油气管道阴保电缆焊点防腐密封的新方法

www.chinaoilonline.com  2009-07-06 00:00:00

    作者根据阴极保护工作原理,分析了影响安装质量的主要因素所在,提出阴极保护电缆焊接点防腐密封的新方法。实际运行情况证实,其具有较好的应用效果。

石油天然气输送干管都采用钢管,埋入地下后直接与土壤接触,如腐蚀控制措施不当,就会发生管道穿孔泄漏或断裂。防止埋地钢管腐蚀主要靠外防腐层切断其与土壤间的电联系,但管道建设施工中防腐层破损在所难免,投运后由于环境因素的作用还会不断产生新的破损。各个破损点处钢管材质和土壤性质不尽相同,导致电位存在差异,即存在电化学不均匀性形成的腐蚀电池。通过土壤中的电解质形成的电流通道,使得电位较负的破损点(即阳极倾向的破损点)发生腐蚀。

阴极保护系统的作用就是防止防腐层破损处的腐蚀。阴极保护分为外加电流和牺牲阳极两种,其原理都是对被保护钢管进行阴极极化,将其电位负移到保护电位,使钢管上所有的防腐层破损点都呈现阴极倾向。换言之,用辅助阳极或牺牲阳极材料作为阳极倾向的破损点,以其腐蚀来代替钢管的腐蚀。

阴极保护系统的另一个作用是判断钢管是否有腐蚀危险。防腐层破损处发生腐蚀的前提条件是该处管地电位正于保护电位,通过定期测试沿线管地电位,作出电位变化曲线。如果曲线最高点数值仍负于保护电位,则表明即使防腐层存在破损,管段也不会发生腐蚀。对于管地电位正于保护电位的部位,则要及时采取措施,将穿孔泄漏危险消灭在萌芽状态。

一、影响阴极保护现场安装质量的因素

阴极保护现场安装的工作主要是将保护电缆(牺牲阳极或外加电源的阴极电缆),以及电位测试电缆和钢管直接连接起来。目前阳极制作已实现了工厂预制化,外加电源的调试则在保护站内进行,都无须现场操作。影响阴极保护安装质量的因素就集中在电缆(包括保护电缆和电位测试电缆)与钢管连接方法,以及焊点防腐密封处理。

《埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范(SY/T0019-97)》规定:“与钢质管道连接的电缆应采用铝热焊接技术连接。焊点应进行防腐绝缘处理,防腐材料与等级应和原有覆盖层相一致。”对于电缆与钢管连接,标准推荐的铝热焊接技术是成熟可靠的,只要严格操作,就不会发生问题,但焊接点的防腐处理,标准只给出了处理原则,没有作出具体规定。需要根据现场情况,制定实施方法,其可靠性就成为影响阴极保护安装质量的主要因素。

电缆直接焊接在钢管表面,形成类似三通的复杂曲面。如果不能很好防腐密封,将会导致阴保电流的短路漏失,使保护距离急剧缩短和阳极(牺牲阳极或辅助阳极)迅速消耗。施工方法设计时须充分考虑经济合理,操作简单容易,适合现场环境,并可尽快回填。

标准给出的焊接点防腐处理原则,是针对现场施工的沥青类涂料,包括石油沥青、煤焦油瓷漆制定的,用于冷缠胶带其工艺可行,但难以达到密封效果。对于预制型防腐材料,如热融环氧粉末、挤出聚乙烯类,根本无法现场施工,必须探索适合的防腐密封方法。

目前较多采用环氧沙浆,实际施工时操作不便。环氧沙浆为双组分(或三组分),需现场混配,并熟化再涂抹。沙浆实干(通常需要24小时)后,方可进行回填等后续工序。期间不得下雨,否则影响密封效果。实际施工中由于受工期和环境制约,时常混配后未经熟化就涂抹,并随即开始回填。

现场开挖调查证实,采用环氧沙浆的阳极焊点,半数以上都存在沙浆被回填土中的石块挤走,结果导致密封失败。至于采用冷缠胶带的阳极焊点,由于张力作用,形成空鼓,则几乎百分之百密封失败。

二、防腐密封新方法

笔者根据生产需要,摸索出牛油胶布与外保护PE带防腐处理方法。牛油胶布实际是浸满矿脂的带状无纺毡,主要作为阀门等管件的防腐材料,国内外许多厂家有售,产品宽度有50毫米、75毫米、100毫米等多种,每卷长度为10米。使用时直接缠绕粘贴在管件上。与冷缠胶带相比,其具有极好的可塑变形性,能紧密粘附在任意复杂的表面,矿脂可填充在细小的缝隙中。外保护PE带是类似电工胶布的聚乙烯薄膜,包缠在牛油胶布外,可防止回填土污染和土壤应力破坏,使矿脂历经数年也不会干涸,从而保持长期有效密封。

操作程序如下:

1、在管道补口处防腐层正上方用壁纸刀划出一个100X50毫米的长方形框,长边与管道轴线平行。彻底去除框内的防腐层后,用电动砂轮或砂纸打磨方框中心部位,直至露出金属光泽,清除粉尘。

2、用铝热焊剂将电缆牢固焊接在管道上,再向上弯折,使之与管道垂直。

3、用50毫米宽(下同)的牛油胶布紧贴焊点在电缆上包缠两圈,牛油胶布在电缆弯折点周边的管道上形成宽约10毫米的裙边。用手按压牛油胶布,使之服贴。

4、用100毫米长的牛油胶布在弯折点周边的管道上贴成两横两竖的“口”字形,两平行边间搭接10毫米。用手按压牛油胶布,使之服贴。

5、用牛油胶布将管道整体包缠一道,形成沿管道轴向200毫米长的牛油胶布箍,弯折点位于中间部位。

6、用100毫米宽的外带在牛油胶布外包缠,操作过程同上,外边界超出牛油胶布50毫米,形成300毫米长的外带箍。

三、结论

经现场实践,证实新方法操作简单容易,可随即回填,适合焊接点防腐密封要求。运行3

后开挖检验,没有发现防腐密封失效发生。