專(zhuān)利名稱(chēng)：管道陰極保護(hù)方法及管道組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管道的陰極保護(hù)，特別涉及埋地管道補(bǔ)口的陰極保護(hù)方法及包括管道補(bǔ)口的管道組件。
背景技術(shù)：
埋地管道例如鋼制埋地管道的補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)是利用纖維材料在纖維方向的高強(qiáng)度特性，使用粘結(jié)樹(shù)脂在服役管道外包覆一個(gè)復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)層，以恢復(fù)含缺陷管道的服役強(qiáng)度。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是不用在服役管道上進(jìn)行焊接，避免了焊穿和發(fā)生氫脆、冷脆的可能性，極大降低了操作的風(fēng)險(xiǎn)性，并且可以對(duì)管道進(jìn)行帶壓修復(fù)，保障管道運(yùn)行的連續(xù)性。例如，碳纖維材料抗拉強(qiáng)度超過(guò)3500MPa，遠(yuǎn)大于工程結(jié)構(gòu)用鋼材的抗拉強(qiáng)度，并且碳纖維材料的彈性模量與鋼材的彈性模量幾乎相同。補(bǔ)強(qiáng)層與鋼管具有非常好的變形協(xié)同性。補(bǔ)強(qiáng)層能夠替代管道缺陷處剩余金屬承擔(dān)管道的內(nèi)壓，因此這種技術(shù)廣泛應(yīng)用于油氣管道的缺陷修復(fù)。埋地長(zhǎng)輸鋼質(zhì)管道目前大多采用3層聚烯烴作為防腐層，這是較理想的防腐方式，廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)輸管道工程中。在車(chē)間預(yù)制涂覆好防腐層的管材在現(xiàn)場(chǎng)采用焊接方式連接起來(lái)，對(duì)焊接部位的涂裝防腐，稱(chēng)為補(bǔ)口。這是補(bǔ)口的一般意義。在埋地鋼質(zhì)管道的施工過(guò)程中，管道補(bǔ)口是保證管道防腐完整性的重要工序，也是保證整個(gè)管道外防腐層質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。除包含上述一般意義的補(bǔ)口以外，對(duì)破損或有缺陷的防腐層進(jìn)行補(bǔ)傷、修復(fù)以及進(jìn)行管道開(kāi)挖補(bǔ)強(qiáng)作業(yè)以后采取的外防腐措施也是一種補(bǔ)口形式。這種管道維修過(guò)程中的補(bǔ)口同樣也是保證管道防腐完整性的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)也是確保整條管道防腐層質(zhì)量的關(guān)鍵。具有補(bǔ)口結(jié)構(gòu)的埋地管道運(yùn)營(yíng)多年后，由于所處的土壤中含水率高、腐蝕性溶液濃度大，由此產(chǎn)生的腐蝕作用很大。腐蝕性介質(zhì)首先從補(bǔ)口結(jié)構(gòu)的薄弱處，即與防腐層連接的且防潮防滲性能差的邊緣搭接部位進(jìn)入補(bǔ)口結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。而在補(bǔ)口結(jié)構(gòu)的外部覆蓋層短時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生滲透，即使對(duì)管道施加了陰極保護(hù)體系，由于覆蓋層的屏蔽作用也對(duì)管道起不到保護(hù)作用。隨著腐蝕性溶液不斷進(jìn)入和聚積，則很可能腐蝕管道金屬本體。管道被腐蝕的部位輕則發(fā)生銹蝕，重則穿孔導(dǎo)致油氣泄漏或爆炸。陰極保護(hù)是管道保護(hù)體系的組成部分，要發(fā)揮陰極保護(hù)的作用，就必須保證陰極保護(hù)電流經(jīng)土壤到達(dá)管體表面，形成回路。如果覆蓋層是滲透性的，與陰極保護(hù)相匹配，電流就可通過(guò)覆蓋層到達(dá)管體表面阻止漏點(diǎn)處的腐蝕；反之，就起不到保護(hù)作用。當(dāng)覆蓋層遭到外來(lái)破壞或因施工問(wèn)題而產(chǎn)生漏點(diǎn)腐蝕時(shí)，形成了腐蝕介質(zhì)滲入的通道，陰極保護(hù)給管道提供電子，以對(duì)漏點(diǎn)提供保護(hù)，防止鋼鐵腐蝕。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一方面所要解決的技術(shù)問(wèn)題是對(duì)埋地管道補(bǔ)口位置提供陰極保護(hù)。為此，本發(fā)明提供了一種管道組件的陰極保護(hù)方法，其中所述管道組件包括帶有補(bǔ)口部位的管道，所述方法包括步驟:提供 矩形合金材料板作為犧牲陽(yáng)極，所述合金材料板的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度大于所述管道的周長(zhǎng)；將所述合金材料板圍繞所述管道的補(bǔ)口部位卷繞，并且所述合金材料板的兩端未開(kāi)設(shè)凹槽的區(qū)域搭接在一起。本發(fā)明還提供了一種管道組件，包括帶有補(bǔ)口部位的管道和補(bǔ)口陰極保護(hù)裝置，所述補(bǔ)口陰極保護(hù)裝置包括:作為犧牲陽(yáng)極的合金材料板，所述合金材料板的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度大于所述管道的周長(zhǎng)，所述合金材料板卷繞在所述管道的所述補(bǔ)口部位周?chē)?，并且所述合金材料板的兩端未開(kāi)設(shè)凹槽的區(qū)域搭接在一起。本發(fā)明提供的鋼制埋地管道補(bǔ)口的陰極保護(hù)方法及其管道組件，能夠在有腐蝕介質(zhì)從端口向管道內(nèi)部滲入時(shí)，先與犧牲陽(yáng)極反應(yīng)消耗掉一部分，可以對(duì)管道補(bǔ)口結(jié)構(gòu)內(nèi)部金屬管道起到保護(hù)作用，延長(zhǎng)管道結(jié)構(gòu)的使用壽命。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的管道組件的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的管道組件的截面圖；和圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的合金材料板的展開(kāi)圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。其中，以鋼質(zhì)埋地管道為例說(shuō)明本發(fā)明，但是本發(fā)明并不局限于鋼制埋地管道。本發(fā)明同等地適用于工程上常用的其他金屬埋地管道。圖1示出的是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，具備補(bǔ)口陰極保護(hù)裝置的管道組件100的示意圖。管道組件100之間利用焊接接縫150相互連接，所以管道組件100包括以聚烯烴層覆蓋的管道部分110，不包括聚烯烴覆蓋層的補(bǔ)口部位120，其中的補(bǔ)口部位指的是接縫150兩側(cè)不被聚烯烴覆蓋的部分。合金材料板130制成的犧牲陽(yáng)極纏繞補(bǔ)口部位120周?chē)?，在合金材料?30的外周側(cè)，利用緊固件140將合金材料板130緊固在補(bǔ)口部分120上。緊固件140 —般采用常規(guī)緊固件，如鐵絲，緊固圖等。在工程實(shí)踐中，為了進(jìn)行補(bǔ)口，埋地管道的補(bǔ)口部位120 —般會(huì)進(jìn)行打磨而去除管道外側(cè)的氧化層，因此合金材料板130緊固在補(bǔ)口部位120上的時(shí)候，將與補(bǔ)口部位120的金屬直接接觸，形成導(dǎo)電連接。當(dāng)土壤中的腐蝕介質(zhì)從補(bǔ)口部位端部薄弱的部位，比如補(bǔ)口部位120與管道部分110鄰接的位置，滲入到內(nèi)部時(shí)，即接觸補(bǔ)口部位120的金屬管道時(shí)，由于作為犧牲陽(yáng)極的合金材料板130與補(bǔ)口部位120形成電連接，所以腐蝕介質(zhì)先與合金材料板130發(fā)生反應(yīng)，合金材料板130作為陽(yáng)極失去電子，而補(bǔ)口部位120的金屬管道作為陰極接收電子，使補(bǔ)口部位120陰極極化，實(shí)現(xiàn)對(duì)補(bǔ)口部位120的陰極保護(hù)。作為犧牲陽(yáng)極的合金材料板130不斷消耗，從而保護(hù)了鋼質(zhì)的補(bǔ)口部位120，起到二次防線的作用，大大提高了補(bǔ)口結(jié)構(gòu)的壽命。圖2是管道 組件100的截面圖。從圖2可以看出，合合金材料板130卷繞在補(bǔ)口部位120周?chē)?，合金材料?30的兩個(gè)端部搭接在一起，隨著緊固件140收緊合金材料板130，合金材料板130的兩個(gè)端部發(fā)生沿著周向的相對(duì)移動(dòng)，將管道組件100的補(bǔ)口部位120緊緊包住，提高了補(bǔ)口部位120與合金材料板130之間電連接的可靠性以及兩者之間機(jī)械連接的可靠性。為改善合金材料板130與補(bǔ)口部位120的結(jié)合強(qiáng)度，同時(shí)加強(qiáng)補(bǔ)口部位的耐腐蝕性能，合金材料板130與補(bǔ)口部位120接合的一側(cè)上，即合金材料板130面向管道周邊的一側(cè)表面上，設(shè)置凹槽160，該凹槽160中填充有粘結(jié)劑170。粘結(jié)劑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緊固到補(bǔ)口部位120上的時(shí)候，粘結(jié)劑170可以填滿合金材料板130與補(bǔ)口部位120之間的間隙并粘結(jié)在管道組件100的補(bǔ)口部位120。粘結(jié)劑170 —方面可以加強(qiáng)合金材料板130與補(bǔ)口部位120之間的機(jī)械結(jié)合可靠性,另一方面也可以加強(qiáng)補(bǔ)口部位的耐腐蝕性。圖3示出了合金材料板130的展開(kāi)圖，以下結(jié)合圖3具體說(shuō)明合金材料板130的結(jié)構(gòu)。合金材料板一般呈矩形，當(dāng)然也可以根據(jù)補(bǔ)口部位的形狀以及具體應(yīng)用場(chǎng)合的需要將合金材料板130設(shè)置為其他形狀，例如長(zhǎng)橢圓形、波浪形或者弧形，只要能實(shí)現(xiàn)合金材料板130覆蓋補(bǔ)口部位120并能作為犧牲陽(yáng)極的作用即可。凹槽160設(shè)置在合金材料板130的一側(cè)表面上，在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式中，凹槽160的四周留有不開(kāi)設(shè)凹槽的區(qū)域。下面舉例說(shuō)明合金材料板130的一種具體結(jié)構(gòu)。例如，合金材料板130制造成寬度W為20毫米，厚度為2毫米，長(zhǎng)度L比管徑長(zhǎng)40毫米的帶狀。凹槽160的長(zhǎng)邊邊緣距離合金材料板130長(zhǎng)邊的距離Dl為I到2毫米，而凹槽的短邊邊緣距離合金材料板130短邊的距離Dw為20毫米，凹槽160的深度為1.5毫米。合金材料板130的材料可以選用所有電位序在-0.85伏特至-1.2伏特之間的合金材料，優(yōu)選鋅合金材料，因?yàn)殇\合金材料將埋地管道極化后，斷電電位恰好在鋼保護(hù)電位范圍內(nèi)，能很好地保護(hù)鋼質(zhì)埋地管道。一種作為示例的鋅合金材料成分為為鉛 0.00202% (重量)、鐵< 0.0004% (重量)、鎘 0.00057% (重量)、銅 0.00014% (重量)、錫< 0.0002% (重量)、鋁< 0.0003% (重量)、鋅99.9945% (重量)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體需要，選擇成分不同的鋅合金。為了保證合金材料板130與補(bǔ)口部位120之間形成可靠的電連接，可以在合金材料板130與補(bǔ)口部位120之間連接導(dǎo)線180，優(yōu)選采用焊接方式將導(dǎo)線180電連接在合金材料板130和補(bǔ)口部位120之間。合金材料板130安 裝在管道組件100的補(bǔ)口部位120之后，優(yōu)選在整個(gè)補(bǔ)口部位涂上膠粘劑或底漆，再纏繞防腐材料層對(duì)管道補(bǔ)口部位，即包括焊接接縫150以及兩側(cè)補(bǔ)口部分10的連接部分，實(shí)施防腐，防腐材料層一般為纖維或者聚烯烴熱收縮套，由此進(jìn)一步增加埋地管道的壽命。本發(fā)明的另一方面涉及鋼制埋地管道補(bǔ)口的陰極保護(hù)方法。結(jié)合具體工程實(shí)踐，陰極保護(hù)方法包括步驟:提供如上所述的合金材料板130作為犧牲陽(yáng)極，合金材料板130的結(jié)構(gòu)和材料均如上所述設(shè)計(jì)。為保證完整地保護(hù)埋地管道組件100的補(bǔ)口部位120，合金材料板130的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度大于所述管道的周長(zhǎng)，以使合金材料板130卷繞在補(bǔ)口部位120周?chē)鷷r(shí)，可以完整地包覆補(bǔ)口部位120。優(yōu)選合金材料板130如上所述設(shè)置凹槽160，并在該凹槽160中填充粘結(jié)劑170。粘結(jié)劑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緊固到補(bǔ)口部位120上的時(shí)候，粘結(jié)劑170可以填滿合金材料板130與補(bǔ)口部位120之間的間隙并粘結(jié)在埋地管道的補(bǔ)口部位120。然后，將合金材料板130圍繞所述管道的補(bǔ)口部位120卷繞，并且所述合金材料板130的兩端搭接在一起。接著，圍繞合金材料板130用緊固件140將所述合金材料板130緊固在所述補(bǔ)口部位120上。如上所述，為了保證合金材料板130與補(bǔ)口部位120之間形成可靠的電連通，還可以在合金材料板130與補(bǔ)口部位120之間連接導(dǎo)線180，優(yōu)選采用焊接方式將導(dǎo)線180電連接在合金材料板130和補(bǔ)口部位120之間。然后，以膠粘劑或底漆涂覆合金材料板130以及合金材料板130與補(bǔ)口部位120相連的部分，再?lài)@管道組件100的補(bǔ)口部位120以及合金材料板130的周邊纏繞防腐材料層。使用本發(fā)明所述的具有補(bǔ)口陰極保護(hù)裝置的管道組件，通過(guò)使用帶有凹槽的合金材料板作為犧牲陽(yáng)極，一方面增強(qiáng)了犧牲陽(yáng)極與埋地管道之間的連接強(qiáng)度，另一方面通過(guò)膠粘劑可以阻隔土壤中的腐蝕介質(zhì)進(jìn)一步向補(bǔ)口處滲入，更進(jìn)一步的提高了補(bǔ)口結(jié)構(gòu)的壽命，保護(hù)了埋地鋼管。以上已詳細(xì)描述了本發(fā)明的實(shí)施方案，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)很顯然可以做很多改進(jìn)和變化而不會(huì)背離本發(fā)明的基本精神。所有這些變化和改進(jìn)都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)?！?br> 權(quán)利要求
1.一種管道組件的陰極保護(hù)方法，其中所述管道組件包括帶有補(bǔ)口部位的管道，所述方法包括步驟: 提供矩形合金材料板作為犧牲陽(yáng)極，所述合金材料板的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度大于所述管道的周長(zhǎng); 將所述合金材料板圍繞所述管道的所述補(bǔ)口部位卷繞，并且所述合金材料板的兩端搭接在一起。
2.如權(quán)利要求1所述的陰極保護(hù)方法，其特征在于，所述方法還包括: 圍繞所述合金材料板用緊固件將所述合金材料板緊固在所述管道上。
3.如權(quán)利要求2所述的陰極保護(hù)方法，其特征在于，所述合金材料板面向所述管道的一側(cè)表面設(shè)置有四周閉合的凹槽，所述凹槽周?chē)Ａ粑撮_(kāi)設(shè)凹槽區(qū)域，所述凹槽中填充有膠粘劑， 所述方法進(jìn)一步包括步驟: 將所述合金材料板圍繞所述管道的補(bǔ)口部位卷繞，以使所述凹槽中的膠粘劑將所述合金材料板與所述管道粘結(jié)。
4.如權(quán)利要求3所述的陰極保護(hù)方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括步驟: 將導(dǎo)線焊接在所述合 金材料板和所述管道之間。
5.如權(quán)利要求4所述 的陰極保護(hù)方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括步驟: 以膠粘劑或底漆涂覆所述合金材料板以及所述合金材料板與管道相連的部分； 圍繞所述管道的補(bǔ)口部位以及所述合金材料板的周邊纏繞防腐材料層。
6.如權(quán)利要求5所述的陰極保護(hù)方法，其特征在于，所述防腐材料層為纖維材料或聚烯烴的熱收縮帶。
7.如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的陰極保護(hù)方法，其特征在于，所述合金材料板為電位序在-0.85 1.2V之間的合金材料。
8.如權(quán)利要求7所述的陰極保護(hù)方法，其特征在于，所述合金材料為鋅合金。
9.如權(quán)利要求8所述的陰極保護(hù)方法，其特征在于，所述鋅合金成分為:0.00202%(重量)的鉛、小于0.0004% (重量)的鐵、0.00057% (重量)的鎘、0.00014% (重量)的銅、小于0.0002% (重量)的錫、小于0.0003% (重量)的鋁、余量為鋅。
10.一種管道組件，包括帶有補(bǔ)口部位的管道和補(bǔ)口陰極保護(hù)裝置，其特征在于，所述補(bǔ)口陰極保護(hù)裝置包括: 作為犧牲陽(yáng)極的合金材料板，所述合金材料板的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度大于所述管道的周長(zhǎng)，所述合金材料板卷繞在所述管道的所述補(bǔ)口部位周?chē)?，并且所述合金材料板的兩端搭接在一起?br> 11.如權(quán)利要求10所述的管道組件，其特征在于，所述補(bǔ)口陰極保護(hù)裝置還包括: 緊固件，所述緊固件圍繞所述合金材料板設(shè)置，適配成將所述合金材料板緊固在所述管道上。
12.如權(quán)利要求11所述的管道組件，其特征在于，所述合金材料板面向所述管道周邊的一側(cè)表面設(shè)置有四周閉合的凹槽，所述合金材料板在所述凹槽周?chē)Ａ粑撮_(kāi)設(shè)凹槽區(qū)域，所述凹槽中填充有膠粘劑； 當(dāng)所述合金材料板卷繞在所述管道的所述補(bǔ)口部位周?chē)鷷r(shí)，所述凹槽中的膠粘劑將所述合金材料板與所述管道粘結(jié)。
13.如權(quán)利要求12所述的管道組件，其特征在于，所述補(bǔ)口陰極保護(hù)裝置還包括: 導(dǎo)線，所述導(dǎo)線焊接在所述合金材料板和所述管道之間。
14.如權(quán)利要求13所述的管道組件，還包括: 涂覆所述合金材料板以及所述合金材料板與管道相連的部分的膠粘劑或底漆； 圍繞所述管道的所述補(bǔ)口部位以及所述合金材料板的周邊纏繞的防腐材料層。
15.如權(quán)利要求14所述的管道組件，其特征在于， 所述防腐材料層為纖維材料或聚烯烴的熱收縮帶。
16.如權(quán)利要求10至15—項(xiàng)所述的管道組件，其特征在于，所述合金材料板為電位序在-0.85 -1.2V之間的合金材料。
17.如權(quán)利要求16所述的管道組件，其特征在于，所述合金材料為鋅合金。
18.如權(quán)利要求17所述的管道組件，其特征在于，所述鋅合金成分為:0.00202% (重量)的鉛、小于0.0004% (重量)的鐵、0.00057% (重量)的鎘、0.00014% (重量)的銅、小于0.0002% (重 量)的錫、小于0.0003% (重量)的鋁、余量為鋅。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種管道組件的陰極保護(hù)方法，包括步驟提供矩形合金材料板作為犧牲陽(yáng)極，合金材料板的長(zhǎng)度大于所述管道的周長(zhǎng)；將合金材料板圍繞所述管道的補(bǔ)口部位卷繞，將合金材料板的兩端的區(qū)域搭；用緊固件將合金材料板緊固在管道上。還提供一種管道組件，包括作為犧牲陽(yáng)極的合金材料板，合金材料板的長(zhǎng)度大于所述管道的周長(zhǎng)，卷繞在所述管道的所述補(bǔ)口部位周?chē)?，并且所述合金材料板的兩端?duì)接在一起；緊固件圍繞所述合金材料板設(shè)置，適配成將所述合金材料板緊固在所述管道上。能夠?qū)艿姥a(bǔ)口結(jié)構(gòu)內(nèi)部金屬管道起到保護(hù)作用，延長(zhǎng)管道結(jié)構(gòu)的使用壽命。
文檔編號(hào)F16L58/00GK103160836SQ201110408538
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者路民旭, 張穎懷, 王修云 申請(qǐng)人:北京安科管道工程科技有限公司