一种利用牺牲阳极保护防腐管道接头内壁的方法 【技术领域】
本发明涉及一种利用牺牲阳极保护防腐管道接头内壁的方法，它属于金属管道防腐工艺技术的改进。它主要是通过采用特殊的牺牲阳极与待防腐金属管道构成特定的防腐系统，从而避免了金属管道内壁的腐蚀和金属管道焊接后的补口工艺。该方法适用于石油、石化等带防腐涂层钢管道焊接口内壁的防腐处理和涂有有机涂层或无机涂层的中小口径管道，具有成本低、施工简单、性能可靠的特点。
背景技术
在石油、石化行业中，金属管道的腐蚀极为严重，因此，管道内壁一般都采用内涂有机涂料、无机涂层等方法进行防护；而采用涂装有机防腐涂层、无机涂层和聚合物内衬的管道在现场施焊安装时，焊接高温作用均会使焊缝两侧附近的防护涂层(或内衬)烧焦或脱落，失去保护性能，从而必须进行焊后内补口。目前管线连接接头的腐蚀防护技术主要有：
1.自动补口机法：在完成管道焊接后，补口机进入管道内自动进行补口作业，主要工作程序为：补口机定位、内表面清理、吸尘、喷涂。如果喷涂一遍不够，则还应进行定位、喷涂。
2.无焊承插压接法：这种方法在国外称为ZAP-LOK，即先把钢管的一端胀大，再把另一端整形，连接时把钢管的小端压入另一根钢管的大端，通过二者的过盈配合，达到钢管连接的目的。
3.无焊外套筒压接法：这种方法是把两根钢管的端部分别从两头压到一个外套筒内，通过过盈配合，达到钢管连接的目的。美国JETAIR公司成功地开发了机械压接连接器(即管箍)，1982年获得专利，首次被用于防腐管线。
4.螺纹连接法：这种连接方法是把钢管地两端加工成外螺纹，通过一个有内螺纹的套筒，该套筒通过螺纹把两根钢管连接起来。如“高压管道速接头”主要用于解决管线内补回，进行管线的连接和密封，它由锁紧套、直通体、密封垫和卡环组成，锁定套与直通体间螺纹连接，通过卡环将力作用于管道，挤紧密封垫和连接(注：此结构型式已获国家专利，专利号ZI94204107.0)，该接头对管子内壁及端面的防腐层不造成破坏，从而保证管子内壁防腐层的完整性，现场无需进行内补口，有效地解决了介质对管道的腐蚀问题。
5.内衬保护套焊接法：这种方法的主要工作程序为：管端胀口、钢管内表面涂装防腐涂层、在两根钢管的胀口端内安装内保护套，再进行钢管焊接。套可以是非金属的，也可以是金属的(应与钢管材料相同)。
6.记忆合金套法：记忆合金有“形状记忆”功能，如果在特定工艺下对记忆合金进行变形处理，那么待温度升高时它可恢复到原来形状。记忆合金套法有两种，一种是热膨胀套法，另一种是热收缩套法。这种方法不用焊接，管道连接时，在管口外面套一个记忆合金热收缩套，在两管端与记忆合金收缩套的接触面涂一密封胶，在外面给记忆合金套加热，记忆合金收缩到原来的尺寸，即可保证记忆合金收缩套与钢管之间形成过盈配合，从而完成管道连接。
7.内衬不锈钢套环技术：首先在每根钢管的两端焊接上一段不锈钢内衬里及外套管，然后在刷涂涂料或涂层，焊接时先用不锈钢焊条进行打底焊，然后用与管材匹配的碳钢焊条进行盖面焊。
上述几种焊接接头防护技术的使用都存在局限性。记忆合金套管补口法、机械连接法和衬管焊接法对现场装备的要求很高，且对装备质量依赖性很大，难以保证接头补口的可靠性，目前应用较少。管内自动涂料补口机近两年应用较普遍，但是也存在明显不足，如：对于中、小口径管线，特别是小口径焊口，补口小车无法进入；不能进行弯管、弯头焊接区补口；现场施工时，泥砂堵塞而导致补口困难；现场抢修时无法进行焊后内补口。内衬不锈钢套环技术在进行打底焊时，由于不锈钢环的存在，使其成为复合钢的焊接，焊接难度大，质量不易保障。
在石油工业中，由于油田管线内防腐涂层的焊后内补口问题一直未得到有效解决，一方面限制了新型防腐涂料的推广；另一方面因补口质量不稳，使得管线腐蚀穿孔事故频繁发生，严重影响油田的正常生产。因而寻求一种简单、易行、可靠的防腐方法极为重要。
由电化学腐蚀原理可知，腐蚀电池的阴极是不发生腐蚀的，因此只要把被保护金属变成阴极就可以防止腐蚀。目前世界各国对地下管线的外壁大多采用涂层和阴极保护联合使用的方法。这种牺牲阳极的阴极保护法技术成熟，应用广泛，且不需要电源，也不会造成防腐涂层对钢质管道附着力的恶化。但是，将该保护原理用于保护金属管道内壁的方法至今未见任何报道。所以，对于石油施工中的中小口径钢管道的焊接后的防腐施工和内壁防腐仍是施工中急需解决的一大技术难题。
【发明内容】
本发明的目的就在于避免上述现有技术的不足之处，而提供了一种利用牺牲阳极保护防腐管道接头内壁的方法，他主要是采用特定的合金作为牺牲阳极与待保护的金属管道构成化学电池，并形成防腐体系，其主要的技术特点是以特定的铝—锌—镁合金作为牺牲阳极，并将其制作成环状设置在待保护金属管道的端口，留出可供焊接的部分即可；其牺牲阳极的合金的质量百分比为：锌2.0～7.0，镁1.0～5.0，稀土添加剂0.01～2，铝余量。
为了更好地实现本发明的上述目的，本发明的设计者是通过焊接、粘接、机械镶嵌或过盈配合等方法将牺牲阳极设置在待保护金属管道端口的内壁上。
由于牺牲阳极具有比管壁、焊缝低的电位和较小的极化值，因此，对周围裸露的管壁及焊缝起到了很好的保护效果。
【附图说明】
附图即为本发明的施工示意图，其中：
1----管壁 2----焊缝 3----防腐内涂层 4----牺牲阳极环
【具体实施方式】
在实际设计和施工中，本发明的设计者是按下面的具体操作来实现本发明的技术特点：1.首先制备牺牲阳极的特殊合金：其成分范围为：锌2.0％～7.0％，最好4.0％；镁1.0％～5.0％，最好2.0％；其它元素及添加剂0.01％～2％；铝余量。然后将该铝-锌-镁合金制成环状的牺牲阳极。
2.先在钢管的一端(或两端)用焊接、粘接、机械镶嵌、过盈配合等方法在待处理的钢管内壁固定铝-锌-镁合金牺牲阳极坏，然后进行内壁防腐，最后用现行的焊接工艺进行焊接。本技术利用铝-锌-镁合金与钢管母材及焊缝的电位差来达到牺牲阳极(铝-锌-镁合金)，保护阴极(钢管母材及焊缝)的作用，从而免去现场管道焊后内补口工艺。
3.施工的情况附图所示。
发明效果
与现有技术相比，本发明所采用牺牲阳极的方法不仅解决了中小口径钢管道内补口这一技术难题，而且具有成本低、施工简单、适用面广的特点，可用于环氧粉末、H87涂料、8701涂料、EP-67鳞片等有机防腐涂料，也适用于水泥砂浆内衬、搪瓷、热喷玻璃釉等无机防护涂层防腐的钢质管道，可用于油田污水管道、含污水原油集输管道、沙漠石油管道、海洋石油管道、输送腐蚀介质的化工管道及其他有内防腐要求的管道。同时，它还具有不需要电源，不会造成防腐涂层对钢质管道附着力的恶化，不会对周围金属构筑物形成杂散电流干扰，保护效果稳定可靠，不易受干扰和损伤等优点，特别适合小范围金属的保护。