CN207793436U - 一种埋地管道阴极保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及埋地管道防护技术领域，尤其涉及，一种埋地管道阴极保护系统，包括埋地管道、阳极井与阳极，其特征在于，所述管道外壁设有防腐层，阳极通过电缆与管道连接，所述阳极井内有水，阳极浸泡在阳极井的水中。本实用新型的有益效果在于可以使得阴极保护系统更好的工作，避免阳极所产生的腐蚀电压达不到设计值，对钢结构表面的保护无效；避免阳极材料很快耗尽，消耗速度远远大于设计值。

Description

一种埋地管道阴极保护系统

技术领域

本实用新型涉及埋地管道防护技术领域，尤其涉及一种埋地管道阴极保护系统。

背景技术

处于被地下水浸泡环境中的钢铁件，都被要求在表面敷设合格的防腐层，但因为各种原因，防腐层被破坏或失效，导致一部分金属表面直接暴露与地下水接触，与金属表面形成微电池，从而对钢铁件表面造成腐蚀。

对应于防腐层出现破损，需要钢铁件采用电化学的保护系统，即在地下水中放置一个比钢结构材质更活泼的金属(牺牲阳极，一般采用镁合金、铝合金等)，该金属被腐蚀后，产生比钢结构的自腐蚀电位更低的电位。该金属同钢结构用导线连接后，钢结构的腐蚀电位被该金属拉低。如果钢结构腐蚀电位被拉低于-0.85v，暴露在地下水中的钢结构表面会受到有效保护，停止腐蚀。

经过实际的运行中，却发现部分牺牲阳极阴极保护系统工作效果不理想，经常出现阳极所产生的自腐蚀电压达不到设计值，对钢结构表面的保护不力。这是由于土壤潮湿度不够，导致牺牲阳极与地下水的化学反应水平不充分，导致其产生的极化电压不足，被保护管道也就得不到足够保护；在土壤埋设的条件下，阳极与土壤反应的剩余物不易移走，导致反应剩余物紧密覆盖在阳极表面，阻隔了阳极内部的剩余材料同土壤进行下一步反应。现有的情况为1.阳极埋在土壤，需要周期性检测土壤的电解质含量是否满足要求；2.在高原地区存在阳极井的设置，但井内无水，且需要埋在地下2-3米，且土壤需要满足每平方米1000Ω的要求，这一点并不适用于沿海地区，且由于阳极井直接埋在地下，阳极表面与土壤反应生成化合物，导致阳极表面被覆盖失效，实际检修发现，化合物里面的阳极材料并未反应完，造成极大浪费和工作量的增加。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种埋地管道阴极保护系统。

一种埋地管道阴极保护系统，包括埋地管道、阳极井与阳极，所述管道外壁设有防腐层，阳极通过电缆与管道连接，所述阳极井中有水，阳极浸泡在阳极井的水中。

在管道的防腐层出现破损的情况下，需要钢铁件采用电化学的保护系统，即放置一个比管道的钢结构材质更活泼的金属即阳极，该阳极被腐蚀后，产生比管道钢结构的自腐蚀电位更低的电位。该阳极同管道用导线连接后，管道的腐蚀电位被该金属拉低。如果管道腐蚀电位被拉低于-0.85v，暴露在地下水中的钢结构表面会受到有效保护，停止腐蚀。本实用新型将阳极浸泡在水中，可以进行充分的化学反应，再不会因为土壤潮湿度不足导致电解质数量不够，导致阳极极化不足、生成的保护电压不足的情况。同时阳极也能同地下水进行充分的物质交换，不会再出现反应剩余物紧密覆盖在阳极表面，导致内部阳极材料无法参与反应的情况，没有反应剩余物覆盖在阳极表面，阳极就能够充分地进行化学反应，阳极产生的腐蚀电压能够达到设计值，对管道钢结构起到有效的保护作用。所以本实用新型的保护能力强。在埋地管道旁边设置阳极井，并确保阳极井内有足够深度的地下水，阳极材料安置在阳极井的地下水面下，这样使得现场阳极工作状况得到彻底的改善。

进一步地，所述阳极井的四周材料为耐腐蚀的非金属材料，底部为不锈钢纱网。阳极井的材料，优先采用具有防腐蚀性能的聚乙烯等塑料材质，也可以选用其他具有防水耐腐蚀的材料，底部的不锈钢纱网的作用是将地下水渗进来。

进一步地，还包括电流导入体，所述阳极通过电缆与电流导入体连接，电流导入体的一端与管道硬性连接，所述电流导入体设有防腐层。电流导入体的作用在于保护电流进入管道，它与管道相同，都是钢结构。一般来说，若没有电流导入体，电缆与管道采用铝热焊接方式连接，因为电缆是软质，管道为硬质，导致二者接头处的防腐绝缘层易出现破损电漏点，出现这些电漏点，使得电循环通路被短路，保护电流直接从该电漏点处回流到阳极，因为电阻低，距离短，阳极事实上处于被短路的状态，会导致阳极材料被迅速的消耗殆尽，寿命降低。有了电流导入体能够使得二者连接处出现电泄漏点的可能性大大降低，避免阳极材料被迅速的消耗殆尽。

进一步地，电流导入体的另一端伸出地面，阳极通过电缆与电流导入体的另一端连接。阳极和电流导入体之间的连线接头被安置到地面上，为在使用牺牲阳极保护的管道上，使用管道瞬间断电法测量管道断电电位提供了条件。

进一步地，所述阳极材料为有色金属材料制作的牺牲阳极。例如镁合金或铝合金。镁合金和铝合金都适合使用在电阻率较高的土壤和水中，特别是本实用新型中的阳极完全浸泡在水中。在其他方面，镁合金有效电压高，发生电量大，阳极极化率低，溶解比较均匀；铝合金发生电量大，单位输出成本低，材料容易获得。

本实用新型的有益效果在于可以使得阴极保护系统更好的工作，避免阳极所产生的腐蚀电压达不到设计值，对钢结构表面的保护无效；避免阳极材料很快耗尽，消耗速度远远大于设计值。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中包括管道1、防腐层2、阳极井3、阳极4、参比电极5、电缆6、接线盒7、电流导入体8。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行进一步说明。

实施例1

如图1所示，一种埋地管道阴极保护系统，包括埋地管道1与阳极井3，阳极井3内有地下水，所述阳极4与参比电极5均设置在阳极井的地下水位线下，阳极4与参比电极5连接测试桩中的接线盒7，阳极井3伸出地面，顶部用法兰进行密封。所述管道1与电流导入体8的一端硬性连接，电流导入体8的另一端伸出地面，并且通道电缆6连接到接线盒7，阳极4通过接线盒7与电流导入体8连接，从而与管道1连接。管道1与电流导入体8的外壁均设有防腐层2。

在管道1的防腐层2出现破损的情况下，需要钢铁件采用电化学的保护系统，即放置一个比管道的钢结构材质更活泼的金属即阳极4，该阳极4被腐蚀后，产生比管道1钢结构的自腐蚀电位更低的电位。该阳极4同管道1用电缆6连接后，管道1的腐蚀电位被该金属拉低，本实用新型中，阳极4通过接线盒7与电流导入体8连接，电流导入体8与管道1连接，从而实现阳极4与管道1连接。如果管道1腐蚀电位被拉低于-0.85v，暴露在地下的管道1表面会受到有效保护，停止腐蚀。本实用新型包括阳极井3，阳极井3内有水，阳极4浸泡在水中，可以进行充分的化学反应，再不会因为土壤潮湿度不足导致电解质数量不够，导致阳极4极化不足、生成的保护电压不足的情况。同时阳极4也能同地下水进行充分的物质交换，不会再出现反应剩余物紧密覆盖在阳极表面，导致内部阳极4无法参与反应的情况，没有反应剩余物覆盖在阳极表面，阳极4就能够充分地进行化学反应，阳极4产生的腐蚀电压能够达到设计值，对管道1钢结构起到有效的保护作用。所以本实用新型的保护能力强。

在埋地管道1旁边设置阳极井3，并确保阳极井3内有足够深度的地下水，阳极4、长效参比电极5都安置在阳极井的地下水面下，这样使得现场阳极和参比电极5的工作状况得到彻底的改善。参比电极5是测量各种电极电势时作为参照比较的电极。将被测定的电极即本实用新型中的管道1与精确已知电极电势数值的参比电极构成电池，测定电池电动势数值，就可计算出被测定电极的电极电势，即测量出保护电位。在阳极井中3检查、更换阳极4材料和参比电极都非常的方便；

电流导入体8的作用在于保护电流进入管道，它与管道1相同，都是钢结构。一般来说，若没有电流导入体，电缆6与管道1采用铝热焊接方式连接，因为电缆6是软质，管道1为硬质，导致二者接头处的防腐绝缘层易出现破损电漏点，出现这些电漏点，使得电循环通路被短路，保护电流直接从该电漏点处回流到阳极4，因为电阻低，距离短，阳极4事实上处于被短路的状态，会导致阳极4被迅速的消耗殆尽，寿命降低。硬性连接是没有缓冲装置的连接方式，电流导入体8与埋地管道1的钢结构之间采用硬性连接，使得二者连接处出现电泄漏点的可能性大大降低，避免阳极4被迅速的消耗殆尽。电流导入体8的另一端伸出地面，阳极4通过电缆6与电流导入体8的另一端连接。阳极4和电流导入体8之间的连线接头被安置到地面上，为在使用牺牲阳极保护的管道1上，使用管道瞬间断电法测量管道1断电电位提供了条件。

阳极井3的水面下还包括腐蚀试片，所述腐蚀试片与电流导入体8连接。腐蚀试片设置在阳极井3的地下水位下，并可以方便的从阳极井3中取出该试片检查腐蚀情况，可作为评价阴极保护系统的工作是否真正有效的标准。

阳极井3的材料优选为聚乙烯，底部为不锈钢纱网。阳极井3的材料，优先采用具有防腐蚀性能的聚乙烯等塑料材质，也可以选用其他具有防水耐腐蚀的材料。

阳极4材料优选为镁合金或铝合金。镁合金和铝合金都适合使用在电阻率较高的土壤和水中，特别是本实用新型中的阳极4完全浸泡在水中。在其他方面，镁合金有效电压高，发生电量大，阳极4极化率低，溶解比较均匀；铝合金发生电量大，单位输出成本低，材料容易获得。防腐层2为环氧煤沥青涂层。环氧煤沥青系列涂料防腐性能优异，价格较低，也能适应较潮湿的土壤环境。

阳极4与合格的电缆6连接，在工厂按出厂标准严格组装，大大提高了导线绝缘层水平，导线绝缘层出现破损，阳极4电流被短路的可能性大大降低。

以上方式是牺牲阳极的阴极保护方式，该安装方式也可以完全无缝的使用在外加电源的阴极保护系统中，避免出现保护电流被短路白白浪费的情况。

现有两种形式，1.阳极埋在土壤，需要周期性检测土壤的电解质含量是否满足要求；2.在高原地区存在阳极井的设置，但井内无水，且需要埋在地下2-3米，且土壤需要满足每平方米1000Ω的要求，这一点并不适用于沿海地区，且由于阳极井直接埋在地下，阳极表面与土壤反应生成化合物，导致阳极表面被覆盖失效，实际检修发现，化合物里面的阳极材料并未反应完，造成极大浪费和工作量的增加。该实用新型解决此问题的方法是阳极井为非金属材料制作，如聚乙烯；底部设有不锈钢滤网；阳极浸泡在阳极井的水中。

现有的设计还存在另一个问题，现有的设计会导致阳极的实际使用寿命和设计电压值与初始设计寿命、电压值偏差很大，如原有设计使用5年的阳极在安装未完成后2-3个月就消耗殆尽等。原有的阳极通过管道埋于地下，一方面管道的防腐涂层在不断的消耗，另一方面，若管道出现稍许肉眼不可见的裂缝，都会导致阳极与管道接触短路，出现此种情况的概率在30-40％。若出现裂缝，在安装完毕接通之后，管道上会冒白烟，只能通过电火花测试检查，而此种情况经常出现在使用一段时间后，检修不便。该实用新型解决此问题的方法是设有电流导入体，且与管道材质相同、具有与管道相同的防腐层。

实施例2

本实施例提供一种埋地管道阴极保护系统的安装方法，包括步骤：管道表面设置防腐层，一电流导入体硬性连接在管道上，所述电流导入体表面设置防腐层，电流导入体一端在地面以上，在管道附近设置一阳极井，地下水透过阳极井底部的不锈钢纱网进入阳极井内，阳极浸泡在阳极井中，一电缆连接电流导入体伸出地面一端与阳极。

本实用新型的效果是改进后的阳极的实际使用寿命和设计电压值与初始设计寿命、电压值接近。

Claims (5)

1.一种埋地管道阴极保护系统，包括埋地管道(1)、设置于管道附近的阳极井(3)与阳极(4)，其特征在于，所述管道(1)外壁设有防腐层(2)，阳极(4)通过电缆(6)与管道(1)连接，所述阳极井(3)内有水，阳极(4)浸泡在阳极井(3)的水中。

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，所述阳极井(3)的四周材料为耐腐蚀的非金属材料，底部为不锈钢纱网。

3.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，还包括电流导入体(8)，所述阳极(4)通过电缆(6)与电流导入体(8)连接，电流导入体(8)的一端与管道(1)硬性连接，所述电流导入体(8)设有防腐层(2)。

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，所述电流导入体(8)的另一端伸出地面，阳极(4)通过电缆(6)与电流导入体(8)的另一端连接。

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，所述阳极(4)为有色金属材料制作的牺牲阳极。