海底管线及撞击物一样是连续体，因此有限元法可以很好地模拟它们的力学特性。(大卫•亚设，北极分解，海底名言)该方法不仅可以模拟碎石的工作机制，还可以充分利用有限元法在连续介质力学分析中的便利性，其优点与单独使用有限元法或离散元法相比。将计算结果与规范和实验结果进行了比较，验证了该方法的可行性。
3补偿吊工作原理
受风、浪、流、涌等不确定因素影响，海上施工船舶相对于平台及海底管线的运动是相当复杂的，为简单化，本文只研究对升降运动的补偿。
由于施工船舶相对于海底管线因海浪原因会相对上下运动，下放中的膨胀弯也会跟随船体相对于海底管线上下运动，这样就会对悬浮的膨胀弯造成损害。因此普通吊机因海浪的原因不能将膨胀弯放置就位，只能将膨胀弯放置在海管附近，由潜水员完成膨胀弯的拖拉就位工作。补偿吊可满足这种补给功能，使悬浮的膨胀弯相对于海底管线不会相对上下运动，进而完成膨胀弯法兰组对就位。在吊机作业时，膨胀弯的下放速度v下=v0+（v1-v2），其中，v0是吊机绞车下放速度，v1是施工船舶摇晃速度，v2是膨胀弯下放位置海浪起伏速度。当v下和作业船舶相对于下放位置的相对速度v1-v2无关时，就可以将膨胀弯平稳下放到海底，这样就达到了波浪升沉补偿的目的。补偿吊在进行膨胀弯吊装时，会根据当前海况给予膨胀弯一个补偿上升和下放的速度。从而使膨胀弯相对于下放位置的速度为零。
4各环节间的关系
随着我国海上油田区域开发的持续发展，海底管网也在持续优化。与此同时，日益严格的海洋环境保护法规也对海底馆的环境保护管理提出了更高的要求。海底管道环境保护管理方法的建立成为海洋石油开发生产领域亟待面对的问题。整个生命周期环境保护管理为提高海底管道的环境管理水平和改善环境管理措施提供了有效的途径。海底管道的整个生命周期环境管理分为五个阶段，每个阶段之间保持一定的联系，每个阶段的管理方法或要求也由徐璐相关的多个阶段决定。初步研究阶段对区域敏感目标的分析为研究阶段环境评价报告的建设期间污染物(悬浮泥沙、生活污水等)产量和施工期间主要经济渔业资源的产卵期、铁器间规避提供了依据。研究阶段环境评估报告的施工过程、污染物处理方法决定了设计和施工阶段的施工方案和环境措施的编制。生产阶段采取的污染物预防措施也在环境影响报告中明确完成。例如，管道建设和生产阶段排放的特性污染物类型、污染物排放混合区域的范围和污染物排放控制量。海底管道整个生命周期环境管理的各个阶段徐璐连接。在项目的不同阶段确定这些关系已成为有效加强整个生命周期环境管理的重要手段。例如，在设计施工阶段，可以比较设计计划和EIA报告要求，以防止与EIA报告不一致的问题流入施工阶段。理解整个生命周期环境保护管理各个阶段之间的联系，就是通过项目实施的所有阶段，实现环境保护管理的“预防来源和流程监督”，有效防止“污染、善后、治牙、治牙、治牙、破坏”的出现。整个寿命周期环境保护管理各个阶段的管理内容各不相同，但从环境保护的角度来看，各个阶段的管理目的是减少或消除环境污染，将环境风险降至最低。
结束语
海底管线作为连续地输送大量油气的最快捷、最经济的运输方式，近年来应用越来越广泛，加强对管线的保护也因此变得十分重要。合理地选择保护方案既可以让管线得到最有效的保护，减少后期维护需求和成本；又可以让海洋环境免受油气污染的影响，保护好了海洋生物。在日益重视环保和安全的今天，还需要继续探索研究出更多可靠的管线保护方案，进一步降低海洋油气生产的安全隐患，使海洋生产与海洋环境更和谐。
参考文献
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