CN112195473B - 管道内壁用通电保护装置、施工方法及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道内壁用通电保护装置、施工方法及加工方法。管道内壁用通电保护装置，包括：恒电位仪、参比电极、阴极线、零阴线和线状阳极组件；所述线状阳极组件包括阳极电缆和多个阳极模组，所述阳极电缆上设置有多个环形切口，所述阳极模组包括镶嵌导电件、阳极管和绝缘管，所述镶嵌导电件设置在所述环形切口中并与所述阳极电缆的芯体接触电连接，所述阳极管套在所述阳极电缆的外部，所述镶嵌导电件位于所述阳极管中并与所述阳极管接触电连接，所述绝缘管套在所述阳极管的外部，所述绝缘管上开设有若干通孔，所述阳极电缆的芯体与所述电源输出端口连接。实现满足对已铺设的管道进行电流防腐蚀处理，以提高防腐效果。

Description

管道内壁用通电保护装置、施工方法及加工方法

技术领域

本发明涉及防腐技术领域，尤其涉及一种管道内壁用通电保护装置、施工方法及加工方法。

背景技术

目前，对于老厂区地下布设好的循环管道，在建设时，通常在管道的内壁设置防腐层。但是随着使用年限的增加，管道内壁上的防腐层会逐渐脱落，进而出现管道内壁出现锈蚀。

而随着电流防腐蚀技术的不断发展，由于使用通电装置进行阴极保护防腐，保护后的管道寿命可以大大延长，而且效果可监控，可调节。但因为目前通电装置上用的辅助阳极，通常都是成点状的，安装时是在管道上开孔，在管外焊接安装法兰，辅助阳极是管外安装，阳极探入管内的安装方式，这种方式也只适合建设阶段的应用，并不适合厂区地下布设好的循环管道所使用。

鉴于此，如何设计一种能够针对已铺设的管道进行电流防腐蚀处理，以提高防腐效果的技术是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种管道内壁用通电保护装置、施工方法及加工方法，实现满足对已铺设的管道进行电流防腐蚀处理，以提高防腐效果。

本发明提供的技术方案是，一种管道内壁用通电保护装置，包括：恒电位仪、参比电极、阴极线、零阴线和线状阳极组件；所述恒电位仪具有电源输出端口、检测端口、阴极端口和零阴端口，所述参比电极与所述检测端口连接，所述阴极线与所述阴极端口连接，所述零阴线与所述零阴端口连接；

所述线状阳极组件包括阳极电缆和多个阳极模组，所述阳极电缆上设置有多个环形切口，所述阳极模组包括镶嵌导电件、阳极管和绝缘管，所述镶嵌导电件设置在所述环形切口中并与所述阳极电缆的芯体接触电连接，所述阳极管套在所述阳极电缆的外部，所述镶嵌导电件位于所述阳极管中并与所述阳极管接触电连接，所述绝缘管套在所述阳极管的外部，所述绝缘管上开设有若干通孔，所述阳极电缆的芯体与所述电源输出端口连接。

进一步的，所述镶嵌导电件的一侧设置有缺口，所述阳极电缆的芯体卡在所述缺口中，所述缺口中形成焊接部。

进一步的，所述阳极管与所述阳极电缆之间填充有绝缘材料，所述绝缘材料密封住所述环形切口。

进一步的，所述阳极模组还包括两个绝缘堵头，所述绝缘堵头开设有插孔，所述阳极电缆穿过所述插孔，所述绝缘堵头连接在所述绝缘管的对应管口上。

进一步的，所述绝缘堵头的外周形成有环形凹槽。

进一步的，还包括第一安装座和第二安装座；其中，所述第一安装座和所述第二安装座分别用于固定安装在管道内壁。

本发明提供一种上述管道内壁用通电保护装置的施工方法，包括：将阴极线和零阴线连接在待保护管道上，并将参比电极贯穿插入到待保护管道中；将阳极电缆铺设在待保护管道的内壁上，并将阳极模组固定在待保护管道的内壁上。

进一步的，还包括：计算阳极模组的数量和间距，具体包括：

步骤1、根据公式I=is×S，计算出待保护管道的工程面积；其中，I为待保护管道所需的设定电流，S是待保护管道的工程面积，is是设定的保护电流密度；

步骤2、根据公式L=(1/2)×〔(2△u×d)/(η×is×ρ)〕^1/2，计算出相邻两个阳极模组的中心的间距；其中，d是待保护管道的直径，△u是待保护管道内的管线电压降，η设计余量系数，ρ为待保护管道内流动介质的电阻率，L为相邻两个阳极模组的中心的间距；

步骤3、根据公式N= L^*/2L，计算出阳极模组的数量；其中，N是阳极模组的数量，L^*是待保护管道的总长度；

步骤4、根据公式I₁=i₁×S₁，且满足公式N×I₁>I，计算出阳极模组的裸露面积；其中，i₁是阳极模组的设定工作电流，S₁是阳极模组的裸露面积。

本发明提供一种线状阳极组件的加工方法，所述线状阳极组件包括阳极电缆和多个阳极模组，所述阳极模组包括镶嵌导电件、阳极管和绝缘管；具体加工方法包括：

步骤1、在一整根阳极电缆上，间隔剥离阳极电缆的外皮以露出阳极电缆的芯体；

步骤2、将镶嵌导电件焊接在阳极电缆所露出的芯体上；

步骤3、在阳极电缆上套设阳极管，使得阳极管套在镶嵌导电件的外部，通过挤压阳极管以使得阳极管与镶嵌导电件接触导电连接；

步骤4、在阳极管的两端灌入环氧树脂以完成防水密封处理；

步骤5、在阳极电缆上套设绝缘管，以使得绝缘管套在阳极管的外部。

进一步的，所述线状阳极组件还包括两个绝缘堵头，绝缘堵头开设有插孔；

所述加工方法还包括：

步骤6、在阳极电缆上套设绝缘堵头，绝缘堵头连接到绝缘管的对应管口，并将阳极管夹在两个绝缘堵头之间；

步骤7、向绝缘堵头与阳极电缆的间隙中灌入环氧树脂以完成防水密封处理。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：通过在阳极电缆上剥皮露出芯体来安装镶嵌导电件和阳极管，以使得在同一根阳极电缆上形成多段间隔布置的阳极模组，进而满足长距离管道内壁的防腐蚀要求；而在施工时，则仅需要在管道的侧壁开设安装口，将阳极电缆经由该安装口伸入到管道内并沿着管道的延伸方向布置，进而满足已铺设管道的电流防腐蚀处理，以提高防腐效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为本发明管道内壁用通电保护装置的使用状态参考图；

图2为本发明管道内壁用通电保护装置的局部使用状态参考图之一；

图3为本发明管道内壁用通电保护装置的局部使用状态参考图之二；

图4为本发明管道内壁用通电保护装置的加工图之一；

图5为本发明管道内壁用通电保护装置的加工图之二；

图6为本发明管道内壁用通电保护装置的加工图之三；

图7为本发明管道内壁用通电保护装置的加工图之四。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一，如图1-图7所示，本发明提供一种管道内壁用通电保护装置，包括：恒电位仪100、参比电极200、阴极线300、零阴线400和线状阳极组件500；恒电位仪具有电源输出端口、检测端口、阴极端口和零阴端口，参比电极200与所述检测端口连接，阴极线300与所述阴极端口连接，零阴线400与所述零阴端口连接；

线状阳极组件500包括阳极电缆1和多个阳极模组2，阳极电缆1上设置有多个环形切口11，阳极模组2包括镶嵌导电件21、阳极管22和绝缘管23，镶嵌导电件21设置在环形切口11中并与阳极电缆1的芯体10接触电连接，阳极管22套在阳极电缆1的外部，镶嵌导电件21位于阳极管22中并与阳极管22接触电连接，绝缘管23套在阳极管22的外部，绝缘管23上开设有若干通孔231，阳极电缆1的芯体与所述电源输出端口连接。

具体而言，对于已经铺设在地面以下的管道而言，由于其长度较长，则需要在管道内间隔一定的距离配置电流防腐蚀用阳极，以满足管道内壁的电流防腐蚀要求。而相比于常规技术中，在管道铺设前在外部布设电流防腐蚀用阳极，则通过在管道外部间隔一定距离固定阳极，并通过电缆依次连接实现供电。而为了在已埋在地面下方的管道而言，在安装时，仅能在管道内部布置，为此，则需要最大限度的减少管道内部的施工步骤。为此，则采用在一根阳极电缆1上采用开设环形切口11的方式来放置镶嵌导电件21，以通过镶嵌导电件21实现阳极管22与阳极电缆1的芯体电连接，而阳极管22外部再套设具有通孔231的绝缘管23，最终形成阳极模组2以对周围的管道内壁进行电流防腐蚀保护。

由于多个阳极模组2均一体形成在同一根阳极电缆1上，这样，在实际施工时，则仅需要牵引阳极电缆1在管道内布线即可，而无需在管道内进行阳极模组2之间的连接。并且，由于在同一根阳极电缆1上形成阳极模组2，形成以整体结构，在管道内液体流动过程中，提高了线状阳极组件500的耐冲刷、耐磨的性能，减小电缆机械破坏隐患的发生，更有利于提高使用可靠性。

进一步的，为了方便可靠的将镶嵌导电件21固定连接在阳极电缆1上，并实现两者之间可靠的电连接。则在镶嵌导电件21的一侧设置有缺口（未标记），阳极电缆1的芯体卡在所述缺口中，所述缺口中形成焊接部（未标记）。具体的，在实际组装线状阳极组件500的过程中，在对阳极电缆1进线剥皮处理，以形成环形切口11后，镶嵌导电件21则通过缺口卡在环形切口11中暴露的芯体上，然后，通过焊接的方式将缺口焊接形成焊接层，以使得阳极电缆1的芯体与镶嵌导电件21更加牢固可靠的连接在一起，且具有良好的导电性。

其中，对于恒电位仪100与参比电极200、阴极线300、零阴线400和线状阳极组件500之间则通过线缆进行连接，或者，恒电位仪100配置有接线箱101，而参比电极200、阴极线300、零阴线400和线状阳极组件500分别通过线缆与接线箱101连接，在此不做限制和赘述。

其中，为了提高使用可靠性，阳极管22与阳极电缆1之间填充有绝缘材料24，绝缘材料24密封住环形切口11。具体的，为了提高阳极电缆1芯体的使用可靠性，则通过在阳极管22中填充绝缘材料24，以使得环形切口11被绝缘材料24密封包裹住。在使用时，管道内流动的液体被绝缘材料24阻挡在阳极管22的外部，进而可以有效的避免因液体对阳极电缆1的芯体造成腐蚀，而出现在环形切口11处发生断裂，提高了线状阳极组件500的使用寿命。其中，对于绝缘材料24的具体材料成分，则可以采用环氧树脂等常规的材料。

又进一步的，阳极模组2还包括两个绝缘堵头25，绝缘堵头25开设有插孔（未标记），阳极电缆1穿过所述插孔，绝缘堵头25连接在绝缘管23的对应管口上。

具体的，为了使得绝缘管23更加牢固可靠的安装在阳极管22的外部，则可以通过在绝缘管23的两端部分别布置绝缘堵头25，其中，绝缘堵头25能够将阳极管22夹紧，然后，绝缘堵头25可以通过螺纹连接的方式固定安装在绝缘管23的对应端部，以使得绝缘管23与阳极管22牢固可靠的组装在一起。

而在实际安装过程中，为了方便的将阳极模组2固定在管道的内壁上，则可以在绝缘堵头25的外周形成有环形凹槽251。具体的，阳极模组2在固定在管道内壁的过程中，可以通过卡箍31的方式卡在环形凹槽251中，以通过卡箍将阳极模组2固定安装在管道的内壁。在实际安装时，对于阳极模组2而言，线状阳极组件500还包括第一安装座3，所述第一安装座则焊接在管道的内壁，然后，通过卡箍31固定安装在所述第一安装座上。

优选地，由于管道的长度较长，并且采用同一根阳极电缆1来组装阳极模组2，则需要对延伸的阳极电缆1也在管道内进行固定。为此，线状阳极组件500还包括第二安装座4；所述第二安装座同样的也焊接在在管道内壁，而阳极电缆1也可以采用卡箍41的方式固定在对应的第二安装座4上。

实施例二，基于上述管道内壁用通电保护装置实施例，其具体的施工方法，包括：

将阴极线和零阴线连接在待保护管道上，并将参比电极贯穿插入到待保护管道中；将阳极电缆铺设在待保护管道的内壁上，并将阳极模组固定在待保护管道的内壁上。

具体的，在实际施工时，对于掩埋的管道，阴极线和零阴线可以通过接线柱直接连接在管道的外壁上，而对于参比电极则通过开孔密封插入到管道内。同时，还需要在管道的管壁上开走线孔，以用于供阳极电缆贯穿布线。走线孔的尺寸要大于阳极模组的尺寸，操作人员在管道内将阳极电缆沿着管道的内壁布置延伸。而对于阳极模组而言，则通过在管道的内壁上焊接第一安装座，以将阳极模组固定安装在第一安装座上，同时，在两个阳极模组之间，间隔一定的距离焊接第二安装座，以通过第二安装座来对阳极电缆进行固定。

这样，在实际施工时，仅需要在管道内部焊接安装座并固定阳极模组和阳极电缆，而无需在管道内进行接线，有效的简化了操作难度，并解决了已铺设管道内实现电流防腐蚀保护的技术问题。

进一步的，在施工时，还需要实现根据管道的特性来计算出阳极模组的数量和间距，以获得有效的电流防腐蚀保护效果。计算阳极模组的数量和间距，具体包括：

步骤1、根据公式I=is×S，计算出待保护管道的工程面积；其中，I为待保护管道所需的设定电流，S是待保护管道的工程面积，is是设定的保护电流密度；

步骤2、根据公式L=(1/2)×〔(2△u×d)/(η×is×ρ)〕^1/2，计算出相邻两个阳极模组的中心的间距；其中，d是待保护管道的直径，△u是待保护管道内的管线电压降，η设计余量系数，ρ为待保护管道内流动介质的电阻率，L为相邻两个阳极模组的中心的间距；

步骤3、根据公式N= L^*/2L，计算出阳极模组的数量；其中，N是阳极模组的数量，L^*是待保护管道的总长度；

步骤4、根据公式I₁=i₁×S₁，且满足公式N×I₁>I，计算出阳极模组的裸露面积；其中，i₁是阳极模组的设定工作电流，S₁是阳极模组的裸露面积。

具体的，采用上述方法计算出阳极模组的数量和间距，在通电进行电流防腐蚀保护时，多个阳极模组产生的电流将大于管道所需要的保护电流值，进而确保管道能够获得足够的电流进行电流防腐蚀处理。另外，根据管道的长度计算出阳极模组的间距，可以确保管道内能够获得均匀的电流防腐蚀保护，避免出现因阳极模组分布不均而出现局部电流防腐蚀效果不佳的现象发生。

实施例三，本发明提供一种线状阳极组件的加工方法，线状阳极组件包括阳极电缆和多个阳极模组，阳极模组包括镶嵌导电件、阳极管和绝缘管；具体加工方法包括：

步骤1、在一整根阳极电缆上，间隔剥离阳极电缆的外皮以露出阳极电缆的芯体。

步骤2、将镶嵌导电件焊接在阳极电缆所露出的芯体上；

步骤3、在阳极电缆上套设阳极管，使得阳极管套在镶嵌导电件的外部，通过挤压阳极管以使得阳极管与镶嵌导电件接触导电连接；

步骤4、在阳极管的两端灌入环氧树脂以完成防水密封处理；

步骤5、在阳极电缆上套设绝缘管，以使得绝缘管套在阳极管的外部。

具体的，对于线状阳极组件而言，其采用一整根阳极电缆，为了提高使用可靠性，则阳极电缆可以采用金属网状铠甲电缆，以提高整体的结构强度。而在加工过程中，如图4所示，则根据阳极模组的数量和间距，在阳极电缆上间隔设定的距离切割出环形切口以暴露出芯体。然后，如图5所示，将镶嵌导电件焊接在芯体上，如图6所示，在镶嵌导电件的外部套设阳极管，阳极管可以采用机械挤压的方式固定在镶嵌导电件上，以实现两者的预装并实现可靠的导电连接。如图7所示，再将绝缘管套在阳极管外，以对阳极管进行保护，并同时通过环氧树脂灌注实现保护和更有效的连接。

其中，线状阳极组件还包括两个绝缘堵头，绝缘堵头开设有插孔；所述加工方法还包括：

步骤6、在阳极电缆上套设绝缘堵头，绝缘堵头连接到绝缘管的对应管口，并将阳极管夹在两个绝缘堵头之间；

步骤7、向绝缘堵头与阳极电缆的间隙中灌入环氧树脂以完成防水密封处理。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：通过在阳极电缆上剥皮露出芯体来安装镶嵌导电件和阳极管，以使得在同一根阳极电缆上形成多段间隔布置的阳极模组，进而满足长距离管道内壁的防腐蚀要求；而在施工时，则仅需要在管道的侧壁开设安装口，将阳极电缆经由该安装口伸入到管道内并沿着管道的延伸方向布置，进而满足已铺设管道的电流防腐蚀处理，以提高防腐效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种管道内壁用通电保护装置，其特征在于，包括：恒电位仪、参比电极、阴极线、零阴线和线状阳极组件；所述恒电位仪具有电源输出端口、检测端口、阴极端口和零阴端口，所述参比电极与所述检测端口连接，所述阴极线与所述阴极端口连接，所述零阴线与所述零阴端口连接；

所述线状阳极组件包括阳极电缆和多个阳极模组，所述阳极电缆上设置有多个环形切口，所述阳极模组包括镶嵌导电件、阳极管和绝缘管，所述镶嵌导电件设置在所述环形切口中并与所述阳极电缆的芯体接触电连接，所述阳极管套在所述阳极电缆的外部，所述镶嵌导电件位于所述阳极管中并与所述阳极管接触电连接，所述绝缘管套在所述阳极管的外部，所述绝缘管上开设有若干通孔，所述阳极电缆的芯体与所述电源输出端口连接；

其中，所述阳极管与所述阳极电缆之间填充有绝缘材料，所述绝缘材料密封住所述环形切口，所述环形切口被所述绝缘材料密封包裹住，所述绝缘材料为环氧树脂；

另外，所述阳极模组还包括两个绝缘堵头，所述绝缘堵头开设有插孔，所述阳极电缆穿过所述插孔，所述绝缘堵头连接在所述绝缘管的对应管口上，两个所述绝缘堵头夹紧所述阳极管。

2.根据权利要求1所述的管道内壁用通电保护装置，其特征在于，所述镶嵌导电件的一侧设置有缺口，所述阳极电缆的芯体卡在所述缺口中，所述缺口中形成焊接部。

3.根据权利要求1所述的管道内壁用通电保护装置，其特征在于，所述绝缘堵头的外周形成有环形凹槽。

4.根据权利要求1-3任一项所述的管道内壁用通电保护装置，其特征在于，还包括第一安装座和第二安装座；其中，所述第一安装座和所述第二安装座分别用于固定安装在管道内壁。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的管道内壁用通电保护装置的施工方法，其特征在于，包括：将阴极线和零阴线连接在待保护管道上，并将参比电极贯穿插入到待保护管道中；将阳极电缆铺设在待保护管道的内壁上，并将阳极模组固定在待保护管道的内壁上。

6.根据权利要求5所述的管道内壁用通电保护装置的施工方法，其特征在于，还包括：计算阳极模组的数量和间距，具体包括：

步骤1、根据公式I=is×S，计算出待保护管道的工程面积；其中，I为待保护管道所需的设定电流，S是待保护管道的工程面积，is是设定的保护电流密度；

步骤2、根据公式L=(1/2)×〔(2△u×d)/(η×is×ρ)〕^1/2，计算出相邻两个阳极模组的中心的间距；其中，d是待保护管道的直径，△u是待保护管道内的管线电压降，η设计余量系数，ρ为待保护管道内流动介质的电阻率，L为相邻两个阳极模组的中心的间距；

步骤3、根据公式N= L^*/2L，计算出阳极模组的数量；其中，N是阳极模组的数量，L^*是待保护管道的总长度；

步骤4、根据公式I₁=i₁×S₁，且满足公式N×I₁>I，计算出阳极模组的裸露面积；其中，i₁是阳极模组的设定工作电流，S₁是阳极模组的裸露面积。

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