海洋管道手镯式阳极安装工艺与质量控制
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摘 要： 以三层聚乙烯（3LPE）防腐管安装手镯式阳极为例，介绍手镯式阳极安装工艺技术程序，分析总结阳极安装质量控制点及易出现的质量问题，提出预防措施。
中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2012）1210133-03
0 前言
海洋是一个严酷的腐蚀环境，海底油气输送用碳钢管道在土壤、海泥和海水作用下易发生外腐蚀，管道腐蚀防护的目的在于延长管道的使用寿命，确保安全生产，提高综合经济效益。海底油气输送用碳钢管道，一般采用外防腐层和阴极保护的方式进行联合保护，管道安装手镯式阳极一种常用的有效的阴极保护方式。海洋管道手镯式阳极安装涉及焊接资格审查、阳极芯焊接、导线铝热焊、焊接区防腐层清理、焊接区防腐等工艺过程，程序复杂，质量要求高。下面以三层聚乙烯（3LPE）防腐管安装手镯式阳极为例（如图1），对手镯式阳极安装工艺、质量控制，以及常见质量问题及预防措施等进行重点介绍。
1.4.2 表面准备。剥除钢管焊接区域部分防腐层，大小以适合模具放置需要为准，并打磨基层直至露出金属光泽。
1.4.3 导线准备。断取连接导线，长度略长于阳极芯焊点间距，剥去导线两端50mm左右的PVC绝缘套，露出多股铜线。
1.4.4 焊接操作。1）将适当的隔热材料（石棉板或钢板等）放在阳极芯的下面，以防防腐层受热损伤；2）打开焊剂瓶，将其中的铜片取出，置入焊模，并将焊剂倒入焊模模腔中捣实；3）将装好焊剂的焊模放置在焊接区域，把剥掉绝缘层的导线插入焊模底部的孔槽，插入深度应超过焊模的中心；4）将点火具放在焊剂表面或插入少许，并用焊模盖压住点火具的引出线；5）连接好引燃点火具的外线，待一切准备就绪后，接通电源点火，持续时间约3～5秒；6）移开焊模，清除焊点周围焊渣。
1.5 焊接区防腐
1.6 阳极间隙填充
阳极安装完成后，其间隙应使用沥青玛蹄脂或其它被批准的类似材料进行填充，沥青玛蹄脂使用前要加热，使其软化，以便于填充操作。防腐管要待沥青玛蹄脂冷却固化方可移动。
1.7 铝热焊点缺陷处理
如果钢管母材处的铝热焊点不合格，则应换一个位置重新焊接，与原位置至少错开75mm，原焊接区域应进行清理、防腐，注意不要造成钢管母材壁厚减薄或损伤。
2 质量控制
2.1 焊工资格及焊接工艺评定
2.2 阳极尺寸、外观检验。应对阳极尺寸偏差、内表面涂层厚度、标识、外观等进行检验，所有的检验结果均应记录。
2.3 阳极安装位置检验。阳极应安装在管子中间，阳极芯相互吻合，阳极排列整齐，与管子贴合无缝，但不得损坏防腐层。
2.4 阳极芯焊接检验。焊接前，阳极芯表面应进行打磨除锈并露出金属光泽，并避免污染；阳极金属芯采用连续三面角焊的方法焊接，焊缝长度应满足工艺要求，焊缝表面平整并与母材平滑过度，无咬边、咬肉、焊渣等；所有焊缝应按AWS D1.1表6.1中规定的要求进行100%目检。
2.5 导线连接检验与测试。铝热焊点区域要进行100%目检，连线电阻应采用低电阻测试仪进行检测，电阻值要小于0.1；用1公斤铁锤对焊点表面进行一次90度锤击，焊点应无翘裂。
2.6 焊接区防腐检验。焊接区域防腐前，应打磨，并露出金属底色，不应有任何浮锈；量测导线焊接区域防腐处理后的涂层厚度，确保达到规定要求。
2.7 阳极间隙填充检验。阳极间隙填充完毕，应进行外观检验，填充物外观应平整无明显接茬，阳极表面应无污染。
3 常见质量问题及预防措施
3.1 焊接区防腐层灼伤
原因分析：焊接时焊接区域未用绝热材料遮蔽。预防措施：焊接时，可采用3～6mm厚石棉布/板等绝热材料对焊接区域防腐层进行遮蔽，以防焊渣飞溅灼伤管面防腐层。
3.2 管面铝热焊点施工后，导线够不到阳极芯
原因分析：阳极芯铝热焊点之间尺寸量测有误，导线下料长度不足。
预防措施：认真量测阳极芯铝热焊点之间的距离，导线下料长度应略长于焊点距离，并应考虑弯折的实际需要。
3.3 铝热焊点不牢
3.4 铝热焊点出现在钢管焊缝区域
原因分析：焊接前未检查钢管焊缝位置，盲目进行焊接操作。
预防措施：焊接前认真检查钢管焊缝位置，将焊缝位于时钟的6点或12点位置，这样可使钢管上的铝热焊焊点位置与焊缝位置成90°角，确保与焊缝位置有效错开。
3.5 阳极间隙填充物脱落
原因分析：1）沥青玛蹄脂温度低，粘聚性差；2）阳极间隙填充的沥青玛蹄脂未捣实，接茬分层；3）移动防腐管时，沥青玛蹄脂未冷却固化，受振动而脱落。
预防措施：沥青玛蹄脂使用前要加热，使其软化，获得较好的粘聚性；阳极间隙分层填充沥青玛蹄脂并捣实；待沥青玛蹄脂冷却固化方可移动防腐管。
3.6 阳极表面污染
原因分析：阳极间隙填充沥青玛蹄脂时未对阳极外表进行遮盖，滴落的沥青玛蹄脂或操作工具对阳极外表造成了污染。
预防措施：阳极间隙填充沥青玛蹄脂前，事先对阳极外表进行遮盖；填充过程中尽量避免沥青玛蹄脂滴落，避免操作工具接触阳极外表。
4 结语
本文仅以三层聚乙烯（3LPE）防腐管安装手镯式阳极为例，对阳极安装工艺、质量控制、常见质量问题及预防措施进行了简要的总结。但，不同工程项目可能会提出不同的技术要求，阳极安装方式、方法也可能不尽相同，本文所述内容仅供参考，海洋管道阳极安装技术还需要更多实际工程经验的积累，以趋不断完善。另，建议新项目开工前，结合作业范围及特点，组织开展全员参与的质量隐患点辩识活动，认真分析生产及检验的各个环节，找出潜在的质量隐患点，并制定相应预防措施、确立责任人，以确保阳极安装质量更好的满足工程项目需要。
参考文献：
[1]AWS D1.1-2010，Structural Welding Code for Steel.
[2]DNV RP B 401-2010，Cathodic Protection Design.
[3]BS 4515-1： 2009，Specification for welding of steel pipelines on land and offshore Part 1： Carbon and carbon manganese steel pipelines.
[4]王闯、庞云楼、李博等，牺牲阳极材料选择与安装技术，管道技术与设备，2009年，第1期.
作者简介：
吴文通（1974-），男，河北霸州人，工学学士，1998年河北理工学院建筑工程专业毕业，高级工程师，技术研发部主任，现从事海洋管道工程相关技术研究工作。