5.2.1.1 海水腐蝕性

    海水是最豐富的天然電解質溶液，通常海水中的含鹽量為3.2～3.75%（港口因有淡水稀釋，鹽度可能低達1.0%），海水中的pH值為8～8.2之間。

    在海水中影響金屬腐蝕的因素可分為化學因素、物理因素和生物因素三大類，這些因素是互相關聯且互相有影響的。

    5.2.1.2 海洋石油平臺的腐蝕環境和規律

    海洋石油平臺的使用環境極其苛刻，充足的日照、海風、復雜的海水體系、晝夜和季節溫度變化、海洋生物侵蝕等。海水是強電解質溶液，距海平面200米以內的海水，充氣良好，為空氣中氧所飽和。海水幾乎對所有的金屬材料表現出強烈的氧去極化腐蝕，此外海水中的氯離子能加速鋼鐵的局部腐蝕。這些綜合因素造成了海洋石油平臺腐蝕速率較快，因此其對防腐體系的要求較高。

    海洋石油平臺不同區域處在不同的海洋環境條件下，腐蝕行為和特點有比較大的差異。因此，必須對海洋石油平臺在海洋環境中腐蝕區域做出界定，才能提出有效的保護措施。根據海洋環境條件、腐蝕特點和平均腐蝕速率的不同，海洋石油平臺在海洋環境中可分為三大腐蝕區域，即大氣區、飛濺區、潮差區、全浸區。圖5-27給出了海洋平臺腐蝕區域劃分。

    大氣區是指飛濺區以上暴露于鹽霧潮氣、陽光、風及雨中的平臺部分，主要包括組塊、甲板結構、導管架頂部部分結構和生活模塊、火炬臂等輔助結構。

    飛濺區是指由于受潮汐、風和波浪的影響，平臺干濕交替的部分，但不包括只在大風暴時才被浸濕的區域。按照海上平臺設計的常規，飛濺區的上邊界一般位于設計高潮位以上2/3平均波高的位置，下邊界位于設計低潮位1/3平均波高的位置。主要包括區域內的導管架、電纜護管、隔水導管、水泵泵殼和登陸樓梯等。

    全浸區是指平臺飛濺區以下的部位，長期處于水下或海泥中，主要包括海水中的導管架結構、樁、鉆井基盤、隔水導管等輔助結構，同時也包括打入海泥的樁和隔水導管。

    海上石油平臺鋼結構在海洋環境中的腐蝕非常嚴重，在每個區腐蝕程度都不同，尤其是飛濺區的腐蝕最嚴重。圖5-28顯示了鋼鐵所處海洋區域與腐蝕速率的關系。

    5.2.2.3 海洋石油平臺的腐蝕機理及特點

    （1）大氣區腐蝕機理及特點

    鋼結構在海面飛濺帶以上的部分，結構復雜。這一部分結構受日光、風雨、冰雪和高濃度鹽霧等作用，腐蝕速率較快，一般陰面比陽面腐蝕更嚴重，這主要是由于陰面的濕度大，而且表面的塵埃和鹽粒不易被雨水沖掉。距海水近的下部比上部腐蝕嚴重。若海洋大氣中含有SO2，腐蝕速率會進一步增加。熱帶環境要比溫帶腐蝕強。

    在海洋環境大氣區，腐蝕主要是由于空氣中的水分、鹽、和氧氣引起的。大氣濕度大，長時間日照，而且大氣中含鹽粒和鹽霧，這些物質積存在結構表面形成液膜，構成了電化學腐蝕的好條件。鋼結構表面含有飽和氧的電解液膜的存在，氧的擴散比全浸狀態更為容易，使大氣腐蝕的電化學過程中的陰極過程由氫去極化轉化為氧去極化過程為主（O2＋2H2O+4e＝4OH-），大氣腐蝕的陽極過程會受到較大阻滯，陽極鈍化及鐵離子水化過程的困難是造成陽極極化的主要原因。腐蝕過程中，最初是形成紅銹，這種物質不能成為附著在表面的薄膜，很容易脫落。這個過程隨大氣的濕度、溫度、鹽含度等條件的變化不斷循環進行，造成海洋環境大氣區鋼結構的連續腐蝕。

    在薄液膜層下，腐蝕微電池的電阻顯著增大，微電池作用范圍變小，因此，大氣腐蝕的腐蝕形態較飛濺區和全浸區腐蝕要均勻，主要表現為均勻腐蝕。一般說來，在大氣區長期暴露的鋼結構的腐蝕速率是逐漸減慢的。其原因一方面是銹層的增厚會導致銹層電阻的增加和氧滲入的困難；另一方面，是部分附著性稍好的銹層內層將減小活性的陽極面積，增加了陽極極化，最終使腐蝕速率減慢。