專利名稱：一種利用犧牲陽極保護防腐管道接頭內(nèi)壁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用犧牲陽極保護防腐管道接頭內(nèi)壁的方法，它屬于金屬管道防腐工藝技術(shù)的改進。它主要是通過采用特殊的犧牲陽極與待防腐金屬管道構(gòu)成特定的防腐系統(tǒng)，從而避免了金屬管道內(nèi)壁的腐蝕和金屬管道焊接后的補口工藝。該方法適用于石油、石化等帶防腐涂層鋼管道焊接口內(nèi)壁的防腐處理和涂有有機涂層或無機涂層的中小口徑管道，具有成本低、施工簡單、性能可靠的特點。
背景技術(shù)：
在石油、石化行業(yè)中，金屬管道的腐蝕極為嚴重，因此，管道內(nèi)壁一般都采用內(nèi)涂有機涂料、無機涂層等方法進行防護；而采用涂裝有機防腐涂層、無機涂層和聚合物內(nèi)襯的管道在現(xiàn)場施焊安裝時，焊接高溫作用均會使焊縫兩側(cè)附近的防護涂層(或內(nèi)襯)燒焦或脫落，失去保護性能，從而必須進行焊后內(nèi)補口。目前管線連接接頭的腐蝕防護技術(shù)主要有1.自動補口機法在完成管道焊接后，補口機進入管道內(nèi)自動進行補口作業(yè)，主要工作程序為補口機定位、內(nèi)表面清理、吸塵、噴涂。如果噴涂一遍不夠，則還應(yīng)進行定位、噴涂。
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(nèi)，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(fā)了機械壓接連接器(即管箍)，1982年獲得專利，首次被用于防腐管線。
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(nèi)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”主要用于解決管線內(nèi)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(huán)組成，鎖定套與直通體間螺紋連接，通過卡環(huán)將力作用于管道，擠緊密封墊和連接(注此結(jié)構(gòu)型式已獲國家專利，專利號ZI94204107.0)，該接頭對管子內(nèi)壁及端面的防腐層不造成破壞，從而保證管子內(nèi)壁防腐層的完整性，現(xiàn)場無需進行內(nèi)補口，有效地解決了介質(zhì)對管道的腐蝕問題。
5.內(nèi)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(nèi)表面涂裝防腐涂層、在兩根鋼管的脹口端內(nèi)安裝內(nèi)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(yīng)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，那么待溫度升高時它可恢復(fù)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涂一密封膠，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(nèi)襯不銹鋼套環(huán)技術(shù)首先在每根鋼管的兩端焊接上一段不銹鋼內(nèi)襯里及外套管，然后在刷涂涂料或涂層，焊接時先用不銹鋼焊條進行打底焊，然后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(shù)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(xiàn)場裝備的要求很高，且對裝備質(zhì)量依賴性很大，難以保證接頭補口的可靠性，目前應(yīng)用較少。管內(nèi)自動涂料補口機近兩年應(yīng)用較普遍，但是也存在明顯不足，如對于中、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(qū)補口；現(xiàn)場施工時，泥砂堵塞而導(dǎo)致補口困難；現(xiàn)場搶修時無法進行焊后內(nèi)補口。內(nèi)襯不銹鋼套環(huán)技術(shù)在進行打底焊時，由于不銹鋼環(huán)的存在，使其成為復(fù)合鋼的焊接，焊接難度大，質(zhì)量不易保障。
在石油工業(yè)中，由于油田管線內(nèi)防腐涂層的焊后內(nèi)補口問題一直未得到有效解決，一方面限制了新型防腐涂料的推廣；另一方面因補口質(zhì)量不穩(wěn)，使得管線腐蝕穿孔事故頻繁發(fā)生，嚴重影響油田的正常生產(chǎn)。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(xué)腐蝕原理可知，腐蝕電池的陰極是不發(fā)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采用涂層和陰極保護聯(lián)合使用的方法。這種犧牲陽極的陰極保護法技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，且不需要電源，也不會造成防腐涂層對鋼質(zhì)管道附著力的惡化。但是，將該保護原理用于保護金屬管道內(nèi)壁的方法至今未見任何報道。所以，對于石油施工中的中小口徑鋼管道的焊接后的防腐施工和內(nèi)壁防腐仍是施工中急需解決的一大技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)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(nèi)壁的方法，他主要是采用特定的合金作為犧牲陽極與待保護的金屬管道構(gòu)成化學(xué)電池，并形成防腐體系，其主要的技術(shù)特點是以特定的鋁—鋅—鎂合金作為犧牲陽極，并將其制作成環(huán)狀設(shè)置在待保護金屬管道的端口，留出可供焊接的部分即可；其犧牲陽極的合金的質(zhì)量百分比為鋅2.0～7.0，鎂1.0～5.0，稀土添加劑0.01～2，鋁余量。
為了更好地實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明的設(shè)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(shè)置在待保護金屬管道端口的內(nèi)壁上。
由于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(fā)明的施工示意圖，其中1----管壁2----焊縫3----防腐內(nèi)涂層4----犧牲陽極環(huán)具體實施方式
在實際設(shè)計和施工中，本發(fā)明的設(shè)計者是按下面的具體操作來實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)特點1.首先制備犧牲陽極的特殊合金其成分范圍為鋅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％；鋁余量。然后將該鋁-鋅-鎂合金制成環(huán)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(nèi)壁固定鋁-鋅-鎂合金犧牲陽極壞，然后進行內(nèi)壁防腐，最后用現(xiàn)行的焊接工藝進行焊接。本技術(shù)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(xiàn)場管道焊后內(nèi)補口工藝。
3.施工的情況附圖所示。
發(fā)明效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所采用犧牲陽極的方法不僅解決了中小口徑鋼管道內(nèi)補口這一技術(shù)難題，而且具有成本低、施工簡單、適用面廣的特點，可用于環(huán)氧粉末、H87涂料、8701涂料、EP-67鱗片等有機防腐涂料，也適用于水泥砂漿內(nèi)襯、搪瓷、熱噴玻璃釉等無機防護涂層防腐的鋼質(zhì)管道，可用于油田污水管道、含污水原油集輸管道、沙漠石油管道、海洋石油管道、輸送腐蝕介質(zhì)的化工管道及其他有內(nèi)防腐要求的管道。同時，它還具有不需要電源，不會造成防腐涂層對鋼質(zhì)管道附著力的惡化，不會對周圍金屬構(gòu)筑物形成雜散電流干擾，保護效果穩(wěn)定可靠，不易受干擾和損傷等優(yōu)點，特別適合小范圍金屬的保護。
權(quán)利要求
1.一種利用犧牲陽極保護防腐管道接頭內(nèi)壁的方法，它主要是采用特定的合金作為犧牲陽極與待保護的金屬管道構(gòu)成化學(xué)電池并形成防腐體系，其特征在于將鋁—鋅—鎂合金作為特定的犧牲陽極，并將其制作成環(huán)狀結(jié)構(gòu)設(shè)置在待保護金屬管道端口內(nèi)壁，留出可供焊接的部分即可；其犧牲陽極的合金的質(zhì)量百分比為鋅2.0～7.0，鎂1.0～5.0，稀土添加劑0.01～2鋁余量
2.根據(jù)權(quán)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，其特征在于將犧牲陽極可以通過焊接的方法設(shè)置在待保護金屬管道端口內(nèi)壁。
3.根據(jù)權(quán)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，其特征在于將犧牲陽極可以通過導(dǎo)電粘接的方法設(shè)置在待保護金屬管道端口內(nèi)壁。
4.根據(jù)權(quán)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，其特征在于將犧牲陽極可以通過機械嵌套的方法設(shè)置在待保護金屬管道端口內(nèi)壁。
5.根據(jù)權(quán)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，其特征在于將犧牲陽極可以通過過盈配合的方法設(shè)置在待保護金屬管道端口內(nèi)壁。
全文摘要
一種利用犧牲陽極保護防腐管道接頭內(nèi)壁的方法，它可以取代對防腐涂層鋼管焊后的內(nèi)外補口工藝，適用于石油、石化等帶防腐涂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(nèi)壁固定一鋁－鋅－鎂合金作犧牲陽極環(huán)，然后用現(xiàn)行的焊接工藝進行焊接，從而免去現(xiàn)場管道內(nèi)補口工藝。本發(fā)明運用于涂有機涂層或無機涂層防腐的中小口徑鋼質(zhì)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(yōu)先權(quán)日2003年8月29日
發(fā)明者王勇, 趙衛(wèi)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(xué)(華東)