一種利用犧牲陽極保護防腐管道接頭內壁的方法
2023-05-31 15:14:21
專利名稱：一種利用犧牲陽極保護防腐管道接頭內壁的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用犧牲陽極保護防腐管道接頭內壁的方法，它屬於金屬管道防腐工藝技術的改進。它主要是通過採用特殊的犧牲陽極與待防腐金屬管道構成特定的防腐系統，從而避免了金屬管道內壁的腐蝕和金屬管道焊接後的補口工藝。該方法適用於石油、石化等帶防腐塗層鋼管道焊接口內壁的防腐處理和塗有有機塗層或無機塗層的中小口徑管道，具有成本低、施工簡單、性能可靠的特點。
背景技術：
在石油、石化行業中，金屬管道的腐蝕極為嚴重，因此，管道內壁一般都採用內塗有機塗料、無機塗層等方法進行防護；而採用塗裝有機防腐塗層、無機塗層和聚合物內襯的管道在現場施焊安裝時，焊接高溫作用均會使焊縫兩側附近的防護塗層(或內襯)燒焦或脫落，失去保護性能，從而必須進行焊後內補口。目前管線連接接頭的腐蝕防護技術主要有1.自動補口機法在完成管道焊接後，補口機進入管道內自動進行補口作業，主要工作程序為補口機定位、內表面清理、吸塵、噴塗。如果噴塗一遍不夠，則還應進行定位、噴塗。
2.無焊承插壓接法這種方法在國外稱為ZAP-LOK，即先把鋼管的一端脹大，再把另一端整形，連接時把鋼管的小端壓入另一根鋼管的大端，通過二者的過盈配合，達到鋼管連接的目的。
3.無焊外套筒壓接法這種方法是把兩根鋼管的端部分別從兩頭壓到一個外套筒內，通過過盈配合，達到鋼管連接的目的。美國JETAIR公司成功地開發了機械壓接連接器(即管箍)，1982年獲得專利，首次被用於防腐管線。
4.螺紋連接法這種連接方法是把鋼管的兩端加工成外螺紋，通過一個有內螺紋的套筒，該套筒通過螺紋把兩根鋼管連接起來。如「高壓管道速接頭」主要用於解決管線內補回，進行管線的連接和密封，它由鎖緊套、直通體、密封墊和卡環組成，鎖定套與直通體間螺紋連接，通過卡環將力作用於管道，擠緊密封墊和連接(注此結構型式已獲國家專利，專利號ZI94204107.0)，該接頭對管子內壁及端面的防腐層不造成破壞，從而保證管子內壁防腐層的完整性，現場無需進行內補口，有效地解決了介質對管道的腐蝕問題。
5.內襯保護套焊接法這種方法的主要工作程序為管端脹口、鋼管內表面塗裝防腐塗層、在兩根鋼管的脹口端內安裝內保護套，再進行鋼管焊接。套可以是非金屬的，也可以是金屬的(應與鋼管材料相同)。
6.記憶合金套法記憶合金有「形狀記憶」功能，如果在特定工藝下對記憶合金進行變形處理，那麼待溫度升高時它可恢復到原來形狀。記憶合金套法有兩種，一種是熱膨脹套法，另一種是熱收縮套法。這種方法不用焊接，管道連接時，在管口外面套一個記憶合金熱收縮套，在兩管端與記憶合金收縮套的接觸面塗一密封膠，在外面給記憶合金套加熱，記憶合金收縮到原來的尺寸，即可保證記憶合金收縮套與鋼管之間形成過盈配合，從而完成管道連接。
7.內襯不鏽鋼套環技術首先在每根鋼管的兩端焊接上一段不鏽鋼內襯裡及外套管，然後在刷塗塗料或塗層，焊接時先用不鏽鋼焊條進行打底焊，然後用與管材匹配的碳鋼焊條進行蓋面焊。
上述幾種焊接接頭防護技術的使用都存在局限性。記憶合金套管補口法、機械連接法和襯管焊接法對現場裝備的要求很高，且對裝備質量依賴性很大，難以保證接頭補口的可靠性，目前應用較少。管內自動塗料補口機近兩年應用較普遍，但是也存在明顯不足，如對於中、小口徑管線，特別是小口徑焊口，補口小車無法進入；不能進行彎管、彎頭焊接區補口；現場施工時，泥砂堵塞而導致補口困難；現場搶修時無法進行焊後內補口。內襯不鏽鋼套環技術在進行打底焊時，由於不鏽鋼環的存在，使其成為複合鋼的焊接，焊接難度大，質量不易保障。
在石油工業中，由於油田管線內防腐塗層的焊後內補口問題一直未得到有效解決，一方面限制了新型防腐塗料的推廣；另一方面因補口質量不穩，使得管線腐蝕穿孔事故頻繁發生，嚴重影響油田的正常生產。因而尋求一種簡單、易行、可靠的防腐方法極為重要。
由電化學腐蝕原理可知，腐蝕電池的陰極是不發生腐蝕的，因此只要把被保護金屬變成陰極就可以防止腐蝕。目前世界各國對地下管線的外壁大多採用塗層和陰極保護聯合使用的方法。這種犧牲陽極的陰極保護法技術成熟，應用廣泛，且不需要電源，也不會造成防腐塗層對鋼質管道附著力的惡化。但是，將該保護原理用於保護金屬管道內壁的方法至今未見任何報導。所以，對於石油施工中的中小口徑鋼管道的焊接後的防腐施工和內壁防腐仍是施工中急需解決的一大技術難題。
發明內容
本發明的目的就在於避免上述現有技術的不足之處，而提供了一種利用犧牲陽極保護防腐管道接頭內壁的方法，他主要是採用特定的合金作為犧牲陽極與待保護的金屬管道構成化學電池，並形成防腐體系，其主要的技術特點是以特定的鋁—鋅—鎂合金作為犧牲陽極，並將其製作成環狀設置在待保護金屬管道的埠，留出可供焊接的部分即可；其犧牲陽極的合金的質量百分比為鋅2.0～7.0，鎂1.0～5.0，稀土添加劑0.01～2，鋁餘量。
為了更好地實現本發明的上述目的，本發明的設計者是通過焊接、粘接、機械鑲嵌或過盈配合等方法將犧牲陽極設置在待保護金屬管道埠的內壁上。
由於犧牲陽極具有比管壁、焊縫低的電位和較小的極化值，因此，對周圍裸露的管壁及焊縫起到了很好的保護效果。
附圖即為本發明的施工示意圖，其中1----管壁2----焊縫3----防腐內塗層4----犧牲陽極環具體實施方式
在實際設計和施工中，本發明的設計者是按下面的具體操作來實現本發明的技術特點1.首先製備犧牲陽極的特殊合金其成分範圍為鋅2.0％～7.0％，最好4.0％；鎂1.0％～5.0％，最好2.0％；其它元素及添加劑0.01％～2％；鋁餘量。然後將該鋁-鋅-鎂合金製成環狀的犧牲陽極。
2.先在鋼管的一端(或兩端)用焊接、粘接、機械鑲嵌、過盈配合等方法在待處理的鋼管內壁固定鋁-鋅-鎂合金犧牲陽極壞，然後進行內壁防腐，最後用現行的焊接工藝進行焊接。本技術利用鋁-鋅-鎂合金與鋼管母材及焊縫的電位差來達到犧牲陽極(鋁-鋅-鎂合金)，保護陰極(鋼管母材及焊縫)的作用，從而免去現場管道焊後內補口工藝。
3.施工的情況附圖所示。
發明效果與現有技術相比，本發明所採用犧牲陽極的方法不僅解決了中小口徑鋼管道內補口這一技術難題，而且具有成本低、施工簡單、適用面廣的特點，可用於環氧粉末、H87塗料、8701塗料、EP-67鱗片等有機防腐塗料，也適用於水泥砂漿內襯、搪瓷、熱噴玻璃釉等無機防護塗層防腐的鋼質管道，可用於油田汙水管道、含汙水原油集輸管道、沙漠石油管道、海洋石油管道、輸送腐蝕介質的化工管道及其他有內防腐要求的管道。同時，它還具有不需要電源，不會造成防腐塗層對鋼質管道附著力的惡化，不會對周圍金屬構築物形成雜散電流幹擾，保護效果穩定可靠，不易受幹擾和損傷等優點，特別適合小範圍金屬的保護。
權利要求
1.一種利用犧牲陽極保護防腐管道接頭內壁的方法，它主要是採用特定的合金作為犧牲陽極與待保護的金屬管道構成化學電池並形成防腐體系，其特徵在於將鋁—鋅—鎂合金作為特定的犧牲陽極，並將其製作成環狀結構設置在待保護金屬管道埠內壁，留出可供焊接的部分即可；其犧牲陽極的合金的質量百分比為鋅2.0～7.0，鎂1.0～5.0，稀土添加劑0.01～2鋁餘量
2.根據權利要求書1所述的一種利用犧牲陽極保護防腐管道接頭的方法，其特徵在於將犧牲陽極可以通過焊接的方法設置在待保護金屬管道埠內壁。
3.根據權利要求書1所述的一種利用犧牲陽極保護防腐管道接頭的方法，其特徵在於將犧牲陽極可以通過導電粘接的方法設置在待保護金屬管道埠內壁。
4.根據權利要求書1所述的一種利用犧牲陽極保護防腐管道接頭的方法，其特徵在於將犧牲陽極可以通過機械嵌套的方法設置在待保護金屬管道埠內壁。
5.根據權利要求書1所述的一種利用犧牲陽極保護防腐管道接頭的方法，其特徵在於將犧牲陽極可以通過過盈配合的方法設置在待保護金屬管道埠內壁。
全文摘要
一種利用犧牲陽極保護防腐管道接頭內壁的方法，它可以取代對防腐塗層鋼管焊後的內外補口工藝，適用於石油、石化等帶防腐塗層鋼管道焊接口的防腐處理，其要點使用焊接、粘接、機械鑲嵌、過盈配合等方法在鋼管一端或兩端內壁固定一鋁－鋅－鎂合金作犧牲陽極環，然後用現行的焊接工藝進行焊接，從而免去現場管道內補口工藝。本發明運用於塗有機塗層或無機塗層防腐的中小口徑鋼質管道，具有成本低、施工簡單、性能可靠的特點。
文檔編號C23F13/14GK1590587SQ03156479
公開日2005年3月9日 申請日期2003年8月29日 優先權日2003年8月29日
發明者王勇, 趙衛民, 韓濤, 董立先, 韓彬 申請人:中國石油天然氣股份有限公司, 石油大學(華東)