SY/T 10008—2016
目 次
前言
概述 2 定义
1
腐蚀控制的结构设计阴极保护准则
L
4
5 阴极保护系统的设计 6 阴极保护系统的安装干扰电流的控制 8 绝缘屏蔽层 9阴极保护系统的运行和维护 10腐蚀控制记录附录A（规范性目录）海上石油生产构筑物典型设计参数附录B（规范性目录）用于海上构筑物阴极保护的各种工业用牺性阳极的电容量与消耗率 ****-**25 附录C（规范性目录）用于海上构筑物阴极保护的各种工业用外加电流阳极在海水中的消耗率·26 附录D（规范性目录） 使用初期、平均和末期保护电流密度计算牺性阳极输出电流的典型方法27 附录E（规范性目录） 使用设计斜率和平均保护电流密度计算栖牲阳极输出电流的典型方法.···30 参考文献
17
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量
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.*21
*23
32 SY/T 10008—2016
前言
本标准按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。
本标准修改采用NACESP0176：2007《海上钢质固定石油生产构筑物全浸区的腐蚀控制》（英文版）。
本标准代替SY/T10008一2010《海上钢质固定石油生产构筑物的腐蚀控制》。 SY/T10008一2010等同采用NACERP0176：2003《海上钢质固定石油生产构筑物全浸区的
腐蚀控制》（英文版）。NACERP0176：2003《海上钢制固定石油生产构筑物的腐蚀控制》（英文版）将海上钢质固定石油生产构筑物腐蚀控制分为了两个部分：阴极保护和保护性涂层。NACE于 2007年将此两部分作为两个标准：NACESP0176：2007《海上钢制固定石油生产构筑物全浸区的腐蚀控制》（英文版）和NACESP0108：2008《海上构筑物的保护涂层腐蚀控制》（英文版）。将 NACERP0176：2003《海上钢质固定石油生产构筑物全浸区的腐蚀控制》（英文版）中阴极保护部分进行了修改细化并发布了一个新标准NACESP0176：2007《海上钢质固定石油生产构筑物全浸区的腐蚀控制》。新版标准集中反映了导管架阴极保护方面在近年来的发展与进步，在术语定义及文学描述上更准确、简练，在文字、内容及格式方面都进行了较大的修改。
本标准在海洋石油天然气开发工程设计、建造的使用中，如遇到涉及原标准所在国政府或其他主管当局的法令、法规和规定时，一律按中华人民共和国政府或政府主管部门颁布的相应法令，法规和规定执行。
本标准的计量单位均以国家已颁布的法定计量单位为准。即本标准中表述形式为：法定计量单位在前，将英制单位的相应值标在其后的括号内。
为不改变原标准中公式、曲线的形状特征、常数和参数，本标准仍沿用原标准的英制单位。 本标准的附录A、附录B、附录C、附录D、附录E均为规范性附录。 本标准由石油工业海洋石油工程专业标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位：中海油研究总院本标准主要起草人：常炜、于、胡丽华、田永芹、余晓毅本标准代替了SY/T10008—2010 SY/T10008—2010的历次版本发布情况为：
SY/T10008—2000
II SY/T 10008—2016
海上钢质固定石油生产构筑物全浸区的腐蚀控制
1概述
1.1本标准为海上钢质固定石油生产构筑物及有关的油气处理设备外部的腐蚀控制所需的最低要求提供了指南。固定构筑物包括平台、张力腿平台（TLP）和水下基盘。本标准不包括用于石油生产临时系泊的可移动装置。 1.2本标准中对构筑物的腐蚀控制分为三个区域：全浸区、飞溅区和大气区。本标准中只涉及全浸区。大气区和飞溅区的腐蚀控制见SY/T6930。 1.3由于环境条件的复杂性，本标准没有提供针对每个特殊情况的指南。在许多情况下，同一问题可能会有几种不同的解决方法，包含一些有效的替代方法。 1.4本标准不包括附属于构筑物或建于构筑物上的油井、配管和有关设备的内腐蚀控制指南。 1.5本标准不包括海底管道及其立管。 1.6本标准中提出的目标可通过不同的方法来达到，不过选择方式仅在有资格的腐蚀控制专家认可，并已达到本标准中指出的目标时方可采用。
2定义
说明：阴极保护和涂层技术的附加定义可见NACESPO169、《NACE腐蚀工程师手册》和 NACE2002有关腐蚀的术语表。 2.1
阳极anode 电化学电池中发生氧化反应的电极。在外电路中，电子从阳极流出。阳极上通常发生腐蚀且有金
属离子进人溶液中。 2.2
大气区atmospheric zone 飞溅区以上暴露于阳光、风、水雾及雨水中的构筑物部分。
2.3
钙质膜或沉积物calcareous coating ordeposit 沉积在表面上的含碳酸钙和其他盐的膜，是表面阴极极化时，阴极保护的表面附近的PH值升高
的结果。 2.4
阴极cathode 电化学电池中主要发生还原反应的电极。在外电路中，电子流向阴极。
2.5
阴极保护cathodic protection 为了降低金属表面的腐蚀速度而采用的一种使该金属成为电化学电池阴极的技术。
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2.6
涂层coating 一种可液化的或树脂混合物，在表面涂敷后转换成一种固体的保护、装饰或功能性的黏接膜。
2.7
腐蚀corrosion 指材料（通常指金属）与其周围环境发生反应而损坏。
2.8
防腐蚀专家 corrosion specialist 由于其所受教育和（或）经验有资格来评估和解决与材料腐蚀有关问题的人。本标准中所指的腐
蚀专家是具有资格从事海洋环境腐蚀控制的人。 2.9
电流current （1）电荷的流动，（2）单位时间内流经电路某点的电荷数量：指测得的某方向上正电荷的净流动
量（金属导体中与电子的流向相反）。 2.10
电流密度 f current density 单位面积的电极表面上流人或流出的电流。
2.11
去极化dipolarization 去除电化学电池中阻碍电流流动的因素。
2.12
绝缘屏蔽层dielectric shield 指在阴极保护系统中置于阳极与邻近阴极之间的非导电材料，如涂层、绝缘片或管子，通常置在
阴极上，用来改善阴极保护系统电流分布。 2.13
加强板doublerplate 为额外提高强度，在阳极与构筑物连接处附加的一块钢板或增加钢材壁厚
2.14
电绝缘electrical isolation 指与其他金属构件或环境电隔绝的状态。
2.15
电解质electrolyte 含有能在电场中迁移的离子的化学物质。
2.16
导缆器fairlead 锚链或电缆通过的槽轮。
2.17
无关结构 foreign structure 与阴极保护系统无关的任何金属结构。
2.18
栖牲阳极 galvanic anode 指一种金属，当它与另一种电位较正的金属在电解质中连接时，可为其牺性而提供保护。此类阳
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极是阴极保护的一种电流源。 2.19
漏点holiday 指防腐涂层的间断处，其未保护表面暴露于环境中。
2.20
外加电流 impressed current 指由某个装置提供的电流，该装置将外部电流输送到电极系统（警如阴极保护中的直流电流）。
2.21
干扰电流interference current（杂散电流）（stray current）指不通过指定回路的电流。本标准中干扰电流是指电流自结构件流向电解质：（1）它可能不在指
定回路上：（2）或在指定回路上，但未与电流源完全连通。 2.22
"J”型管“J"tube 设计和安装在构筑物上以支撑或引导一根或多根管道立管或电缆的弯管。
2.23
泥线 mudline 特定区域的海底面。
2.24
节点node 海上构筑物两个及以上杆件连接的点，例如，水平杆件与导管架腿的焊接点。
2.25
管道pipeline 在构筑物与构筑物之间或构筑物与岸上处理设施之间输送油、水和气的管子。
2.26
平台platform 一种海上构筑物，可设置油和（或）气井以及有关的生产设施、配管和（或）生活模块。
2.27
极化polarization 由于电流通过电极／电解质界面引起电位偏离开路电位的变化。
2.28
参比电极reference electrode 一种在类似于测量条件下其开路电位恒定的电极，它被用来测量其他电极的相对电位。
2.29
立管riser （1）自海底向上延伸至构筑物的管道部分：（2）蒸汽发电机循环水和上升蒸汽对流管束中的垂直
管段。 2.30
银/氯化银电极silver/silverchlorideelectrode 本标准指用海水作为电解质的参比电极，例如Ag/AgCI海水电极
2.31
飞溅区 splash zone 由于潮汐、风和波浪的影响所致，构筑物干湿交替的部分，不包括仅在大风暴时浸湿的表面。
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2.32
构筑物structure 由重力、桩、和（或）系泊缆固定在海床上的固定结构（平台或水下设施）。
2.33
构筑物一电解质电位structure-electrolyte potential 由接触电解质的参比电极测得的埋设或全浸的金属结构与电解质之间的电位差。
2.34
全浸区submerged zone 飞溅区以下的区域，包括泥线以下的构筑物部分。
2.35
水下基盘subsea template 置于海床上，为油和（或）气井、相关生产设备和（或）海底管道提供基础的结构物。
2.36
阀门外延杆valvereachrod 指阀门伸长操作柄，它可使构筑物上的操作人员开启或关闭靠近构筑物底部的压载阀。
2.37
电压 voltage 用伏特或毫伏表示的电动势或电极电位差。
2.38
电压降voltagedrop 按照欧姆定律所得载流电阻两端的电压。
3腐蚀控制的结构设计
3.1引言
3.1.1本章推荐了简化的海上构筑物全浸区钢结构的腐蚀控制设计作法。大气区和飞溅区的腐蚀为使海上构筑物能承受动态及静态荷载所必须考虑的结构设计参数，属土木工程师和结构工程师的职责范畴，故未包含在本标准中。大气区和飞溅区的腐蚀控制见SY/T6930。 3.2飞溅区 3.2.1海上构筑物飞溅区是指由于受潮汐、风和波浪的影响，构筑物干湿交替的区域，但不包括只在大风暴时才被打湿的表面。在墨西哥湾，典型的飞溅区大约为2m（6ft）：在阿拉斯加的库克湾达到 9m（30ft）：在北海，冬季风暴可使飞溅区达到10m（33ft）。 3.2.2飞溅区腐蚀控制措施包括涂层和阴极保护。用于本阴极保护可用于飞溅区潮差段结构保护涂层的补充。潮差段通常认为是飞溅区中低于最高天文潮的间歇浸没区域。阴极保护不对飞溅区中由于浪溅导致潮湿或极少浸没的区域提供保护。 3.3大气区 3.3.1大气区是指海上构筑物飞溅区以上的部分，该区域暴露于阳光、风，雾和雨中。 3.3.2大气区腐蚀控制常用保护涂层系统。
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3.4全浸区一一外部 3.4.1全浸区是指从飞溅区向下包括泥线以下的区域。全浸区的外部腐蚀控制可用阴极保护或阴极保护加涂层来实现。推荐采用如下设计，以简化实施有效的阴极保护。 3.4.1.1尽可能使用圆管构件。槽钢或工字钢的死角很难保护，并且背对背的槽钢或角钢形成的缝隙不可能得到有效的保护，因此，不宜采用这类结构形式。 3.4.1.2当疲劳和腐蚀疲劳是结构设计中的重要因素时，可消除焊接应力，以降低热影响区（HAZ）疲劳和腐蚀疲劳出现的可能性。这一点对在冷水环境中极化进程较慢的构筑物，或受到部分屏蔽的构筑物特别重要，见APIRP2A-WSD和APIRP2A-LRFD。 3.4.1.3焊缝宜连续，不宜使用跳焊或点焊。如果使用搭接焊，则两边均宜连续焊接。宜避免使用螺栓和铆钉的接头。 3.4.1.4只要可行，压载控制阀外延杆宜设计成在构筑物就位以后，可将其移除的形式。如果留在那里，它们可能会屏蔽邻近受阴极电流保护的金属构件。松动的外延杆会磨损构筑物。 3.4.1.5钢管，如灌浆管、钻屑管、排放管、供水套管和海底管道立管，如果分布在大型结构件四周，会造成屏蔽和干扰阴极保护电流的流通。如果经济上可行，宜去掉正常作业不需要的钢管，未能去除的钢管宜放置在不会造成屏蔽的地方。钢管间的最小净间距宜是较小钢管直径的1.5倍。也可使用钢管涂层来减少屏蔽。 3.4.1.6构筑物投人使用后，有时需要补充或替换外加电流系统的阳极，设计人员宜考虑提供备用的 “丁”型护管，便于增设阳极时牵引电缆，和（或）提供其他类型的管架、导管和管卡，便于阳极的补充或替换。 3.4.1.7构筑物泥线以下桩基宜采用构筑物的阴极保护系统进行保护。从导管架腿中打人的桩通常和导管架采用焊接连接，因此钢桩也受到阴极保护。典型的裙桩是打人水下钢管中并就地用水泥固定。 裙桩可通过导向靴、对中器或其他可行的方法与导管架电连接。泥线以下的腐蚀速率低，但是，长使用寿命下构筑物的泥线处腐蚀是很大的。所有泥线处构件，对构筑物的完整性很重要，应确保与阴极保护系统的电连接。 3.4.1.8若需要把隔水导管与油井套管作为整体来考虑，必须将隔水导管与构筑物电连接。 3.4.1.9所有被保护钢结构必须与阳极电连接（优先采用焊接），并且在结构的整个寿命期间内保持连接。 3.5全浸区一内部 3.5.1对于构件或经密封后不与大气或海水接触的密封舱的内表面，其腐蚀可忽略。如有可能，设计中宜考虑密封舱。 3.5.2在构筑物下水和扶正操作期间，某些金属构件会充水，并且在其寿命期间一直保持充水状态。 为防止内部腐蚀，充水后宜关闭充水阀以避免充水舱接触大气中的氧。如果舱中的海水循环不能避免，宜采取减缓内腐蚀的措施，宜使用阴极保护或使用阴极保护加涂层。阴极保护系统对产生凝析水之处不能保护，有气相存在的罐或密封舱宜采用内涂层系统，此类密封舱内不宜采用外加电流系统，因为阳极会产生有毒、有腐蚀性的氯气，阴极可能会产生大量易燃的氢气。 3.5.2.1管道系统、阀门、潜水泵和其他特殊设备必须得到保护，特别是采用不同金属材料时发生电偶腐蚀的风险很高。例如，耐蚀合金管道穿越钢结构舱壁时，保护是重要的。 3.5.3在存在有机营养物质的充水舱内，细菌的生长可产生有机酸、二氧化碳（CO2）和硫化氢（H2S），这些物质能够产生腐蚀。细菌腐蚀可采用内部阴极保护、涂层和杀菌剂加以控制。
警告：HzS即使在低浓度时也是有毒的。 3.5.4海底管道有时安装在牵引导向管段或“I”型管段里。为了限制海水和大气中的氧与管道接触，
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在管道定位后，宜将牵引导向管段环形空间的水面以上端口用合适的非吸浸性填料加以密封。 3.5.5对长期服役的浮式生产装置的系泊缆需采取特殊的防腐措施。 3.5.5.1锚链：锚链采用增加腐蚀裕量的方法进行保护。腐蚀裕量增大了锚链（棒）的直径，在计算腐蚀裕量时，必须以所处位置腐蚀速率的至少2倍来考虑。飞溅区需要更大的腐蚀裕量。根据不同的锚链操作方法，锚链的磨蚀可能是严重的。很多永久性浮式生产系统要求最大限度地减少锚链的操作。作为飞溅区全部采取腐蚀裕量的替代方法，可在服役期间将飞溅区部分的锚链进行一次调换，这样，在达到设计寿命一半时，全浸区部分的锚链换到了飞溅区。
根据经验，放置在构筑物上的阴极保护系统对锚链的有效保护范围大约是30m～60m（100ft～ 200ft），该距离取决于锚链与构筑物的电连接、锚链的粗细及其拉伸程度。系泊锚链设计时不考虑阴极保护系统，但是，对欠保护的导缆器的钢结构必须施加额外的阴极保护。 3.5.5.2钢索：钢索通常用镀锌钢丝制成，外部采用由聚氨酯、聚乙烯或类似材料成型的防护套。另外，挤人黄油防水渗入并减少摩阻。可考虑采用牺性锌丝，因为钢丝强度很高。对钢索阴极保护应评估氢的影响。
包覆在钢索接头外的防护套的完好对绳帽和防止水渗人钢索是重要的。 3.5.5.3对暴露于海底沉积物部分的系泊链和锚必须评估细菌腐蚀，如果必要，采取阴极保护、涂层或增加腐蚀裕量的保护措施。
4阴极保护准则 4.1引言 4.1.1本章列出了阴极保护准则和相应的检测方法。单独或联合使用本文件可判断构筑物是否得到保护。 4.2概述 4.2.1应用阴极保护的目的是控制与电解质溶液接触的金属表面的腐蚀。 4.2.24.3的准则是依据实验室或现场经验确定的，如果用其他方法证明腐蚀得到控制，则构筑物的保护方法不必局限于本准则。 4.2.3可选择特定的准则来达到4.2.1中所提出的目标，这种准则的选择，部分是根据以往在类似构筑物和环境条件下应用该准则的成功经验。 4.2.4目前还没有一个令人满意的单独的准则可评价任何条件下应用阴极保护的效果。对某个构筑物的评价可能需要综合使用几个准则。 4.3准则 4.3.1电位测量 4.3.1.1构筑物表面与接触海水的银一氯化银（见4.6.5）参比电极【Ag/AgC（SW）】之间测出的负（阴极）电位差至少为一0.80V。通常构筑物表面的阴极电位是在施加保护电流时测得的，规定的 -0.80V包含了电流通过钢／水界面的电压降，但未包含在水中的电压降（见4.5.1.1和4.6.1）。 4.3.1.2控制腐蚀的电位是温度和环境条件的函数。对于与大气接触的水，当处于有代表性的环境温度条件时，4.3.1.1中列出的准则已被证明是令人满意的。对于其他环境条件，控制腐蚀的电位可使用 Nernst方程7来估算。
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