一種深水溼式保溫陽極管道及其製作方法

2023-05-19 05:57:46

一種深水溼式保溫陽極管道及其製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種深水溼式保溫陽極管道及其製作方法，所述的深水溼式保溫陽極管道包括鋼質管體以及依次設置在所述鋼質管體外表面的熔結環氧粉末防腐層、真空絕熱層、溼式保溫層以及手鐲式陽極；所述的真空絕熱層為兩片徑向對稱粘貼於所述熔結環氧粉末防腐層表面且整體埋設於所述溼式保溫層之內的半圓形真空絕熱板；所述的溼式保溫層以複合聚氨酯整體澆注並固化成型；所述的手鐲式陽極以抱合式的兩片半圓形鑲入溼式保溫層且其外表面低於所述溼式保溫層的外表面，所述手鐲式陽極的導線埋設於所述的溼式保溫層內且與鋼質管體相連接。本發明的優點是：結構合理，製作簡單，整體密封性好，適用溫度可達150℃，最大適用水深可達3000m，具有很好的實用性。
【專利說明】一種深水溼式保溫陽極管道及其製作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種深水油氣輸送管道的腐蝕防護，更具體的說，本發明涉及一種可用於海洋的嚴酷腐蝕環境且具有良好防護功能的深水溼式保溫陽極管道及其製作方法。
【背景技術】
[0002]海洋，是一個嚴酷的腐蝕環境，因此，海底油氣輸送用碳鋼管道在海洋中土壤、海泥和海水的共同作用下極易發生外腐蝕，所以，管道的腐蝕防護是必不可少的，只有做好這項工作，才可以延長管道的使用壽命，從而確保安全生產，提高綜合經濟效益。
[0003]一般的，海底油氣輸送用碳鋼管道，多採用外防腐層和陰極保護的方式進行聯合腐蝕保護，最常用而有效的一種陰極保護方式是在碳鋼管道上安裝手鐲式陽極。
[0004]目前，海底輸油管線大多採用單層保溫配重陽極管道，其通常的結構設置是在鋼質內管外順序加設防腐層、保溫層、外防護層、端部防水帽、手鐲式陽極以及混凝土配重層。該管道設置複雜，施工難度大，質量不易保障，使用區域具有很大的局限性，並且存在以下缺陷:
[0005](I)為了保持外防護層的整體防水效果，在安裝手鐲式陽極時，只能使其導線沿著管線外防護層的管面延伸到管端再與內層的鋼管連接，這樣，就使手鐲式陽極的導線凸出於外防護層的表面，從而對導線部位的防水保護帶來難度，不僅無法保障防水帽的防水效果，而且也使保溫層容易進水並且失效。
[0006](2)所述的手鐲式陽極安裝於外防護層的外表面且距離鋼管端部1500mm處，這樣的設置，使鋼管安裝陽極一端的混凝土配重層長度不足於1000mm，減弱了這部分混凝土配重層與外防護層之間的抗滑移能力，並因此容易造成管道鋪設過程中出現混凝土配重層滑脫的現象，繼而帶來防水帽滑脫、陽極導線斷裂的後果，從而導致整管報廢，必須切除並重新更換，嚴重的影響了管道的鋪設效率。
[0007](3)所述的保溫層採用了硬質聚氨酯泡沫材料，一般情況下，其密度僅為80?100kg/m3，其抗壓強度只有0.65?0.85MPa，其適用溫度不超過100°C，所以，只適於在水深不超過60米的淺水中使用，不足以抵抗水深超過60米時的靜水壓。

【發明內容】

[0008]本發明的目的是克服現有技術中的不足，並為此提供一種新結構的深水溼式保溫陽極管道及其製作方法。
[0009]本發明的技術方案是:
[0010]一種深水溼式保溫陽極管道，包括鋼質管體以及依次設置在所述鋼質管體外表面的熔結環氧粉末防腐層、真空絕熱層、溼式保溫層以及手鐲式陽極；所述的真空絕熱層為兩片半圓形的真空絕熱板，其以徑向對稱的方式粘貼於所述熔結環氧粉末防腐層的表面且整體埋設於所述溼式保溫層之內；所述的溼式保溫層是以複合聚氨酯整體澆注並固化成型的彈性體保溫層；所述的手鐲式陽極以抱合式的兩片半圓形鑲入所述的溼式保溫層且其外表面低於所述溼式保溫層的外表面，所述手鐲式陽極的導線埋設於所述的溼式保溫層內且與鋼質管體相連接。
[0011]一種深水溼式保溫陽極管道的製作方法是:
[0012](I)在所述鋼質管體的外表面整體包覆熔結環氧粉末防腐層；
[0013](2)在完成熔結環氧粉末防腐層包覆的管體正中間位置對稱粘貼兩片半圓形真空絕熱板；
[0014](3)將兩片半圓形的手鐲式陽極對稱安裝於所述真空絕熱層的外側，並在兩者之間採用支撐物支撐，以保持兩者間的環向縫隙大小均勻，同時控制所述手鐲式陽極的外表面低於將澆注成型的溼式保溫層外表面3?5_ ;
[0015](4)將所述導線的兩端分別焊接於所述手鐲式陽極的芯爪上，並將所述導線的中間部位焊連接於所述的鋼質管體；
[0016](5)在所述手鐲式陽極的外表面粘貼3?5mm厚的橡膠板；
[0017](6)將完成上述各工序的管道移入溼式保溫層的專用成型模具內，並向模具內注射複合聚氨酯彈性體，使之固化並構成所述的溼式保溫層；
[0018](7)將完成複合聚氨酯彈性體澆注並使之固化為溼式保溫層的管道從專用成型模具內取出，去除粘貼在所述手鐲式陽極外表面的橡膠板，完成製作。
[0019]在上述技術方案中:
[0020]所述熔結環氧粉末防腐層的玻璃化轉變溫度為105°C?155°C。
[0021]所述真空絕熱層的導熱係數小於0.003w/m.k。
[0022]所述溼式保溫層的密度為600?900kg/m3，抗壓強度為3MPa?40MPa，適用溫度為 150。。。
[0023]所述手鐲式陽極的導線材料為金屬銅。
[0024]所述手鐲式陽極的外表面低於所述溼式保溫層的外表面3?5_。
[0025]本發明與現有技術相比，其有益效果是:
[0026](I)所述的溼式保溫層具有不怕水、密度高的特點，故能夠保障系統的水下穩定性，而且省去了外防護層、管端防水帽和混凝土配重層的設置，使其製作過程更為簡單。
[0027](2)所述的手鐲式陽極與鋼質管體之間的導線連接方式以及將其焊點埋設於溼式保溫層內的製作方式，保障了其整體的密封性，可有效防止海水沿導線浸入到所述的鋼質管體，從而避免了海水對管線系統的腐蝕。
[0028](3)所述真空絕熱層的導熱係數小於0.003w/m.k，可有效避免所述手鐲式陽極部位較薄的溼式保溫層可能造成的冷橋現象，並能為所述的鋼質管體提供足夠好的保溫效
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[0029](4)所述溼式保溫層的設置和材料選擇，適用水深可達3000m，適用溫度可達150°C，其良好的性能，完全克服了現有技術的保溫層只適於水深不超過60米的淺水且無以抵抗超過60m水深時靜水壓的缺陷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是本發明的軸向剖面示意圖。
[0031]圖2是本發明的徑向剖面示意圖。[0032]圖中標記:1-鋼質管體，2-熔結環氧粉末防腐層，3-真空絕熱層，4-溼式保溫層，5—手鐲式陽極，6—導線。
【具體實施方式】
[0033]為了使本發明更容易被清楚理解，以下結合附圖和實施例對本發明的技術方案作進一步的描述:
[0034]參見圖1、圖2，本發明的深水溼式保溫陽極管道，包括鋼質管體1，所述鋼質管體I的外表面依次設置有熔結環氧粉末防腐層2、真空絕熱層3、溼式保溫層4和手鐲式陽極5 ；
[0035]所述的熔結環氧粉末防腐層2完整包覆所述鋼質管體I的表面；
[0036]所述的真空絕熱層3以兩片半圓形的真空絕熱板構成，兩片所述的真空絕熱板以徑向對稱的方式粘貼於所述熔結環氧粉末防腐層2的表面且整體埋設於所述溼式保溫層4之內；
[0037]所述的溼式保溫層4是以複合聚氨酯整體澆注並固化成型的彈性體保溫層；
[0038]所述的手鐲式陽極5以抱合式的兩片半圓形鑲入所述的溼式保溫層4且其外表面低於所述溼式保溫層4的外表面，所述手鐲式陽極5的導線6埋設於所述的溼式保溫層4內且與所述的鋼質管體I相連接。
[0039]本發明的深水溼式保溫陽極管道，其製作方法包括如下步驟:
[0040]( I)在所述鋼質管體I的外表面整體包覆熔結環氧粉末防腐層2 ；
[0041](2)在包覆有熔結環氧粉末防腐層2的管體的正中間位置對稱粘貼兩片半圓形真空絕熱板，使之構成所述的真空絕熱層3 ；
[0042](3)將兩片半圓形的所述手鐲式陽極5對稱安裝於所述真空絕熱層3的外側，並在所述手鐲式陽極5的內表面與真空絕熱層3的外表面之間採用適當的支撐物支撐，保持兩者間的環向縫隙大小均勻，同時控制所述手鐲式陽極5的外表面低於將澆注成型的所述溼式保溫層4的外表面3?5mm ；
[0043](4)將所述導線6的兩端分別焊接於所述手鐲式陽極5的芯爪上，並將所述導線6的中間部位焊連接於所述的鋼質管體I ;
[0044](5)在所述手鐲式陽極5的外表面粘貼3?5mm厚的橡膠板；
[0045](6)將完成上述各工序的管道移入溼式保溫層的專用成型模具內，並採用適當的澆注設備向模具內注射複合聚氨酯彈性體，使之固化後形成所述的溼式保溫層4 ；
[0046](7)將完成複合聚氨酯彈性體澆注並使之固化為溼式保溫層4的管道從專用成型模具內取出，去除粘貼在所述手鐲式陽極5外表面的橡膠板，完成本發明深水溼式保溫陽極管道的製作。
[0047]在本發明中:
[0048]用於製作所述熔結環氧粉末防腐層2的粉末材料，其玻璃化轉變溫度為105°C?155。。；
[0049]用於製作所述真空絕熱層3的真空絕熱板,其導熱係數小於0.003w/m.k ；
[0050]用於製作所述溼式保溫層4的複合聚氨酯,其密度為600?900kg/m3,抗壓強度為3MPa?40MPa，其適用溫度(即:其所能經受或耐受的溫度)為150°C。
[0051]所述手鐲式陽極5的導線6採用金屬銅製作。[0052]所述手鐲式陽極5的外表面低於所述溼式保溫層4的外表面3?5mm。
[0053]下面是本發明深水溼式保溫陽極管道的幾個實施例:
[0054]實施例1:
[0055]在本實施例中，所述的熔結環氧粉末防腐層2選用玻璃化轉變溫度為110°C的粉末材料；所述的真空絕熱層3選用導熱係數為0.0025w/m.k的真空絕熱板；所述的溼式保溫層4選用密度為680kg/m3、抗壓強度為8MPa、適用溫度可達105°C的複合聚氨酯整體澆注；所述的手鐲式陽極5安裝於所述溼式保溫層4的正中間，其外表面低於所述溼式保溫層4的外表面3mm。
[0056]實施例2:
[0057]在本實施例中，所述的熔結環氧粉末防腐層2選用玻璃化轉變溫度為130°C的粉末材料；所述的真空絕熱層3選用導熱係數為0.0021w/m.k的真空絕熱板；所述的溼式保溫層4選用密度為810kg/m3、抗壓強度為25MPa、適用溫度可達125°C的複合聚氨酯整體澆注；所述的手鐲式陽極5安裝於所述溼式保溫層4的正中間，其外表面低於所述溼式保溫層4的外表面4mm。
[0058]實施例3:
[0059]在本實施例中，所述的熔結環氧粉末防腐層2選用玻璃化轉變溫度為150°C的粉末材料；所述的真空絕熱層3選用導熱係數為0.0012w/m.k的真空絕熱板；所述的溼式保溫層4選用密度為890kg/m3、抗壓強度為35MPa、適用溫度可達145°C的複合聚氨酯整體澆注；所述的手鐲式陽極5安裝於所述溼式保溫層4的正中間，其外表面低於所述溼式保溫層4的外表面5mm。
[0060]本發明的深水溼式保溫陽極管道，結構合理，製作簡單，由於陽極導線埋設於保溫層內，所以，無需如現有技術那樣設置外防護層、管端防水帽和混凝土配重層等，而且其適用溫度可以達到150°C，最大適用水深可達3000m，完全克服了現有技術的缺陷，具有很好的實用性。
[0061]以上結合附圖和實施例對本發明進行了示意性描述，該描述沒有限制性。本領域的技術人員應能理解，在實際應用中，本發明中所述的熔結環氧粉末防腐層、真空絕熱層、溼式保溫層的構成方式和彼此之間的結合方式以及鋼質管體、手鐲式陽極、導線之間的連接方式均可能根據具體情況發生某些改變，而在本發明的啟示下，其他人員也可能做出與本發明相似的設計。特別需要指出的是，只要不脫離本發明的設計宗旨，所有顯而易見的改變以及具有等同替換的相似設計，均應屬於本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種深水溼式保溫陽極管道，包括鋼質管體，其特徵是:所述的鋼質管體外依次設置熔結環氧粉末防腐層、真空絕熱層、溼式保溫層以及手鐲式陽極；所述的真空絕熱層為兩片半圓形的真空絕熱板，其以徑向對稱的方式粘貼於所述熔結環氧粉末防腐層的表面且整體埋設於所述溼式保溫層之內；所述的溼式保溫層以複合聚氨酯整體澆注並固化成型；所述的手鐲式陽極以抱合式的兩片半圓形鑲入所述的溼式保溫層且其外表面低於所述溼式保溫層的外表面，所述手鐲式陽極的導線埋設於所述的溼式保溫層內且與所述的鋼質管體相連接。
2.根據權利要求1所述的深水溼式保溫陽極管道，其特徵是:所述熔結環氧粉末防腐層的玻璃化轉變溫度為105°C?155°C。
3.根據權利要求1所述的深水溼式保溫陽極管道，其特徵是:所述真空絕熱層的導熱係數小於0.003w/m.k。
4.根據權利要求1所述的深水溼式保溫陽極管道，其特徵是:所述溼式保溫層的密度為600?900kg/m3，抗壓強度為3MPa?40MPa，適用溫度為150°C。
5.根據權利要求1所述的深水溼式保溫陽極管道，其特徵是:所述手鐲式陽極的導線材料為金屬銅。
6.根據權利要求1所述的深水溼式保溫陽極管道，其特徵是:所述手鐲式陽極的外表面低於所述溼式保溫層的外表面3?5_。
7.—種如權利要求1所述的深水溼式保溫陽極管道的製作方法，其特徵是:包括如下步驟: (1)在所述鋼質管體的外表面整體包覆熔結環氧粉末防腐層； (2)在完成熔結環氧粉末防腐層包覆的管體正中間位置對稱粘貼兩片半圓形真空絕熱板，使之構成所述的真空絕熱層； (3)將兩片半圓形的手鐲式陽極對稱安裝於所述真空絕熱層的外側，並在所述手鐲式陽極的內表面與所述真空絕熱層的外表面之間採用支撐物支撐，保持兩者間的環向縫隙大小均勻，同時控制所述手鐲式陽極的外表面低於將澆注成型的所述溼式保溫層的外表面.3 ?5mm ； (4)將所述導線的兩端分別焊接於所述手鐲式陽極的芯爪上，並將所述導線的中間部位焊連接於所述的鋼質管體； (5)在所述手鐲式陽極的外表面粘貼3?5mm厚的橡膠板； (6)將完成上述各工序的管道移入溼式保溫層的專用成型模具內，並向模具內注射複合聚氨酯彈性體，使之固化並構成所述的溼式保溫層； (7)將完成複合聚氨酯彈性體澆注並使之固化為溼式保溫層的管道從專用成型模具內取出，去除粘貼在所述手鐲式陽極外表面的橡膠板，完成製作。
【文檔編號】F16L58/00GK103697287SQ201310741291
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月27日 優先權日:2013年12月27日
【發明者】吳文通, 張曉靈, 杜寶銀, 孔瑞林, 楊加棟, 蔣曉斌, 康學君, 莊傳晶, 高國軍, 韓雪豔, 趙俊 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油能源發展股份有限公司, 中海油（天津）管道工程技術有限公司