CN103160836B - 管道阴极保护方法及管道组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种管道组件的阴极保护方法，包括步骤：提供矩形合金材料板作为牺牲阳极，合金材料板的长度大于所述管道的周长；将合金材料板围绕所述管道的补口部位卷绕，将合金材料板的两端的区域搭；用紧固件将合金材料板紧固在管道上。还提供一种管道组件，包括：作为牺牲阳极的合金材料板，合金材料板的长度大于所述管道的周长，卷绕在所述管道的所述补口部位周围，并且所述合金材料板的两端对接在一起；紧固件围绕所述合金材料板设置，适配成将所述合金材料板紧固在所述管道上。能够对管道补口结构内部金属管道起到保护作用，延长管道结构的使用寿命。

Description

管道阴极保护方法及管道组件

技术领域

本发明涉及管道的阴极保护，特别涉及埋地管道补口的阴极保护方法及包括管道补口的管道组件。

背景技术

埋地管道例如钢制埋地管道的补强技术是利用纤维材料在纤维方向的高强度特性，使用粘结树脂在服役管道外包覆一个复合材料补强层，以恢复含缺陷管道的服役强度。该技术的优点是不用在服役管道上进行焊接，避免了焊穿和发生氢脆、冷脆的可能性，极大降低了操作的风险性，并且可以对管道进行带压修复，保障管道运行的连续性。例如，碳纤维材料抗拉强度超过3500MPa，远大于工程结构用钢材的抗拉强度，并且碳纤维材料的弹性模量与钢材的弹性模量几乎相同。补强层与钢管具有非常好的变形协同性。补强层能够替代管道缺陷处剩余金属承担管道的内压，因此这种技术广泛应用于油气管道的缺陷修复。

埋地长输钢质管道目前大多采用3层聚烯烃作为防腐层，这是较理想的防腐方式，广泛应用于长输管道工程中。在车间预制涂覆好防腐层的管材在现场采用焊接方式连接起来，对焊接部位的涂装防腐，称为补口。这是补口的一般意义。在埋地钢质管道的施工过程中，管道补口是保证管道防腐完整性的重要工序，也是保证整个管道外防腐层质量的关键环节。除包含上述一般意义的补口以外，对破损或有缺陷的防腐层进行补伤、修复以及进行管道开挖补强作业以后采取的外防腐措施也是一种补口形式。这种管道维修过程中的补口同样也是保证管道防腐完整性的重要环节，同时也是确保整条管道防腐层质量的关键。

具有补口结构的埋地管道运营多年后，由于所处的土壤中含水率高、腐蚀性溶液浓度大，由此产生的腐蚀作用很大。腐蚀性介质首先从补口结构的薄弱处，即与防腐层连接的且防潮防渗性能差的边缘搭接部位进入补口结构的内部。而在补口结构的外部覆盖层短时间内不会发生渗透，即使对管道施加了阴极保护体系，由于覆盖层的屏蔽作用也对管道起不到保护作用。随着腐蚀性溶液不断进入和聚积，则很可能腐蚀管道金属本体。管道被腐蚀的部位轻则发生锈蚀，重则穿孔导致油气泄漏或爆炸。

阴极保护是管道保护体系的组成部分，要发挥阴极保护的作用，就必须保证阴极保护电流经土壤到达管体表面，形成回路。如果覆盖层是渗透性的，与阴极保护相匹配，电流就可通过覆盖层到达管体表面阻止漏点处的腐蚀；反之，就起不到保护作用。当覆盖层遭到外来破坏或因施工问题而产生漏点腐蚀时，形成了腐蚀介质渗入的通道，阴极保护给管道提供电子，以对漏点提供保护，防止钢铁腐蚀。

发明内容

本发明一方面所要解决的技术问题是对埋地管道补口位置提供阴极保护。

为此，本发明提供了一种管道组件的阴极保护方法，其中所述管道组件包括带有补口部位的管道，所述方法包括步骤：提供矩形合金材料板作为牺牲阳极，所述合金材料板的长边长度大于所述管道的周长；将所述合金材料板围绕所述管道的补口部位卷绕，并且所述合金材料板的两端未开设凹槽的区域搭接在一起。

本发明还提供了一种管道组件，包括带有补口部位的管道和补口阴极保护装置，所述补口阴极保护装置包括：作为牺牲阳极的合金材料板，所述合金材料板的长边长度大于所述管道的周长，所述合金材料板卷绕在所述管道的所述补口部位周围，并且所述合金材料板的两端未开设凹槽的区域搭接在一起。

本发明提供的钢制埋地管道补口的阴极保护方法及其管道组件，能够在有腐蚀介质从端口向管道内部渗入时，先与牺牲阳极反应消耗掉一部分，可以对管道补口结构内部金属管道起到保护作用，延长管道结构的使用寿命。

附图说明

图1是根据本发明实施例的管道组件的示意图；

图2是根据本发明实施例的管道组件的截面图；和

图3是根据本发明实施例的合金材料板的展开图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

其中，以钢质埋地管道为例说明本发明，但是本发明并不局限于钢制埋地管道。本发明同等地适用于工程上常用的其他金属埋地管道。

图1示出的是根据本发明实施例，具备补口阴极保护装置的管道组件100的示意图。管道组件100之间利用焊接接缝150相互连接，所以管道组件100包括以聚烯烃层覆盖的管道部分110，不包括聚烯烃覆盖层的补口部位120，其中的补口部位指的是接缝150两侧不被聚烯烃覆盖的部分。合金材料板130制成的牺牲阳极缠绕补口部位120周围，在合金材料板130的外周侧，利用紧固件140将合金材料板130紧固在补口部分120上。紧固件140一般采用常规紧固件，如铁丝，紧固图等。在工程实践中，为了进行补口，埋地管道的补口部位120一般会进行打磨而去除管道外侧的氧化层，因此合金材料板130紧固在补口部位120上的时候，将与补口部位120的金属直接接触，形成导电连接。当土壤中的腐蚀介质从补口部位端部薄弱的部位，比如补口部位120与管道部分110邻接的位置，渗入到内部时，即接触补口部位120的金属管道时，由于作为牺牲阳极的合金材料板130与补口部位120形成电连接，所以腐蚀介质先与合金材料板130发生反应，合金材料板130作为阳极失去电子，而补口部位120的金属管道作为阴极接收电子，使补口部位120阴极极化，实现对补口部位120的阴极保护。作为牺牲阳极的合金材料板130不断消耗，从而保护了钢质的补口部位120，起到二次防线的作用，大大提高了补口结构的寿命。

图2是管道组件100的截面图。从图2可以看出，合合金材料板130卷绕在补口部位120周围，合金材料板130的两个端部搭接在一起，随着紧固件140收紧合金材料板130，合金材料板130的两个端部发生沿着周向的相对移动，将管道组件100的补口部位120紧紧包住，提高了补口部位120与合金材料板130之间电连接的可靠性以及两者之间机械连接的可靠性。为改善合金材料板130与补口部位120的结合强度，同时加强补口部位的耐腐蚀性能，合金材料板130与补口部位120接合的一侧上，即合金材料板130面向管道周边的一侧表面上，设置凹槽160，该凹槽160中填充有粘结剂170。粘结剂170填充地略高于合金材料板130的表面，以便在合金材料板板130紧固到补口部位120上的时候，粘结剂170可以填满合金材料板130与补口部位120之间的间隙并粘结在管道组件100的补口部位120。粘结剂170一方面可以加强合金材料板130与补口部位120之间的机械结合可靠性，另一方面也可以加强补口部位的耐腐蚀性。

图3示出了合金材料板130的展开图，以下结合图3具体说明合金材料板130的结构。合金材料板一般呈矩形，当然也可以根据补口部位的形状以及具体应用场合的需要将合金材料板130设置为其他形状，例如长椭圆形、波浪形或者弧形，只要能实现合金材料板130覆盖补口部位120并能作为牺牲阳极的作用即可。凹槽160设置在合金材料板130的一侧表面上，在本发明优选实施方式中，凹槽160的四周留有不开设凹槽的区域。下面举例说明合金材料板130的一种具体结构。例如，合金材料板130制造成宽度W为20毫米，厚度为2毫米，长度L比管径长40毫米的带状。凹槽160的长边边缘距离合金材料板130长边的距离Dl为1到2毫米，而凹槽的短边边缘距离合金材料板130短边的距离Dw为20毫米，凹槽160的深度为1.5毫米。合金材料板130的材料可以选用所有电位序在-0.85伏特至-1.2伏特之间的合金材料，优选锌合金材料，因为锌合金材料将埋地管道极化后，断电电位恰好在钢保护电位范围内，能很好地保护钢质埋地管道。一种作为示例的锌合金材料成分为为铅0.00202％(重量)、铁＜0.0004％(重量)、镉0.00057％(重量)、铜0.00014％(重量)、锡＜0.0002％(重量)、铝＜0.0003％(重量)、锌99.9945％(重量)。本领域技术人员可以根据具体需要，选择成分不同的锌合金。

为了保证合金材料板130与补口部位120之间形成可靠的电连接，可以在合金材料板130与补口部位120之间连接导线180，优选采用焊接方式将导线180电连接在合金材料板130和补口部位120之间。

合金材料板130安装在管道组件100的补口部位120之后，优选在整个补口部位涂上胶粘剂或底漆，再缠绕防腐材料层对管道补口部位，即包括焊接接缝150以及两侧补口部分10的连接部分，实施防腐，防腐材料层一般为纤维或者聚烯烃热收缩套，由此进一步增加埋地管道的寿命。

本发明的另一方面涉及钢制埋地管道补口的阴极保护方法。结合具体工程实践，阴极保护方法包括步骤：提供如上所述的合金材料板130作为牺牲阳极，合金材料板130的结构和材料均如上所述设计。为保证完整地保护埋地管道组件100的补口部位120，合金材料板130的长边长度大于所述管道的周长，以使合金材料板130卷绕在补口部位120周围时，可以完整地包覆补口部位120。优选合金材料板130如上所述设置凹槽160，并在该凹槽160中填充粘结剂170。粘结剂170填充地略高于合金材料板130的表面，以便在合金材料板板130紧固到补口部位120上的时候，粘结剂170可以填满合金材料板130与补口部位120之间的间隙并粘结在埋地管道的补口部位120。然后，将合金材料板130围绕所述管道的补口部位120卷绕，并且所述合金材料板130的两端搭接在一起。接着，围绕合金材料板130用紧固件140将所述合金材料板130紧固在所述补口部位120上。如上所述，为了保证合金材料板130与补口部位120之间形成可靠的电连通，还可以在合金材料板130与补口部位120之间连接导线180，优选采用焊接方式将导线180电连接在合金材料板130和补口部位120之间。然后，以胶粘剂或底漆涂覆合金材料板130以及合金材料板130与补口部位120相连的部分，再围绕管道组件100的补口部位120以及合金材料板130的周边缠绕防腐材料层。

使用本发明所述的具有补口阴极保护装置的管道组件，通过使用带有凹槽的合金材料板作为牺牲阳极，一方面增强了牺牲阳极与埋地管道之间的连接强度，另一方面通过胶粘剂可以阻隔土壤中的腐蚀介质进一步向补口处渗入，更进一步的提高了补口结构的寿命，保护了埋地钢管。

以上已详细描述了本发明的实施方案，对本领域技术人员来说很显然可以做很多改进和变化而不会背离本发明的基本精神。所有这些变化和改进都在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种管道组件的阴极保护方法，其中所述管道组件包括带有补口部位的管道，所述方法包括步骤：

提供矩形合金材料板作为牺牲阳极，所述合金材料板的长边长度大于所述管道的周长；

将所述合金材料板围绕所述管道的所述补口部位卷绕，并且所述合金材料板的两端搭接在一起；

所述方法还包括：

围绕所述合金材料板用紧固件将所述合金材料板紧固在所述管道上；其中，

所述合金材料板面向所述管道的一侧表面设置有四周闭合的凹槽，所述凹槽周围保留未开设凹槽区域，所述凹槽中填充有胶粘剂，

所述将所述合金材料板围绕所述管道的所述补口部位卷绕包括步骤：

将所述合金材料板围绕所述管道的补口部位卷绕，以使所述凹槽中的胶粘剂将所述合金材料板与所述管道粘结。

2.如权利要求1所述的阴极保护方法，其特征在于，所述方法进一步包括步骤：

将导线焊接在所述合金材料板和所述管道之间。

3.如权利要求2所述的阴极保护方法，其特征在于，所述方法进一步包括步骤：

以胶粘剂或底漆涂覆所述合金材料板以及所述合金材料板与管道相连的部分；

围绕所述管道的补口部位以及所述合金材料板的周边缠绕防腐材料层。

4.如权利要求3所述的阴极保护方法，其特征在于，所述防腐材料层为纤维材料或聚烯烃的热收缩带。

5.如权利要求1至4任一项所述的阴极保护方法，其特征在于，所述合金材料板为电位序在-0.85～-1.2V之间的合金材料。

6.如权利要求5所述的阴极保护方法，其特征在于，所述合金材料为锌合金。

7.如权利要求6所述的阴极保护方法，其特征在于，所述锌合金成分为：0.00202％重量的铅、小于0.0004％重量的铁、0.00057％重量的镉、0.00014％重量的铜、小于0.0002％重量的锡、小于0.0003％重量的铝、余量为锌。

8.一种管道组件，包括带有补口部位的管道和补口阴极保护装置，其特征在于，所述补口阴极保护装置包括：

作为牺牲阳极的合金材料板，所述合金材料板的长边长度大于所述管道的周长，所述合金材料板卷绕在所述管道的所述补口部位周围，并且所述合金材料板的两端搭接在一起；

所述补口阴极保护装置还包括：

紧固件，所述紧固件围绕所述合金材料板设置，适配成将所述合金材料板紧固在所述管道上；

所述合金材料板面向所述管道周边的一侧表面设置有四周闭合的凹槽，所述合金材料板在所述凹槽周围保留未开设凹槽区域，所述凹槽中填充有胶粘剂；

当所述合金材料板卷绕在所述管道的所述补口部位周围时，所述凹槽中的胶粘剂将所述合金材料板与所述管道粘结。

9.如权利要求8所述的管道组件，其特征在于，所述补口阴极保护装置还包括：

导线，所述导线焊接在所述合金材料板和所述管道之间。

10.如权利要求9所述的管道组件，还包括：

涂覆所述合金材料板以及所述合金材料板与管道相连的部分的胶粘剂或底漆；

围绕所述管道的所述补口部位以及所述合金材料板的周边缠绕的防腐材料层。

11.如权利要求10所述的管道组件，其特征在于，

所述防腐材料层为纤维材料或聚烯烃的热收缩带。

12.如权利要求8至11中任一项所述的管道组件，其特征在于，所述合金材料板为电位序在-0.85～-1.2V之间的合金材料。

13.如权利要求12所述的管道组件，其特征在于，所述合金材料为锌合金。

14.如权利要求13所述的管道组件，其特征在于，所述锌合金成分为：0.00202％重量的铅、小于0.0004％重量的铁、0.00057％重量的镉、0.00014％重量的铜、小于0.0002％重量的锡、小于0.0003％重量的铝、余量为锌。