海洋非粘结复合软管骨架层腐蚀及磨蚀分析方法

海底管线是海洋工程基础结构的关键组成部分，随着石油   气工业的发展，复合软管作为生产、注入、外输及服务的管线，在海洋油气田过程中的应用越来越广泛。骨架层作为复合软管   内层结构，与软管内部输送介质直接接触，设计时需考虑输送介质对骨架层钢带的腐蚀和磨蚀影响，在确定骨架层钢带厚度时要考虑   的腐蚀／磨蚀余量，骨架层钢带厚度满足设计要求。

规范也指出，腐蚀退化可能发生在管内存在液态水和腐蚀成分的区域，因此需对管材性能进行评估。骨架层的腐蚀问题可通过选取合适的材料来避免，API规范推荐的材料有碳钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、高合金不锈钢以及镍基合金。其中，碳钢用于非腐蚀环境，高合金钢用于腐蚀环境，这几种材料可随内部输送环境的严苛程度进行选取。骨架层与管内输送流体直接接触，通常选材为不锈钢。骨架层的腐蚀会造成压溃强度的降低，可通过选取合适等级的钢材来避免腐蚀问题。确定腐蚀速率的主要参数包括温度、CO2局部压力、氯化物含量、H2S含量、氧气含量以及游离水的数量。通常304/304L材料适合绝大多数的应用，      别的316/136L建议在特定的高温流体（100℃～130℃）和H2S、CO2含量较高的情况下使用，对于环境温度在130℃以上且H2S、CO2含量较高情况下，可选用高合金不锈钢的材料。

磨蚀

对于在有   含砂浓度的油气田中应用的复合软管，如果输送流体中含有夹杂的固体，需考虑管内介质出砂对骨架层造成的磨蚀，在软管弯曲部分尤为显著。此外，出砂还会骨架层钢带上的保护涂层，从而加重腐蚀的影响，因此需要通过基于试验数据的计算方法计算磨蚀、磨蚀率和腐蚀。规范中建议通过试验或基于试验的分析数据来证明骨架层有足够的蚀性，软管骨架层设计满足使用寿命要求。磨蚀率取决于流速、含砂量、气体成分（是否存在腐蚀介质）以及温度等因素，其预测模型要以相关试验所得的磨蚀率进行校准。

磨蚀计算方法

在软管使用寿命期间，需计算给定流体流速下的磨蚀或腐蚀率，并且须证明计算所得磨蚀率不会导致骨架层的失效。该文结合规范要求给出了磨蚀率的简要计算方法。计算磨蚀要考虑以下两点：

（1）磨蚀、腐蚀管线耐静水压溃能力不能低于使用寿命期间的设计要求；

（2）磨蚀、腐蚀管线的拉伸载荷能力不能小于设计要求。磨蚀率在高弯曲区域   严重，影响磨蚀的重要参数包括流速、出砂数量及形状尺寸、骨架层截面形状和材料。CO2的局部压力和流体温度对骨架层的磨蚀或腐蚀特性也有重要影响。

dnv规范定义的磨蚀是指由于固体颗粒在材料表面碰撞，对材料造成的损伤，并给出复合软管磨蚀、磨损计算程序的要求。软管的弧形区域会有类似普通弯管的磨蚀，软管的曲率半径通常大于相邻的硬管，软管骨架层相对于硬管   为粗糙的表面会对磨蚀率有   的影响。对于输送介质含砂的软管，需给定骨架层内径及软管   小曲率半径，根据弯管计算方法来确定磨蚀率。

弯管通常是管线系统中   易遭受磨蚀的区域，受限于管线系统的尺寸和生产率，磨蚀会造成严重的性能退化。当流体方向在弯管处改变时，颗粒不会随流体改变，反而会撞击到弯管处的管壁。