海洋非粘結復合軟管骨架層腐蝕及磨蝕分析方法

海底管線是海洋工程基礎結構的關鍵組成部分，隨著石油   氣工業的發展，復合軟管作為生產、注入、外輸及服務的管線，在海洋油氣田過程中的應用越來越廣泛。骨架層作為復合軟管   內層結構，與軟管內部輸送介質直接接觸，設計時需考慮輸送介質對骨架層鋼帶的腐蝕和磨蝕影響，在確定骨架層鋼帶厚度時要考慮   的腐蝕／磨蝕余量，骨架層鋼帶厚度滿足設計要求。

規范也指出，腐蝕退化可能發生在管內存在液態水和腐蝕成分的區域，因此需對管材性能進行評估。骨架層的腐蝕問題可通過選取合適的材料來避免，API規范推薦的材料有碳鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、高合金不銹鋼以及鎳基合金。其中，碳鋼用于非腐蝕環境，高合金鋼用于腐蝕環境，這幾種材料可隨內部輸送環境的嚴苛程度進行選取。骨架層與管內輸送流體直接接觸，通常選材為不銹鋼。骨架層的腐蝕會造成壓潰強度的降低，可通過選取合適等級的鋼材來避免腐蝕問題。確定腐蝕速率的主要參數包括溫度、CO2局部壓力、氯化物含量、H2S含量、氧氣含量以及游離水的數量。通常304/304L材料適合絕大多數的應用，      別的316/136L建議在特定的高溫流體（100℃～130℃）和H2S、CO2含量較高的情況下使用，對于環境溫度在130℃以上且H2S、CO2含量較高情況下，可選用高合金不銹鋼的材料。

磨蝕

對于在有   含砂濃度的油氣田中應用的復合軟管，如果輸送流體中含有夾雜的固體，需考慮管內介質出砂對骨架層造成的磨蝕，在軟管彎曲部分尤為顯著。此外，出砂還會骨架層鋼帶上的保護涂層，從而加重腐蝕的影響，因此需要通過基于試驗數據的計算方法計算磨蝕、磨蝕率和腐蝕。規范中建議通過試驗或基于試驗的分析數據來證明骨架層有足夠的蝕性，軟管骨架層設計滿足使用壽命要求。磨蝕率取決于流速、含砂量、氣體成分（是否存在腐蝕介質）以及溫度等因素，其預測模型要以相關試驗所得的磨蝕率進行校準。

磨蝕計算方法

在軟管使用壽命期間，需計算給定流體流速下的磨蝕或腐蝕率，并且須證明計算所得磨蝕率不會導致骨架層的失效。該文結合規范要求給出了磨蝕率的簡要計算方法。計算磨蝕要考慮以下兩點：

（1）磨蝕、腐蝕管線耐靜水壓潰能力不能低于使用壽命期間的設計要求；

（2）磨蝕、腐蝕管線的拉伸載荷能力不能小于設計要求。磨蝕率在高彎曲區域   嚴重，影響磨蝕的重要參數包括流速、出砂數量及形狀尺寸、骨架層截面形狀和材料。CO2的局部壓力和流體溫度對骨架層的磨蝕或腐蝕特性也有重要影響。

dnv規范定義的磨蝕是指由于固體顆粒在材料表面碰撞，對材料造成的損傷，并給出復合軟管磨蝕、磨損計算程序的要求。軟管的弧形區域會有類似普通彎管的磨蝕，軟管的曲率半徑通常大于相鄰的硬管，軟管骨架層相對于硬管   為粗糙的表面會對磨蝕率有   的影響。對于輸送介質含砂的軟管，需給定骨架層內徑及軟管   小曲率半徑，根據彎管計算方法來確定磨蝕率。

彎管通常是管線系統中   易遭受磨蝕的區域，受限于管線系統的尺寸和生產率，磨蝕會造成嚴重的性能退化。當流體方向在彎管處改變時，顆粒不會隨流體改變，反而會撞擊到彎管處的管壁。