一種深水濕式保溫陽極管道及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種深水濕式保溫陽極管道及其制作方法，所述的深水濕式保溫陽極管道包括鋼質(zhì)管體以及依次設(shè)置在所述鋼質(zhì)管體外表面的熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層、真空絕熱層、濕式保溫層以及手鐲式陽極；所述的真空絕熱層為兩片徑向?qū)ΨQ粘貼于所述熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層表面且整體埋設(shè)于所述濕式保溫層之內(nèi)的半圓形真空絕熱板；所述的濕式保溫層以復(fù)合聚氨酯整體澆注并固化成型；所述的手鐲式陽極以抱合式的兩片半圓形鑲?cè)霛袷奖貙忧移渫獗砻娴陀谒鰸袷奖貙拥耐獗砻?，所述手鐲式陽極的導(dǎo)線埋設(shè)于所述的濕式保溫層內(nèi)且與鋼質(zhì)管體相連接。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)合理，制作簡單，整體密封性好，適用溫度可達(dá)150℃，最大適用水深可達(dá)3000m，具有很好的實(shí)用性。
【專利說明】一種深水濕式保溫陽極管道及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種深水油氣輸送管道的腐蝕防護(hù)，更具體的說，本發(fā)明涉及一種可用于海洋的嚴(yán)酷腐蝕環(huán)境且具有良好防護(hù)功能的深水濕式保溫陽極管道及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋，是一個嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)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(fā)生外腐蝕，所以，管道的腐蝕防護(hù)是必不可少的，只有做好這項(xiàng)工作，才可以延長管道的使用壽命，從而確保安全生產(chǎn)，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]一般的，海底油氣輸送用碳鋼管道，多采用外防腐層和陰極保護(hù)的方式進(jìn)行聯(lián)合腐蝕保護(hù)，最常用而有效的一種陰極保護(hù)方式是在碳鋼管道上安裝手鐲式陽極。
[0004]目前，海底輸油管線大多采用單層保溫配重陽極管道，其通常的結(jié)構(gòu)設(shè)置是在鋼質(zhì)內(nèi)管外順序加設(shè)防腐層、保溫層、外防護(hù)層、端部防水帽、手鐲式陽極以及混凝土配重層。該管道設(shè)置復(fù)雜，施工難度大，質(zhì)量不易保障，使用區(qū)域具有很大的局限性，并且存在以下缺陷:
[0005](I)為了保持外防護(hù)層的整體防水效果，在安裝手鐲式陽極時，只能使其導(dǎo)線沿著管線外防護(hù)層的管面延伸到管端再與內(nèi)層的鋼管連接，這樣，就使手鐲式陽極的導(dǎo)線凸出于外防護(hù)層的表面，從而對導(dǎo)線部位的防水保護(hù)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(jìn)水并且失效。
[0006](2)所述的手鐲式陽極安裝于外防護(hù)層的外表面且距離鋼管端部1500mm處，這樣的設(shè)置，使鋼管安裝陽極一端的混凝土配重層長度不足于1000mm，減弱了這部分混凝土配重層與外防護(hù)層之間的抗滑移能力，并因此容易造成管道鋪設(shè)過程中出現(xiàn)混凝土配重層滑脫的現(xiàn)象，繼而帶來防水帽滑脫、陽極導(dǎo)線斷裂的后果，從而導(dǎo)致整管報廢，必須切除并重新更換，嚴(yán)重的影響了管道的鋪設(shè)效率。
[0007](3)所述的保溫層采用了硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料，一般情況下，其密度僅為80?100kg/m3，其抗壓強(qiáng)度只有0.65?0.85MPa，其適用溫度不超過100°C，所以，只適于在水深不超過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(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，并為此提供一種新結(jié)構(gòu)的深水濕式保溫陽極管道及其制作方法。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0010]一種深水濕式保溫陽極管道，包括鋼質(zhì)管體以及依次設(shè)置在所述鋼質(zhì)管體外表面的熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層、真空絕熱層、濕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?qū)ΨQ的方式粘貼于所述熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層的表面且整體埋設(shè)于所述濕式保溫層之內(nèi)；所述的濕式保溫層是以復(fù)合聚氨酯整體澆注并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?cè)胨龅臐袷奖貙忧移渫獗砻娴陀谒鰸袷奖貙拥耐獗砻妫鍪骤C式陽極的導(dǎo)線埋設(shè)于所述的濕式保溫層內(nèi)且與鋼質(zhì)管體相連接。
[0011]一種深水濕式保溫陽極管道的制作方法是:
[0012](I)在所述鋼質(zhì)管體的外表面整體包覆熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層；
[0013](2)在完成熔結(jié)環(huán)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于所述真空絕熱層的外側(cè)，并在兩者之間采用支撐物支撐，以保持兩者間的環(huán)向縫隙大小均勻，同時控制所述手鐲式陽極的外表面低于將澆注成型的濕式保溫層外表面3?5_ ;
[0015](4)將所述導(dǎo)線的兩端分別焊接于所述手鐲式陽極的芯爪上，并將所述導(dǎo)線的中間部位焊連接于所述的鋼質(zhì)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濕式保溫層的專用成型模具內(nèi)，并向模具內(nèi)注射復(fù)合聚氨酯彈性體，使之固化并構(gòu)成所述的濕式保溫層；
[0018](7)將完成復(fù)合聚氨酯彈性體澆注并使之固化為濕式保溫層的管道從專用成型模具內(nèi)取出，去除粘貼在所述手鐲式陽極外表面的橡膠板，完成制作。
[0019]在上述技術(shù)方案中:
[0020]所述熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為105°C?155°C。
[0021]所述真空絕熱層的導(dǎo)熱系數(shù)小于0.003w/m.k。
[0022]所述濕式保溫層的密度為600?900kg/m3，抗壓強(qiáng)度為3MPa?40MPa，適用溫度為 150。。。
[0023]所述手鐲式陽極的導(dǎo)線材料為金屬銅。
[0024]所述手鐲式陽極的外表面低于所述濕式保溫層的外表面3?5_。
[0025]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:
[0026](I)所述的濕式保溫層具有不怕水、密度高的特點(diǎn)，故能夠保障系統(tǒng)的水下穩(wěn)定性，而且省去了外防護(hù)層、管端防水帽和混凝土配重層的設(shè)置，使其制作過程更為簡單。
[0027](2)所述的手鐲式陽極與鋼質(zhì)管體之間的導(dǎo)線連接方式以及將其焊點(diǎn)埋設(shè)于濕式保溫層內(nèi)的制作方式，保障了其整體的密封性，可有效防止海水沿導(dǎo)線浸入到所述的鋼質(zhì)管體，從而避免了海水對管線系統(tǒng)的腐蝕。
[0028](3)所述真空絕熱層的導(dǎo)熱系數(shù)小于0.003w/m.k，可有效避免所述手鐲式陽極部位較薄的濕式保溫層可能造成的冷橋現(xiàn)象，并能為所述的鋼質(zhì)管體提供足夠好的保溫效
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[0029](4)所述濕式保溫層的設(shè)置和材料選擇，適用水深可達(dá)3000m，適用溫度可達(dá)150°C，其良好的性能，完全克服了現(xiàn)有技術(shù)的保溫層只適于水深不超過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(fā)明的軸向剖面示意圖。
[0031]圖2是本發(fā)明的徑向剖面示意圖。[0032]圖中標(biāo)記:1-鋼質(zhì)管體，2-熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層，3-真空絕熱層，4-濕式保溫層，5—手鐲式陽極，6—導(dǎo)線。
【具體實(shí)施方式】
[0033]為了使本發(fā)明更容易被清楚理解，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述:
[0034]參見圖1、圖2，本發(fā)明的深水濕式保溫陽極管道，包括鋼質(zhì)管體1，所述鋼質(zhì)管體I的外表面依次設(shè)置有熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層2、真空絕熱層3、濕式保溫層4和手鐲式陽極5 ；
[0035]所述的熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層2完整包覆所述鋼質(zhì)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(gòu)成，兩片所述的真空絕熱板以徑向?qū)ΨQ的方式粘貼于所述熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層2的表面且整體埋設(shè)于所述濕式保溫層4之內(nèi)；
[0037]所述的濕式保溫層4是以復(fù)合聚氨酯整體澆注并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?cè)胨龅臐袷奖貙?且其外表面低于所述濕式保溫層4的外表面，所述手鐲式陽極5的導(dǎo)線6埋設(shè)于所述的濕式保溫層4內(nèi)且與所述的鋼質(zhì)管體I相連接。
[0039]本發(fā)明的深水濕式保溫陽極管道，其制作方法包括如下步驟:
[0040]( I)在所述鋼質(zhì)管體I的外表面整體包覆熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層2 ；
[0041](2)在包覆有熔結(jié)環(huán)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(gòu)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對稱安裝于所述真空絕熱層3的外側(cè)，并在所述手鐲式陽極5的內(nèi)表面與真空絕熱層3的外表面之間采用適當(dāng)?shù)闹挝镏?，保持兩者間的環(huán)向縫隙大小均勻，同時控制所述手鐲式陽極5的外表面低于將澆注成型的所述濕式保溫層4的外表面3?5mm ；
[0043](4)將所述導(dǎo)線6的兩端分別焊接于所述手鐲式陽極5的芯爪上，并將所述導(dǎo)線6的中間部位焊連接于所述的鋼質(zhì)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濕式保溫層的專用成型模具內(nèi)，并采用適當(dāng)?shù)臐沧⒃O(shè)備向模具內(nèi)注射復(fù)合聚氨酯彈性體，使之固化后形成所述的濕式保溫層4 ；
[0046](7)將完成復(fù)合聚氨酯彈性體澆注并使之固化為濕式保溫層4的管道從專用成型模具內(nèi)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(fā)明深水濕式保溫陽極管道的制作。
[0047]在本發(fā)明中:
[0048]用于制作所述熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層2的粉末材料，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為105°C?155。。；
[0049]用于制作所述真空絕熱層3的真空絕熱板,其導(dǎo)熱系數(shù)小于0.003w/m.k ；
[0050]用于制作所述濕式保溫層4的復(fù)合聚氨酯,其密度為600?900kg/m3,抗壓強(qiáng)度為3MPa?40MPa，其適用溫度(即:其所能經(jīng)受或耐受的溫度)為150°C。
[0051]所述手鐲式陽極5的導(dǎo)線6采用金屬銅制作。[0052]所述手鐲式陽極5的外表面低于所述濕式保溫層4的外表面3?5mm。
[0053]下面是本發(fā)明深水濕式保溫陽極管道的幾個實(shí)施例:
[0054]實(shí)施例1:
[0055]在本實(shí)施例中，所述的熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層2選用玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為110°C的粉末材料；所述的真空絕熱層3選用導(dǎo)熱系數(shù)為0.0025w/m.k的真空絕熱板；所述的濕式保溫層4選用密度為680kg/m3、抗壓強(qiáng)度為8MPa、適用溫度可達(dá)105°C的復(fù)合聚氨酯整體澆注；所述的手鐲式陽極5安裝于所述濕式保溫層4的正中間，其外表面低于所述濕式保溫層4的外表面3mm。
[0056]實(shí)施例2:
[0057]在本實(shí)施例中，所述的熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層2選用玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為130°C的粉末材料；所述的真空絕熱層3選用導(dǎo)熱系數(shù)為0.0021w/m.k的真空絕熱板；所述的濕式保溫層4選用密度為810kg/m3、抗壓強(qiáng)度為25MPa、適用溫度可達(dá)125°C的復(fù)合聚氨酯整體澆注；所述的手鐲式陽極5安裝于所述濕式保溫層4的正中間，其外表面低于所述濕式保溫層4的外表面4mm。
[0058]實(shí)施例3:
[0059]在本實(shí)施例中，所述的熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層2選用玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為150°C的粉末材料；所述的真空絕熱層3選用導(dǎo)熱系數(shù)為0.0012w/m.k的真空絕熱板；所述的濕式保溫層4選用密度為890kg/m3、抗壓強(qiáng)度為35MPa、適用溫度可達(dá)145°C的復(fù)合聚氨酯整體澆注；所述的手鐲式陽極5安裝于所述濕式保溫層4的正中間，其外表面低于所述濕式保溫層4的外表面5mm。
[0060]本發(fā)明的深水濕式保溫陽極管道，結(jié)構(gòu)合理，制作簡單，由于陽極導(dǎo)線埋設(shè)于保溫層內(nèi)，所以，無需如現(xiàn)有技術(shù)那樣設(shè)置外防護(hù)層、管端防水帽和混凝土配重層等，而且其適用溫度可以達(dá)到150°C，最大適用水深可達(dá)3000m，完全克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，具有很好的實(shí)用性。
[0061]以上結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了示意性描述，該描述沒有限制性。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)能理解，在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明中所述的熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層、真空絕熱層、濕式保溫層的構(gòu)成方式和彼此之間的結(jié)合方式以及鋼質(zhì)管體、手鐲式陽極、導(dǎo)線之間的連接方式均可能根據(jù)具體情況發(fā)生某些改變，而在本發(fā)明的啟示下，其他人員也可能做出與本發(fā)明相似的設(shè)計(jì)。特別需要指出的是，只要不脫離本發(fā)明的設(shè)計(jì)宗旨，所有顯而易見的改變以及具有等同替換的相似設(shè)計(jì)，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種深水濕式保溫陽極管道，包括鋼質(zhì)管體，其特征是:所述的鋼質(zhì)管體外依次設(shè)置熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層、真空絕熱層、濕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?qū)ΨQ的方式粘貼于所述熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層的表面且整體埋設(shè)于所述濕式保溫層之內(nèi)；所述的濕式保溫層以復(fù)合聚氨酯整體澆注并固化成型；所述的手鐲式陽極以抱合式的兩片半圓形鑲?cè)胨龅臐袷奖貙忧移渫獗砻娴陀谒鰸袷奖貙拥耐獗砻?，所述手鐲式陽極的導(dǎo)線埋設(shè)于所述的濕式保溫層內(nèi)且與所述的鋼質(zhì)管體相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深水濕式保溫陽極管道，其特征是:所述熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為105°C?155°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深水濕式保溫陽極管道，其特征是:所述真空絕熱層的導(dǎo)熱系數(shù)小于0.003w/m.k。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深水濕式保溫陽極管道，其特征是:所述濕式保溫層的密度為600?900kg/m3，抗壓強(qiáng)度為3MPa?40MPa，適用溫度為150°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深水濕式保溫陽極管道，其特征是:所述手鐲式陽極的導(dǎo)線材料為金屬銅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深水濕式保溫陽極管道，其特征是:所述手鐲式陽極的外表面低于所述濕式保溫層的外表面3?5_。
7.—種如權(quán)利要求1所述的深水濕式保溫陽極管道的制作方法，其特征是:包括如下步驟: (1)在所述鋼質(zhì)管體的外表面整體包覆熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層； (2)在完成熔結(jié)環(huán)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(gòu)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于所述真空絕熱層的外側(cè)，并在所述手鐲式陽極的內(nèi)表面與所述真空絕熱層的外表面之間采用支撐物支撐，保持兩者間的環(huán)向縫隙大小均勻，同時控制所述手鐲式陽極的外表面低于將澆注成型的所述濕式保溫層的外表面.3 ?5mm ； (4)將所述導(dǎo)線的兩端分別焊接于所述手鐲式陽極的芯爪上，并將所述導(dǎo)線的中間部位焊連接于所述的鋼質(zhì)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濕式保溫層的專用成型模具內(nèi)，并向模具內(nèi)注射復(fù)合聚氨酯彈性體，使之固化并構(gòu)成所述的濕式保溫層； (7)將完成復(fù)合聚氨酯彈性體澆注并使之固化為濕式保溫層的管道從專用成型模具內(nèi)取出，去除粘貼在所述手鐲式陽極外表面的橡膠板，完成制作。
【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(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】吳文通, 張曉靈, 杜寶銀, 孔瑞林, 楊加棟, 蔣曉斌, 康學(xué)君, 莊傳晶, 高國軍, 韓雪艷, 趙俊 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油能源發(fā)展股份有限公司, 中海油（天津）管道工程技術(shù)有限公司