CN202323033U - 一种海底管道手镯形牺牲阳极 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种海底管道手镯形牺牲阳极。本实用新型属于海底管道防腐技术领域。一种海底管道手镯形牺牲阳极，其特点是：海底管道外防腐蚀防护用牺牲阳极为手镯形结构，手镯形牺牲阳极表面有凹槽。本实用新型具有结构简单，阳极重量轻，施工方便，运行维护成本低，性能安全可靠，吸水性和保水性强，降阻效果好持续稳定，使用寿命长等优点。

Description

一种海底管道手镯形牺牲阳极

技术领域

本实用新型属于海底管道防腐技术领域，特别是涉及一种海底管道手镯形牺牲阳极。

背景技术

目前，海上油田生产的原油、天然气和回注水的集输主要靠海底输送管道。管道在海底受到微生物等腐蚀物质的严重腐蚀，其长期耐久的使用，防腐蚀是极为重要的环节，在工程设计中管道的外防腐蚀防护主要考虑涂层和牺牲阳极联合保护的方法，为了便于阳极的安装和铺管施工，管道的牺牲阳极形状设计为手镯型。手镯性牺牲阳极虽然能够很好的保护海底管线，但是，对于滩涂埋地海管或者海底管线，由于土壤中化学成分比较复杂，大大影响了牺牲阳极的导电性能和理化性能，经常需要加大阳极重量，造成施工不便，运行维护成本高等技术问题。

发明内容

本实用新型为解决现有技术存在的问题，提供了一种海底管道手镯形牺牲阳极。

本实用新型目的是提供一种具有结构简单，阳极重量轻，施工方便，运行维护成本低，性能安全可靠，吸水性和保水性强，降阻效果好持续稳定，使用寿命长等特点的海底管道手镯形牺牲阳极。

而对于海底管线，保护电流密度在初期、中期和后期分别为不同的数值。在阴极保护初期，海管表面为纯钢，这个时候海管表面没有形成腐蚀沉积层，因此初期极化需要牺牲阳极能够产生较大电流以加速腐蚀沉积层的形成，以使海管在较短时间内可以极化到保护电位；初期极化后，海管进入稳定阴极保护阶段，因为在初期大电流极化以后，海管表面已经形成腐蚀沉积层，这时所需要的保护电流密度较小。常规海底管道手镯形牺牲阳极，阳极表面积在不同的保护阶段表面积变化很小，不能根据不同阶段电流密度的要求提供电流，而新型海底管道手镯形牺牲阳极，在初期表面积较大，可以提供较大的电流，缩短初期极化时间，提高牺牲阳极在整个服役期间的使用效率，确保海管的有效保护。在后期海底管道手镯形牺牲阳极表面趋于平缓，减小了表面积，这样有利于电流的平稳输出。

海底管道手镯形牺牲阳极增加了阳极在初始极化阶段的表面积，使得阳极在初始阶段能产生较大的电流，能使被保护海管在初期快速达到极化，在加速初期极化被消耗后，阳极的截面基本上恢复原貌从而维持中期的稳定极化。通过加速初期极化，使得海管表面快速形成钙质沉积层，使得中后期的保护电流降低，从而整体上降低了牺牲阳极的用量，降低海洋工程阴极保护系统的造价。

海底管道手镯形牺牲阳极，在表面均匀布满一道道凹槽，这种大量凹槽大大增大了海管与土壤的接触面积，从而增大了散流面积，进而降低了接触电阻。由于在凹槽中，容易发生腐蚀，大量凹槽的存在能够增加阳极的腐蚀，为阴极保护提供了更多的电子和更大的电流。凹槽的存在可以让土壤中的水分吸附在阳极表面，减小了阳极电阻，增加了阳极的腐蚀速度。

海底管道手镯形牺牲阳极采用活泼金属Mg、Al、Zn合金材料，与海管连接后提供阴极保护电流，使海管免受腐蚀，从而适用于低土壤电阻率、腐蚀严重的地区，海底以及海底埋地区，提高海管阴极保护的效果，减少了牺牲阳极重量，节省牺牲阳极的用量，延长了海管使用寿命，保证了其安全运行，降低海管阴极保护系统的造价。

本实用新型海底管道手镯形牺牲阳极采用如下技术方案：

一种海底管道手镯形牺牲阳极，其特点是：海底管道外防腐蚀防护用牺牲阳极为手镯形结构，手镯形牺牲阳极表面有凹槽。

本实用新型海底管道手镯形牺牲阳极还可以采用如下技术措施：

所述的海底管道手镯形牺牲阳极，其特点是：牺牲阳极表面凹槽为加工形成的一道道均匀的凹槽。

所述的海底管道手镯形牺牲阳极，其特点是：凹槽排布满整个牺牲阳极表面。

所述的海底管道手镯形牺牲阳极，其特点是：手镯形牺牲阳极形体为活泼金属Mg、Al或Zn合金材料一体成型结构。

本实用新型具有的优点和积极效果：

海底管道手镯形牺牲阳极，由于采用了本实用新型全新的技术方案，与现有技术相比，本实用新型首先具有减小阳极重量和降阻功效，施工方便，大大降低运行维护成本；其次，具有优良的稳定性，使用寿命可达20年；最后，具有较强的吸水性和保水性，能长期保持水分并逐渐释放，使降阻效果保持相对稳定等优点。

附图说明

图1是本实用新型海底管道牺牲阳极结构示意图；

图2为本实用新型海底管道牺牲阳极结构尺寸示意图。

图中，1-手镯形牺牲阳极，2-凹槽。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的技术内容、特点及功效，兹列举以下实例，并配合附图详细说明如下：

参照附图1和图2。

实施例1

一种海底管道手镯形牺牲阳极，其特点是：海底管道外防腐蚀防护用牺牲阳极为手镯形结构，手镯形牺牲阳极1表面有凹槽2。

牺牲阳极表面凹槽为加工形成的一道道均匀的凹槽2。凹槽2排布满整个牺牲阳极表面。手镯形牺牲阳极形体为活泼金属Mg、Al或Zn合金材料一体成型结构。

本实施例的详细描述：

海底管道手镯形牺牲阳极通过焊接方式固定到海管上，当海管被安装后，牺牲阳极就会使海管极化从而起到阴极保护作用。R表示手镯形牺牲阳极半径，L表示手镯形牺牲阳极长度，D-凹槽深度，θ表示凹槽角度。

根据电化学原理，牺牲阳极产生的电流是与阳极体的表面积成正比的。为了保证初期能够发出较大的极化电流，本实用新型海底管道手镯形牺牲阳极，增大了原有牺牲阳极的表面积，使牺牲阳极在阴极保护初期能够发出较大的极化电流，达到加速初期极化速度的目的。由于极化电流的增加，可以大大减轻设计时，牺牲阳极的体积。

在常规手镯形牺牲阳极和本实用新型手镯形牺牲阳极的体积和长度都不变的情况下，增加牺牲阳极的表面积，可以使牺牲阳极初期发生电流增大从而满足加快结构极化的目的，证明如下：

常规阳极周长：S=2πR

新型阳极周长：S’=                                                

常规阳极电阻R₁=

新型阳极电阻R₂=

常规阳极电阻与新型阳极电阻比为：

 = =

以上公式中： R-手镯形牺牲阳极半径，L-手镯形牺牲阳极长度，D-凹槽深度，θ-凹槽角度

具体举例如下：

设有一常规牺牲阳极尺寸为：R=350mm，L=500mm

同样长度的新型牺牲阳极尺寸为：R=350mm，L=500mm，D=20 ，θ=4^o

常规阳极周长：S=2π×350

新型阳极周长：

S’=

常规阳极和新型阳极电阻比：

 =

 =

 = 1.135

常规阳极和新型阳极电阻比1: 0.88

从公式计算结果可知，本实用新型手镯形牺牲阳极在长度不变的前提下，电阻减小了12%。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种海底管道手镯形牺牲阳极，其特征是：海底管道外防腐蚀防护用牺牲阳极为手镯形结构，手镯形牺牲阳极表面有凹槽。

2.按照权利要求1所述的海底管道手镯形牺牲阳极，其特征是：牺牲阳极表面凹槽为加工形成的一道道均匀的凹槽。

3.按照权利要求1或2所述的海底管道手镯形牺牲阳极，其特征是：凹槽排布满整个牺牲阳极表面。

4.按照权利要求1或2所述的海底管道手镯形牺牲阳极，其特征是：手镯形牺牲阳极形体为活泼金属Mg、Al或Zn合金材料一体成型结构。

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