一种锌阳极材料和油套管导电连接方式的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种锌阳极材料和油套管导电连接方式，包括油套管和设于油套管外表面的锌阳极，所述锌阳极周向覆盖油套管外表面，所述锌阳极和油套管的接触面均为导电界面。导电连接方式由常见的点连接变成了面连接，实现了最大化的电导通，解决了锌阳极局部腐蚀导致的导电连接失效问题，确保锌阳极充分发挥作用；同时锌阳极和油套管无缝紧密导电连接，阳极提供稳定持续保护电流，有效减少阳极材料不均匀腐蚀、缝隙腐蚀造成的阳极失效现象，显著延长阳极使用寿命。
【专利说明】
一种锌阳极材料和油套管导电连接方式
技术领域
[0001]本实用新型属于油气田腐蚀与防护技术领域，具体涉及一种锌阳极材料和油套管导电连接方式。
【背景技术】
[0002]在油田开发过程中，油套管长期受到地层水的侵蚀，由于地层水具有高矿化度、硫化氢、溶解氧、二氧化碳、硫酸盐还原菌等腐蚀因素，在温度、压力、流速和交变应力等因素的复合作用下，会使油套管外壁腐蚀严重。
[0003]目前世界上有超过100万Km的油气干线管道投入运行，为保证管道的外防护效果，广泛采用了外防腐层加阴极保护技术，并成为国际普遍认可和执行的技术要求和标准。为保障油气管道长寿命、安全服役，加强对在役管道的外防腐层和阴极保护效果的评价意义重大。阴极保护是一种防止管材腐蚀的有效防护方法，国内外关于此技术的专利较多，但普遍存在导电连接点少、易脱落、易失效等现象。
[0004]实用新型专利(CN201713578 U)、实用新型专利(CN201686745 U)、实用新型专利(CN201738008 U)、实用新型专利(CN202492582 U)、实用新型专利(CN202482437 U)等专利均是将阳极材料预先铸造成型，并通过各种连接方式将阳极材料和油套管外表面紧密连接。但由于连接点较少，无法为被保护金属提供稳定的保护电流。
[0005]实用新型专利(CN201704408U)公开了一种套管防腐多点连接的牺牲阳极装置。该装置主要由牺牲阳极、圆钢、套管卡子和丝帽组成，保证了空心圆柱体牺牲阳极的牢固，增加了阳极各部分的电导通。该专利中，虽然增加了阳极同套管的联通，但仍然存在提前失效等问题。
[0006]油套管由于制作工艺等原因，为不规整的空心圆柱体，尤其是外径各点不尽相同。因此，根据套管外径尺寸预铸成型的阳极材料无法和油套管外壁紧密无缝连接。地层水侵入时，会进入缝隙并产生缝隙腐蚀，进而导致阳极和油套管接触不良而失效，甚至脱落造成卡堵事故。
【发明内容】
[0007]本实用新型的目的是克服现有技术中的上述问题，提供稳定持续保护电流，有效减少阳极材料不均匀腐蚀、缝隙腐蚀造成的阳极失效现象，显著延长阳极使用寿命。
[0008]为此，本实用新型提供了一种锌阳极材料和油套管导电连接方式，包括油套管和设于油套管外表面的锌阳极，所述锌阳极周向覆盖油套管外表面，所述锌阳极和油套管的接触面均为导电界面。
[0009]所述锌阳极通过浇铸周向覆盖在油套管外表面。
[0010]所述锌阳极材料为锌铝镉系。
[0011 ]本实用新型的有益效果是:
[0012]本实用新型提供的这种锌阳极材料和油套管导电连接方式，将锌阳极熔化后，直接铸造于油套管表面。通过此方案，导电连接方式由常见的点连接变成了面连接，实现了最大化的电导通，解决了锌阳极局部腐蚀导致的导电连接失效问题，确保锌阳极充分发挥作用；同时锌阳极和油套管无缝紧密导电连接，阳极提供稳定持续保护电流，有效减少阳极材料不均匀腐蚀、缝隙腐蚀造成的阳极失效现象，显著延长阳极使用寿命。
[0013]下面将结合附图做进一步详细说明。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的结构不意图；
[0015]图2是采用近参比法对模拟地层水环境中的本发明油套管外壁保护电位随阳极短节的距离变化关系曲线。
[0016]图中:1、油套管预铸部位;2、金属模具。
【具体实施方式】
[0017]实施例1:
[0018]本实施例提供了一种如图1所示的锌阳极材料和油套管导电连接方式，包括油套管和设于油套管外表面的锌阳极，所述锌阳极周向覆盖油套管外表面，所述锌阳极和油套管的接触面均为导电界面。
[0019]本实施例提供的这种锌阳极材料和油套管导电连接方式，锌阳极直接铸造于油套管表面，锌阳极内壁和油套管外壁直接导电连接，锌阳极和油套管的接触面均为导电界面。导电连接方式由常见的点连接变成了面连接，实现了最大化的电导通，解决了锌阳极局部腐蚀导致的导电连接失效问题，确保锌阳极充分发挥作用。
[0020]实施例2:
[0021]锌阳极通过浇铸周向覆盖在油套管外表面，本实施例提供了锌阳极材料和油套管导电连接方式的加工方法，包括以下步骤:
[0022](I)对油套管预铸部位I表面进行预处理。将油套管外壁附着的黑色防腐漆、氧化层通过角磨机去除，露出套管钢材本体。
[0023](2)将带有自动温度控制系统的环形电加热套固定于油套管预铸部位I，设置停止加热温度为200°C，接通电源，套管外表面温度加热至设定温度后，停止加热，电加热套处于保温状态，保温时间30分钟。使用红外测温枪同时测试油套管预铸部位I表面温度，温度范围控制200 cC ±20 Γ。
[0024](3)使用液化气火焰枪将金属模具2均匀加热，使用红外测温枪测试模具表面温度，温度范围控制120 °C ± 20 °C。
[0025](4)将金属模具2加热至120°C ±20°C时，清理金属模具2的腔体、浇口和冒口，至内表面无杂物。将脱模剂均匀喷涂于内表面，无流挂、厚度均一。喷涂过程中，持续使用液化气火焰枪烘烤，至表面固化。
[0026](5)喷涂脱模剂后，使用液化气火焰枪继续加热金属模具2，温度至200°C±20°C后，将金属模具2固定于油套管预铸部位I。
[0027](6)将锌阳极放入电阻炉中，在表面轻轻撒一层木炭粉以防止金属氧化和减少烧损，加热至锌阳极在坩祸里充分熔化。
[0028](7)将熔化的锌阳极熔体盛入浇包，使用金属测温仪测定温度，直至熔体温度达到550°C ±20°C时，快速倒入金属模具2的浇口内，直至冒口处有熔体冒出时停止浇铸。
[0029](8)浇口、冒口熔体基本冷凝固化，冷却时间为5?10分钟，方可进行去模脱型。
[0030]实施例3:
[0031 ]建立模拟地层水腐蚀环境，对锌阳极材料和油套管的导电连接方式进行评价。
[0032]地层水环境:
[0033]地层模拟水水质数据如下:密度:1.02?1.19g/ml、pH值:6、HC03—:150mg/L、Cl—: 17X 14 mg/L、SO42—: 1500mg/L、Ca2+: 2.3 X 104mg/L、Mg2+: 3000mg/L、总矿化度:28 X 104mg/L。
[0034]采用近参比法对模拟地层水环境中的套管外壁保护电位进行测量，该试验自2013年12月25开始，2014年10月13日结束最后一组数据测量，期间间隔约15天进行一次数据测量。
[0035]根据地层水腐蚀环境模拟试验数据制作出套管外壁测试粧保护电位随阳极短节的距离变化关系曲线，如图2所示，采用本发明锌阳极材料和油套管的导电连接方式，保护电位均小于_0.85V(CSE)。
[0036]综上所述，本发明提供的这种锌阳极材料和油套管导电连接方式及加工方法，将锌阳极熔化后，直接铸造于油套管表面。通过此方案，导电连接方式由常见的点连接变成了面连接，实现了最大化的电导通，解决了锌阳极局部腐蚀导致的导电连接失效问题，确保锌阳极充分发挥作用；同时锌阳极和油套管无缝紧密导电连接，阳极提供稳定持续保护电流，有效减少阳极材料不均匀腐蚀、缝隙腐蚀造成的阳极失效现象，显著延长阳极使用寿命。
[0037]以上实施例中锌阳极材料为锌铝镉系，各组分质量分数符合GB4950-2002，铝0.3-
0.6,0.05-0.12,其余为锌。本实施例没有详细叙述的方法属本行业的公知常识，这里不一一叙述。
[0038]以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种锌阳极材料和油套管导电连接方式，其特征在于:包括油套管和设于油套管外表面的锌阳极，所述锌阳极周向覆盖油套管外表面，所述锌阳极和油套管的接触面均为导电界面。2.根据权利要求1所述的一种锌阳极材料和油套管导电连接方式，其特征在于:所述锌阳极通过浇铸周向覆盖在油套管外表面。3.根据权利要求1所述的一种锌阳极材料和油套管导电连接方式，其特征在于:所述锌阳极材料为锌铝镉系。
【文档编号】C23F13/16GK205576285SQ201620248439
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】陈在君, 张新发, 陈小荣, 郭亮, 王玉, 吴保玉
【申请人】中国石油集团川庆钻探工程有限公司工程技术研究院