[发明专利]海底管线阴极保护修复用地毯式牺牲阳极装置

说明书

一种海底管线阴极保护修复用地毯式牺牲阳极装置，包括地毯式牺牲阳极阵列、电缆转接头和电连接装置，地毯式牺牲阳极阵列包括若干个用混凝土包覆的牺牲阳极单元，由纵横两个方向的导电钢丝绳实现电连接，并通过预埋的吊装绳实现整个牺牲阳极阵列连接和吊装；该牺牲阳极单元的牺牲阳极用混凝土固定在塑料壳内，牺牲阳极的顶端露出塑料壳顶端的通孔；牺牲阳极的底端与穿过塑料壳的该导电钢丝绳连接。优点是：利用海底管线镯式牺牲阳极的未完全消耗的区域，通过水下机器人施工安装电连接装置，有效实现管线与牺牲阳极的电连接；采取平铺的方式，直接覆盖的管线上或者管线周围，解决阳极堆倾倒问题，更适应于高低不平、环境复杂多变的海床。

技术领域

本发明涉及一种海底管线阴极保护修复用地毯式牺牲阳极装置及安装方法，属于电化学保护技术领域。

背景技术

随着国家海洋战略的实施，在近海兴建了大量的海洋设施，布置了功能繁多的海底管线。这些海底管线包括输送石油、天然气、海水、淡水和污水管道。海底管线是一项耗资巨大、施工复杂的永久性工程，一般要求在不加维修的条件下能正常使用20年以上。为了解决海底管线免遭海水、海泥等环境的腐蚀，钢管的外表面采用防腐涂层和安装牺牲阳极的方法对管道进行保护。海底管道外防腐涂层将管道外表面与外部腐蚀环境隔离开，阻止环境中的腐蚀介质进入钢管的钢质外表面，以达到钢管外表面免遭海水介质引起的腐蚀破坏。由于环保和保护效果等因素的考虑，目前海底管道外防腐层多选择3LPE或3LPP防腐涂层。当防腐涂层完全有效的覆盖管道钢质表面时，牺牲阳极不起作用，只有在防腐涂层本身存在缺陷或在运输、施工及服役过程中由于渔业等活动等对防腐涂层产生损伤，以及在服役期间由于防腐涂层老化而产生防腐涂层局部剥落而导致钢管钢质裸露，这时裸露的钢质表面就很容易产生海水腐蚀，此时由牺牲阳极给管线钢管裸漏表面通以阴极电流，对钢管表面阴极极化，使管线得到保护。

为了保障海底管线的安全，尤其是海底输油管道，一旦发生腐蚀造成原油泄漏，不仅会造成重大经济损失，而且会对整个海洋生态环境造成不可弥补的危害，因此需要对海底管线进行周期性检查。而在管线阴极保护检查时，会发现某一段或者某一区域牺牲阳极大部分已经消耗殆尽，或者经测量钢管电位未达到保护状态，很多牺牲阳极表面甚至出现不溶解结壳等现象。发生此类情况就需要补装牺牲阳极，按照传统的安装方式，需要潜水员通过水下焊接的方式将大量阳极焊接到海底管线的钢结构物上，而海工阳极的尺寸及重量较大，在海上进行水下焊接非常困难，安装费非常高，甚至高过阳极材料费，且在深水区（大于50米水深）进行大规模阳极焊接是不现实的。

专利CN 201410510147.5公开了一种阴极保护快速修复用牺牲阳极堆，包括：牺牲阳极堆、与牺牲阳极堆相连的卡箍。其卡箍为U型结构，通过螺旋导电杆的端部的顶针实现海底管道与牺牲阳极堆的电连接，顶针为螺旋钻头，此种装置适用于裸钢状态的电连接。而一般情况下，海底管道除了在钢管外包覆三层PE或三层PP外，还在管道上施加混凝土保护层，主要是为了对管道的外防腐层和钢管提供机械保护和负浮力，以防止防腐涂层和钢管在吊装、运输、安装和运行期间被损伤，保持管道在海底的位置稳定，也称加重层。因此，通过该发明中的顶针钻透厚厚混凝土层和防腐层是不现实的。此外，该发明中的牺牲阳极堆采用高大的框架结构，缺乏稳定行，需要平整的海底作为支撑面，否则会发生倾倒，不适应高低不平复杂海床。此种高大框架形式的阳极堆放置在离海底管线较近位置，一旦遇到海流或者其他因素发生倾倒，存在砸中管道造成管道破损的安全隐患。

发明内容

本发明的目的就是提供一种海底管线阴极保护修复用地毯式牺牲阳极装置，以解决现有的阴极保护修复技术存在的电连接部件无法穿透三层PE或PP保护层+混凝土层实现电连接，仅适用于裸漏金属结构物的问题。