CN109868480A - 一种埋地管道阴极保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种埋地管道阴极保护系统，采用牺牲阳极的阴极保护方法，设置的输水管、导流体和辐射管可以将地面上的水源输送到埋地管道和牺牲阳极的周围，同时由于辐射管以导流体为中心想四周辐射设置，并且在辐射管上设置有多个出水口，可以使得地面上传输的水源输送到牺牲阳极以及埋地管道周围土壤的各个位置处，使牺牲阳极和埋地管道周围的土壤保持湿润，从而牺牲阳极上的电子可以有效转移到埋地管道上，使埋地管道成为阴极，从而防止埋地管道被腐蚀，延长埋地管道的使用寿命。

Description

一种埋地管道阴极保护系统

技术领域

本发明涉及管道防腐技术领域，特别涉及一种埋地管道阴极保护系统。

背景技术

阴极保护是电化学保护技术的一种，其原理是向被保护体表面施加一个外加电流，使被保护体成为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，避免或减弱腐蚀的发生，阴极保护包括外加电流阴极保护和牺牲阳极保护两种，外加电流阴极保护是指通过外加直流电源以及辅助阳极，给被保护体补充大量的电子，使被保护体整体处于电子过剩的状态，从而难以被腐蚀；而牺牲阳极保护是指将容易失去电子的金属与被保护体连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护体上去，使整个被保护体成为阴极，从而难以被腐蚀。

而无论是外加电流阴极保护还是牺牲阳极保护，都需要保证被保护体周围具有导电介质，例如对于埋地管而言，需要保证埋地管周围的土壤较为潮湿，才可以保证电子的有效转移，但是在管道的铺设过程中，无法保证管道每一处周围的土壤都是潮湿的，并且随着时间的推移，土壤的湿度也会发生变化，导致管道出现不同程度的腐蚀，从而影响到管道的正常使用，减少管道使用寿命。

发明内容

鉴以此，本发明提出一种埋地管道阴极保护系统，可以保持管道周围土壤的湿润，从而保证电子可以进行有效转移，防止埋地管被腐蚀，延长管道的使用寿命。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种埋地管道阴极保护系统，包括埋设在埋地管周围的牺牲阳极、用于电连接牺牲阳极以及埋地管外表面的电缆以及用于使埋地管周围土壤保持湿润的保湿装置，所述保湿装置包括用于连接外部水源的输水管、用于将水输送到埋地管周围土壤的辐射管以及导流体，所述输水管、辐射管以及导流体设置在埋地管四周，所述输水管与导流体连通，所述辐射管与导流体连通，并以导流体为中心辐射设置，所述辐射管上设置有若干个用于出水的出水口。

优选的，还包括设置在地面上的储水箱以及用于控制水流入到输水管中的水阀，所述输水管连通到储水箱内部，所述水阀设置在输水管上。

优选的，还包括用于控制水阀开启的控制器，所述控制器设置在地面上，所述控制器与水阀电连接。

优选的，还包括用于采集土壤湿度信息的土壤湿度传感器，所述土壤湿度传感器设置在埋地管以及牺牲阳极附近的土壤内，所述土壤湿度传感器与控制器电连接。

优选的，还包括用于降低牺牲阳极接地电阻的填包料，所述填包料设置在牺牲阳极周围。

优选的，所述填包料由硫酸钙、膨润土和硫酸钠混合而成。

优选的，还包括用于测量牺牲阳极性能参数的测试桩，所述测试桩设置在地面上，并与牺牲阳极电连接。

优选的，所述输水管和导流体的外表面设置有防腐蚀层，所述辐射管的内外表面均设置有防腐蚀层。

优选的，所述电缆由外至内依次设置有隔水层、防腐蚀层、绝缘层以及金属导体。

优选的，所述牺牲阳极采用镁、锌、铝、铬其中一种金属材料制成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种埋地管道阴极保护系统，通过设置的保湿装置，可以将外部的水源输送到埋地管道周围的土壤中，使土壤保持湿润，牺牲阳极和埋地管处于湿润土壤中并电连接，所以牺牲阳极上的电子可以顺利的转移到埋地管上，使埋地管成为阴极，同时由于用于输送水源的管道呈辐射状设置，可以保证土壤中各个部分的湿润程度保持一致，因此可以防止埋地管被腐蚀，延长埋地管道的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种埋地管道阴极保护系统的一个实施例的结构示意图；

图2为本发明的一种埋地管道阴极保护系统的一个实施例的保湿装置的结构示意图；

图3为本发明的一种埋地管道阴极保护系统的一个实施例的智能加水原理图；

图中，1为埋地管道，2为牺牲阳极，3为电缆，41为输水管，42为辐射管，421为出水口，43为导流体，5为储水箱，6为水阀，7为控制器，8为土壤湿度传感器，9为填包料，10为测试桩。

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供一具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。

参见图1-图3，本发明提供的一种埋地管道阴极保护系统，包括埋设在埋地管周围的牺牲阳极2、用于电连接牺牲阳极2以及埋地管外表面的电缆3以及用于使埋地管周围土壤保持湿润的保湿装置，所述保湿装置包括用于连接外部水源的输水管41、用于将水输送到埋地管周围土壤的辐射管42以及导流体43，所述输水管41、辐射管42以及导流体43设置在埋地管四周，所述输水管41与导流体43连通，所述辐射管42与导流体43连通，并以导流体43为中心辐射设置，所述辐射管42上设置有若干个用于出水的出水口421。

本发明的一种埋地管道阴极保护系统，采用的是牺牲阳极2保护法，通过在埋地管道1的周围埋设牺牲阳极2，并将牺牲阳极2与埋地管道1的外壁电连接，由于牺牲阳极2的易失电子特性，牺牲阳极2的电子会通过电缆3传递到埋地管道1上，从而使埋地管道1成为阴极，从而防止腐蚀，延长使用寿命。

而在阴极保护系统中，影响电子转移效果的一个重要因素就是电解质，对于埋地管道1而言，其所埋设的土壤即为电解质，为了保证电子的有效转移，需要确保土壤的湿润程度，若土壤较为干旱，则会影响到电子的转移，从而导致埋地管道1发生腐蚀，影响使用，为此，本实施例通过设置保湿装置，可以将地面上的水源输送到地下，使得埋地管道1周围的土壤保持在湿润状态，从而保证电子的有效转移。

本实施例的保湿装置设置在埋地管道1的周围，可以保证埋地管道1周围土壤的湿润程度一致，为了进一步保证土壤的湿润程度，将保湿装置设置成辐射结构，保湿装置具体包括输水管41、辐射管42和导流体43，输水管41从地面上伸入到地下并与导流体43连通，辐射管42则与导流体43连通，并且辐射管42以导流体43为中心向下辐射设置，从而外部的水源可以通过多个辐射管42输送到土壤中的不同地方，保证埋地管道1周围土壤的各个部分的湿润程度基本一致，从而保证电子可以进行有效的转移。

具体的，在辐射管42的外壁上设置有多个出水口421，水源可以通过辐射管42上的多个出水口421输送到土壤的不同位置，然后通过设置多个保湿装置，使保湿装置唯一埋地管道1的上下左右，从而外部的水源可以输送到埋地管道1周围的土壤中，保证土壤湿润，防止埋地管道1腐蚀，延长埋地管道1的使用寿命，为了节约水资源，可以在埋地管道1的铺设处设置有保水层，防止水分流失。

优选的，还包括设置在地面上的储水箱5以及用于控制水流入到输水管41中的水阀6，所述输水管41连通到储水箱5内部，所述水阀6设置在输水管41上。

为了节约水资源，通过设置水阀6来控制水从储水箱5输送到输水管41中，由于储水箱5设置在地面，而输水管41是从地面延伸到地下的，并且辐射管42均为向下辐射设置的，因此无需设置水泵等动力装置来进行抽水，直接通过重力作用使水从储水箱5流入到输水管41和辐射管42中，水阀6采用电控和人工控制两种方式，可以由工作人员定期开启水阀6进行补水，也可以通过电控的方式进行自动补水。

具体的，在地面上还需要设置有补水装置，用于对储水箱5的水进行补充，可以将储水箱5与自来水管道连通，并设置有补水开关，例如设置水龙头等开关，由工作人员对储水箱5进行定期的补水。

优选的，还包括用于控制水阀6开启的控制器7，所述控制器7设置在地面上，所述控制器7与水阀6电连接。

通过设置控制器7对水阀6进行智能化控制，可以减少人员的使用，减低人员的使用成本，控制器7可以采用市面上在售的STM32F101C8型号的单片机来实现。

优选的，还包括用于采集土壤湿度信息的土壤湿度传感器8，所述土壤湿度传感器8设置在埋地管以及牺牲阳极2附近的土壤内，所述土壤湿度传感器8与控制器7电连接。

为了进一步实现智能化控制，在土壤内设置有土壤湿度传感器8，土壤湿度传感器8采集土壤内的湿度信息，并将湿度信息传递给控制器7，控制器7内部预设有土壤湿度的最小阈值，当控制器7判断土壤湿度小于最小阈值时，控制器7控制水阀6开启，使得储水箱5内的水流入到输水管41中，从而实现自动的出水。

具体的，在地面上可以设置有显示屏，显示屏与控制器7电连接，控制器7可以将土壤湿度信息显示在显示屏上，可以让工作人员了解到土壤的湿度信息，同时在显示屏上还可以设置控制按钮，通过控制按钮来向控制器7发送输水信息，从而控制器7可以控制水阀6开启，实现输水，同时显示屏还可以与补水装置连接，通过显示屏来控制补水装置进行补水。

优选的，还包括用于降低牺牲阳极2接地电阻的填包料9，所述填包料9设置在牺牲阳极2周围。

为了避免牺牲阳极2的输出电流随季节和环境变化而引起的波动和最大程度地降低接地电阻，在牺牲阳极2的周围设置有填包料9，填包料9的作用主要是：改变牺牲阳极2与土壤直接邻接的状态，而变为牺牲阳极2与填包料9邻接的状态，通过选择适当的填包料9组份，可改善牺牲阳极2的界面状态和工作环境；显著降低牺牲阳极2接地电阻和增大牺牲阳极2输出电流；活化牺牲阳极2表面并阻止牺牲阳极2表面形成钝化层，降低牺牲阳极2的极化率；使保护电流更均匀地分布；使牺牲阳极2的工作环境长期保持湿润；使牺牲阳极2本身腐蚀均匀，提高电流效率，延长牺牲阳极2使用寿命，因此对于填包料9的组成选择较为重要，本发明的填包料9采用硫酸钙、膨润土和硫酸钠混合而成，硫酸钙可以阻止牺牲阳极2材料表面形成高电阻的腐蚀产物沉积层，以使阳极材料均匀地溶解消耗，而膨润土通过其特殊的物质结构和性能可以维持牺牲阳极2周围土壤的潮湿和均衡土壤湿度的波动，由此稍稍降低牺牲阳极2周围的土壤电阻率。

优选的，还包括用于测量牺牲阳极2性能参数的测试桩10，所述测试桩10设置在地面上，并与牺牲阳极2电连接。

测试桩10和牺牲阳极2电连接，用于测量牺牲阳极2的性能。

优选的，所述输水管41和导流体43的外表面设置有防腐蚀层，所述辐射管42的内外表面均设置有防腐蚀层。

由于输水管41、导流体43以及辐射管42也是设置在地下的，因此也有必要对它们进行防腐蚀处理，对于输水管41和导流体43而言，仅需要在其外部设置有防腐蚀层即可，而对于辐射管42而言，由于其上设置有出水口421，因此也需要对辐射管42的内部进行防腐蚀处理，具体的防腐蚀层可以通过涂覆或者电镀金属层的方式来得到，例如电镀锌层或者涂覆环氧树脂复合材料涂料来得到防腐蚀层。

具体的，为了进一步的提高输水管41、导流体43以及辐射管42的防腐蚀能力，也可以将牺牲阳极2与输水管41、导流体43以及辐射管42电连接，从而组成第二个阴极保护系统，牺牲阳极2可以使埋地管以及输水管41、导流体43、辐射管42均称为阴极，从而实现防腐蚀功能。

优选的，所述电缆3由外至内依次设置有隔水层、防腐蚀层、绝缘层以及金属导体。

由于电缆3设置在地下，因此有必要对电缆3进行一定的处理，在电缆3的金属导体外部依次设置的隔水层、防腐蚀层以及绝缘层可以实现隔水、防腐蚀以及绝缘。

优选的，所述牺牲阳极2采用镁、锌、铝、铬其中一种金属材料制成。

牺牲阳极2应当是比较容易失去电子的金属，所以一般采用镁、锌、铝、铬等金属来制得。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种埋地管道阴极保护系统，其特征在于，包括埋设在埋地管周围的牺牲阳极、用于电连接牺牲阳极以及埋地管外表面的电缆以及用于使埋地管周围土壤保持湿润的保湿装置，所述保湿装置包括用于连接外部水源的输水管、用于将水输送到埋地管周围土壤的辐射管以及导流体，所述输水管、辐射管以及导流体设置在埋地管四周，所述输水管与导流体连通，所述辐射管与导流体连通，并以导流体为中心辐射设置，所述辐射管上设置有若干个用于出水的出水口。

2.根据权利要求1所述的一种埋地管道阴极保护系统，其特征在于，还包括设置在地面上的储水箱以及用于控制水流入到输水管中的水阀，所述输水管连通到储水箱内部，所述水阀设置在输水管上。

3.根据权利要求2所述的一种埋地管道阴极保护系统，其特征在于，还包括用于控制水阀开启的控制器，所述控制器设置在地面上，所述控制器与水阀电连接。

4.根据权利要求3所述的一种埋地管道阴极保护系统，其特征在于，还包括用于采集土壤湿度信息的土壤湿度传感器，所述土壤湿度传感器设置在埋地管以及牺牲阳极附近的土壤内，所述土壤湿度传感器与控制器电连接。

5.根据权利要求1所述的一种埋地管道阴极保护系统，其特征在于，还包括用于降低牺牲阳极接地电阻的填包料，所述填包料设置在牺牲阳极周围。

6.根据权利要求5所述的一种埋地管道阴极保护系统，其特征在于，所述填包料由硫酸钙、膨润土和硫酸钠混合而成。

7.根据权利要求1所述的一种埋地管道阴极保护系统，其特征在于，还包括用于测量牺牲阳极性能参数的测试桩，所述测试桩设置在地面上，并与牺牲阳极电连接。

8.根据权利要求1所述的一种埋地管道阴极保护系统，其特征在于，所述输水管和导流体的外表面设置有防腐蚀层，所述辐射管的内外表面均设置有防腐蚀层。

9.根据权利要求1所述的一种埋地管道阴极保护系统，其特征在于，所述电缆由外至内依次设置有隔水层、防腐蚀层、绝缘层以及金属导体。

10.根据权利要求1所述的一种埋地管道阴极保护系统，其特征在于，所述牺牲阳极采用镁、锌、铝、铬其中一种金属材料制成。