專利名稱：管道組件及其陰極保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管道組件及其陰極保護(hù)方法，特別是涉及設(shè)置有陰極保護(hù)裝置的管道組件及其陰極保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
埋地保溫管俗稱黃夾克管，其結(jié)構(gòu)如下最外層是聚乙烯(PE)外護(hù)管(黃夾克)、第二層是聚氨酯泡沫保溫層、第三層是帶3層聚乙烯(3PE)防腐層鋼管。這種結(jié)構(gòu)又稱為管中管結(jié)構(gòu)，即黃夾克套著防腐管，兩管之間是聚氨酯泡沫保溫層，這是一種保溫層的復(fù)合結(jié)構(gòu)。目前保溫管陰極保護(hù)通常采用在保溫管外部施加犧牲陽極或外加電流的方法。對于一些較大工程則往往把這兩種方法結(jié)合起來使用。當(dāng)管道防水層破壞，有充足的水分進(jìn)入保溫層時(shí)，管道會(huì)得到陰極保護(hù)，一般不會(huì)發(fā)生腐蝕。而對于保溫層，由于有保溫層和聚乙烯外護(hù)管的存在，使得黃夾克保溫管保溫防腐的同時(shí)，也構(gòu)成了一個(gè)相對獨(dú)立的封閉空間，當(dāng)黃夾克管保溫層內(nèi)進(jìn)入腐蝕介質(zhì)后，絕緣層間發(fā)生充液腐蝕。如保溫層長期處于水下的浸泡環(huán)境，僅有少量的水分進(jìn)入管道，絕緣的保溫層使得陰極保護(hù)電流無法到達(dá)管道表面，管道就得不到陰極保護(hù)。例如黃夾克管長期埋置于地下水位不斷變化的環(huán)境時(shí)，管道有時(shí)被地下水浸泡或半浸泡。如果腐蝕介質(zhì)浸入保溫層中，特別到了補(bǔ)口部位，如果補(bǔ)口部位粘接存在缺陷有空隙，那么腐蝕介質(zhì)很容易到達(dá)管道表面。當(dāng)?shù)叵滤唤档停貙油獗诘乃魇?，而中間部位的水留在封閉空間，這樣補(bǔ)口內(nèi)部的水和外界土壤無法連接起來，陰極保護(hù)電流失去了賴以傳導(dǎo)電流的地下水，構(gòu)不成保護(hù)電流回路，陰極保護(hù)就發(fā)揮不了對鋼管的保護(hù)作用。留在泡沫內(nèi)的水在管道溫度的作用下,促使泡沫中的阻燃劑水解,溶液形成含有Cl-的酸性介質(zhì)，加強(qiáng)了腐蝕性。泡沫中水的pH值比地下水的pH值低I 2 ;Cr、SO,比地下水離子含量高數(shù)倍。地下水一旦進(jìn)入到保溫層的保溫結(jié)構(gòu)之中，一般情況下是不容易排除的，這就造成了一個(gè)常年存在且相對獨(dú)立、絕緣于外界的腐蝕環(huán)境。介質(zhì)對鋼管的腐蝕性會(huì)在這局部區(qū)域加劇。高含量的Cl—及低pH值的環(huán)境導(dǎo)致管體發(fā)生嚴(yán)重的局部腐蝕。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一方面所要解決的技術(shù)問題是當(dāng)有腐蝕性介質(zhì)滲入到內(nèi)部管道表面、存積在管體底部而使內(nèi)部管道長期浸泡在腐蝕溶液中時(shí)能夠?qū)β竦毓艿澜M件提供陰極保護(hù)。因此，本發(fā)明提供了一種管道組件，包括金屬管和位于金屬管外側(cè)的防護(hù)層，所述管道組件還包括在設(shè)置在所述金屬管與所述防護(hù)層之間的陰極保護(hù)裝置。本發(fā)明還提供了一種管道組件的陰極保護(hù)方法，所述管道組件包括金屬管和位于金屬管外側(cè)的防護(hù)層，所述方法包括在所述金屬管與所述防護(hù)層之間設(shè)置陰極保護(hù)裝置。根據(jù)本發(fā)明提供的埋地管道組件及其陰極保護(hù)方法，在黃夾克保溫管內(nèi)的金屬管與防護(hù)層(保溫層和/或其他防護(hù)層)鋪設(shè)輔助陽極或犧牲陽極。當(dāng)有腐蝕性介質(zhì)滲入到內(nèi)部管道表面時(shí)，易于在管體底部積存，使內(nèi)部管道長期浸泡在腐蝕溶液中。而金屬管外面的陰極保護(hù)裝置直接為內(nèi)部金屬管提供陰極保護(hù)，即使積存的腐蝕液從防腐層缺陷處進(jìn)入到金屬管表面，也不會(huì)使金屬管發(fā)生腐蝕。這種保護(hù)方式效率高，作用直接，不存在屏蔽問題。輔助陽極采用MMO陽極，可以緊貼著內(nèi)部防腐層來預(yù)制保溫層；犧牲陽極采用扁平的鋅板，亦可緊貼著內(nèi)部金屬管來預(yù)制保溫層。這種陰極保護(hù)方法實(shí)施簡便，大大提高陰極保護(hù)效率，減小因絕緣層造成的IR降，顯著克服因保溫層絕緣造成的對陰極保護(hù)電流的屏蔽。


圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施例中內(nèi)置有輔助陽極的管道組件的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是表示本發(fā)明另一實(shí)施例中內(nèi)置有犧牲陽極的管道組件的結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。第一實(shí)施例圖1示出的是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，利用輔助陽極4作為陰極保護(hù)裝置的管道組件100的示意圖。管道組件100包括金屬管110、保溫層120、外護(hù)管130、作為陰極保護(hù)裝置的輔助陽極140。金屬管110作為工作管位于最內(nèi)層，在本實(shí)施例中例如為鋼制，其外周面可以形成有由例如3層聚乙烯(3PE)構(gòu)成的防腐層。根據(jù)具體應(yīng)用場合，金屬管110外側(cè)也可以不設(shè)防腐層。在這里，保溫層120、外護(hù)管130可以根據(jù)具體應(yīng)用場合而有選擇性地采用，可以單獨(dú)或者統(tǒng)稱為防護(hù)層。保溫層120位于金屬管110的防腐層的外側(cè)，例如可以由聚氨酯制成。在金屬管110的防腐層與保溫層120之間配置有作為本實(shí)施例的陰極保護(hù)裝置的輔助陽極140，該輔助陽極140經(jīng)由電源(未示出)而與金屬管110電連接，隨后對其詳細(xì)說明。外護(hù)管130位于最外層，例如為聚乙烯(PE)制成。管道組件100—般平行于地面鋪設(shè)，因此，當(dāng)有腐蝕性介質(zhì)滲入到金屬管和防護(hù)層例如保溫層120之間時(shí)，易于在管體底部積存，使金屬管長期浸泡在腐蝕溶液中，而金屬管防腐層外面的輔助陽極140直接為內(nèi)部金屬管提供陰極保護(hù)，即使積存的腐蝕液從防腐層缺陷處進(jìn)入到鋼管表面，也不會(huì)使金屬管發(fā)生腐蝕。這種保護(hù)方式效率高，作用直接，不存在屏蔽問題。在這種情況下，金屬管110和輔助陽極140之間需要設(shè)置絕緣部件，以使金屬管110和輔助陽極140之間絕緣。在本發(fā)明實(shí)施例中，金屬管110外側(cè)的防腐層可以用作所述絕緣部件。在本實(shí)施例中，輔助陽極140是在鈦基合金的表面燒結(jié)一層銥或鉈氧化物(IrO2/Ta2O5)的MMO陽極絲，其柔性好、耐蝕、導(dǎo)電率和穩(wěn)定性高，易于機(jī)械連接，省去了焊接連接的要求，非常適合作為管道組件的內(nèi)置輔助陽極，輔助陽極140包括縱向構(gòu)件141、環(huán)形構(gòu)件142。縱向構(gòu)件141是沿金屬管110的長度方向配置在金屬管110的防腐層與保溫層120之間的MMO陽極絲，在本實(shí)施例中，縱向構(gòu)件141包括四根MMO陽極絲，分別圍繞金屬管110的防腐層圓周配置在內(nèi)管的上下左右四個(gè)位置，在管道組件100鋪裝完工后，其中一條陽極絲位于金屬管110的防腐層的最底部。另外每根MMO陽極絲分別超過管道組件100兩端各例如5cm左右，以留出與其他結(jié)構(gòu)物連接的余量。環(huán)形構(gòu)件142是圍繞金屬管110周邊設(shè)置在金屬管110與保溫層120之間的MMO陽極絲，另外，在本實(shí)施例中環(huán)形構(gòu)件142至少為兩個(gè)，沿金屬管110的長度方向均勻分布。從而，能夠全方位地保護(hù)管道。縱向構(gòu)件141與環(huán)形構(gòu)件142通過機(jī)械方法連接，即用縱向構(gòu)件141與環(huán)形構(gòu)件142互擰在一起，縱向構(gòu)件141不動(dòng)，環(huán)形構(gòu)件142繞動(dòng)，確保陽極絲之間的電連通。陽極絲的直徑根據(jù)內(nèi)管的直徑來確定，由于采用很細(xì)的MMO陽極絲，可以緊貼著內(nèi)部金屬管110預(yù)制保溫層120，不影響金屬管外面保溫層120的安裝，也不影響保溫層120的保溫質(zhì)量。根據(jù)具體的應(yīng)用場合，縱向構(gòu)件141或者環(huán)形構(gòu)件142也可以單獨(dú)使用，以實(shí)現(xiàn)相同的效果。本發(fā)明的另一方面涉及管道組件的陰極保護(hù)方法。結(jié)合具體工程實(shí)踐，陰極保護(hù)方法包括步驟提供如上所述的輔助陽極140即MMO陽極絲；在金屬管110與保溫層120之間的上下左右四個(gè)位置各鋪設(shè)一根MMO陽極絲來制作縱向構(gòu)件141，然后圍繞金屬管110纏繞兩根以上MMO陽極絲來制作環(huán)形構(gòu)件142，通過機(jī)械方法將縱向構(gòu)件141與環(huán)形構(gòu)件142連接，即用縱向構(gòu)件141與環(huán)形構(gòu)件142互擰在一起，縱向構(gòu)件141不動(dòng)，環(huán)形構(gòu)件142繞動(dòng)，在管道組件100鋪裝完工后，使其中一條陽極絲位于內(nèi)管，即金屬管110的最底部，另外使每根MMO陽極絲分別超過管道組件兩端各例如5cm左右，以留出與其他結(jié)構(gòu)物連接的余量。另外，在本實(shí)施例中，縱向構(gòu)件141的MMO陽極絲并不限于四根，只要確保在管道組件100鋪裝完工后，有一根陽極絲位于金屬管110的最底部即可?；蛘?，為了進(jìn)一步加強(qiáng)保護(hù)效果，可以圍繞金屬管110圓周設(shè)置4根以上的MMO陽極絲，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體應(yīng)用情況選擇MMO陽極絲的數(shù)量。這些縱向構(gòu)件141也不必圍繞金屬管110的外圓周均勻分布，在保證至少有一根縱向構(gòu)件141在管道組件100鋪裝后位于金屬管110的最底部的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要分布縱向構(gòu)件141，例如在管道組件100鋪裝后的下部設(shè)置較多的縱向構(gòu)件141，而在上部設(shè)置較少的縱向構(gòu)件141。這種陰極保護(hù)方法實(shí)施簡便，大大提高陰極保護(hù)效率，減小因絕緣層造成的IR降，顯著克服因保溫層絕緣造成的對陰極保護(hù)電流的屏蔽。第二實(shí)施例圖2示出的是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，利用犧牲陽極150作為陰極保護(hù)裝置的管道組件100的示意圖。在第二實(shí)施例中，取代第一實(shí)施例中的輔助陽極140而利用犧牲陽極150以及導(dǎo)線160作為陰極保護(hù)裝置，其他結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式相同，其說明省略。在本實(shí)施例中，犧牲陽極150由鋅合金材料制成，因?yàn)樵摬牧蠈摴軜O化后，極化電位恰好在鋼保護(hù)電位范圍內(nèi)，能很好地保護(hù)鋼質(zhì)管道，另外犧牲陽極150形成為例如寬為20mm，厚2mm、長度比管道組件I短20cm的扁帶狀，沿內(nèi)管，特別是金屬管110的長度方向鋪設(shè)在金屬管110與保溫層120之間，并且一端與金屬管110電連接，導(dǎo)線160焊接在犧牲陽極150的另一端，例如，導(dǎo)線160的尺寸例如長為15cm左右，直徑2 3mm左右，導(dǎo)線160引出后焊接在金屬管110上。鋅合金所制犧牲陽極150兩端位于各比保溫層短IOcm處，以減少保溫層120端口位置的缺陷，盡可能提高保溫層120與金屬管110的粘接性能。在管道組件100鋪裝完工后，使?fàn)奚枠O150位于金屬管110外側(cè)的最底部，這樣可以保護(hù)因管道底部積水造成腐蝕金屬管110。犧牲陽極150其余部分與金屬管110緊緊貼在一起，再進(jìn)行保溫層120的制做，從而不影響管道外面保溫層120的安裝，也不影響保溫層120的保溫質(zhì)量。本發(fā)明的另一方面涉及管道組件的陰極保護(hù)方法。結(jié)合具體工程實(shí)踐，陰極保護(hù)方法包括步驟提供犧牲陽極150，即鋅合金陽極帶(寬為20mm，厚2mm、長度比管道組件I短20cm)，并在犧牲陽極150—端焊接導(dǎo)線160 (長為15cm左右，直徑2 3mm左右)；將犧牲陽極150放置在管道組件100的底部，兩端各比保溫層短IOcm處，將導(dǎo)線160引出，焊接在金屬管110上。與第一實(shí)施例同樣，這種陰極保護(hù)方法實(shí)施簡便，大大提高陰極保護(hù)效率，減小因絕緣層造成的IR降，顯著克服因保溫層絕緣造成的對陰極保護(hù)電流的屏蔽。而且，采用犧牲陽極形式的陰極保護(hù)不需要外部電源，使得陰極保護(hù)的長期可靠性得到了保證。第三實(shí)施例本發(fā)明的埋地管道也可同時(shí)具有輔助陽極140以及犧牲陽極150作為陰極保護(hù)裝置，此情況下，使?fàn)奚枠O150利用絕緣材料與輔助陽極部件140絕緣，使?fàn)奚枠O150位于內(nèi)管，即金屬管110外側(cè)的最底部。根據(jù)第三實(shí)施例，至少能夠獲得與上述實(shí)施例相同的效果。以上已詳細(xì)描述了本發(fā)明的實(shí)施方案，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很顯然可以做很多改進(jìn)和變化而不會(huì)背離本發(fā)明的基本精神。所有這些變化和改進(jìn)都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種管道組件，包括:金屬管和位于金屬管外側(cè)的防護(hù)層，其特征在于， 所述管道組件還包括設(shè)置在所述金屬管與所述防護(hù)層之間的陰極保護(hù)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道組件，其特征在于，所述陰極保護(hù)裝置包括經(jīng)由電源與所述金屬管電連接的輔助陽極部件，所述金屬管與所述輔助陽極部件之間設(shè)置絕緣部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管道組件，其特征在于，所述輔助陽極部件包括: 沿所述金屬管的長度方向設(shè)置在所述金屬管和所述防護(hù)層之間的縱向構(gòu)件，以使所述管道組件鋪裝完工之后，所述縱向構(gòu)件位于所述金屬管的最底部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管道組件，其特征在于，所述輔助陽極部件包括: 圍繞所述金屬管的周邊設(shè)置在所述金屬管與所述防護(hù)層之間的環(huán)形構(gòu)件。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管道組件，其特征在于，所述輔助陽極部件包括沿所述金屬管的長度方向設(shè)置在所述金屬管與所述防護(hù)層之間的縱向構(gòu)件和圍繞所述金屬管的周邊設(shè)置在所述金屬管與所述防護(hù)層之間的環(huán)形構(gòu)件，以使所述管道組件鋪裝完工之后，所述縱向構(gòu)件位于所述金屬管的最底部。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的管道組件，其特征在于， 所述縱向構(gòu)件至少為兩條，圍繞所述金屬管的圓周方向均勻分布，以使在所述管道組件鋪裝完工之后， 至少一條所述縱向構(gòu)件位于所述金屬管的最底部。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的管道組件，其特征在于， 所述環(huán)形構(gòu)件至少為兩個(gè)，沿著所述金屬管的長度方向均勻分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至5任一項(xiàng)所述的管道組件，其特征在于， 所述輔助陽極部件以鈦合金制成，表面燒結(jié)有銥氧化物或鉈氧化物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道組件，其特征在于，所述陰極保護(hù)裝置包括: 犧牲陽極部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的管道組件，其特征在于，所述犧牲陽極部件沿所述金屬管的長度方向鋪設(shè)在所述金屬管與所述防護(hù)層之間，并且所述犧牲陽極部件的一端與所述金屬管電連接。
11.根據(jù)權(quán)要求10所述的管道組件，其特征在于，所述犧牲陽極部件設(shè)置成在所述管道組件鋪裝完工之后，所述犧牲陽極部件位于所述金屬管的最底部。
12.如權(quán)利要求2至5任一項(xiàng)所述的管道組件，其特征在于， 所述陰極保護(hù)裝置還包括犧牲陽極部件，所述犧牲陽極部件沿所述金屬管的長度方向鋪設(shè)在所述金屬管與所述防護(hù)層之間，并且所述犧牲陽極部件一端與所述金屬管電連接，所述犧牲陽極部件利用絕緣材料與所述輔助陽極部件絕緣，所述犧牲陽極設(shè)置成在所述管道組件鋪裝完工之后，所述犧牲陽極部件位于所述金屬管的最底部。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的管道組件，其特征在于， 所述犧牲陽極部件為扁帶狀，由鋅合金材料制。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至11任一項(xiàng)所述的管道組件，其特征在于， 所述犧牲陽極部件為扁帶狀，由鋅合金材料制。
15.一種管道組件的陰極保護(hù)方法，所述管道組件包括金屬管和位于金屬管外側(cè)的防護(hù)層，所述方法包括: 在所述金屬管與所述防護(hù)層之間設(shè)置陰極保護(hù)裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的陰極保護(hù)方法，其特征在于，所述陰極保護(hù)裝置包括輔助陽極部件，所述輔助陽極部件包括縱向構(gòu)件和環(huán)形構(gòu)件，所述方法包括: 在所述金屬管與所述防護(hù)層之間沿所述金屬管的長度方向設(shè)置所述縱向構(gòu)件，以使所述縱向構(gòu)件在所述管道組件鋪裝完工之后位于所述金屬管的最底部； 圍繞所述金屬管設(shè)置所述環(huán)形構(gòu)件，使所述縱向構(gòu)件與所述環(huán)形構(gòu)件電連接，并且，所述縱向構(gòu)件與所述環(huán)形構(gòu)件相對于所述金屬管固定； 在所述輔助陽極部件與所述金屬管之間設(shè)置絕緣部件； 在所述輔助陽極部件與所述金屬管之間設(shè)置電源，以使所述輔助陽極部件電連接到所述電源的正極，而所述金屬管電連接到所述電源的負(fù)極。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的陰極保護(hù)方法，其特征在于， 在所述金屬管與所述防護(hù)層之間沿所述金屬管的長度方向設(shè)置至少兩條所述縱向構(gòu)件，以使所述縱向構(gòu)件圍繞所述金屬管的圓周方向均勻分布，并且在所述管道組件鋪裝完工之后，至少一條所述縱向構(gòu)件位于所述金屬管的最底部； 圍繞所述金屬管設(shè)置至少兩個(gè)述環(huán)形構(gòu)件，以使所述環(huán)形構(gòu)件沿著所述金屬管的長度方向均勻分布。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的陰極保護(hù)方法，其特征在于，所述陰極保護(hù)裝置還包括犧牲陽極部件，所述方法包括: 在所述金屬 管與所述防護(hù)層之間沿所述金屬管的長度方向設(shè)置所述犧牲陽極部件，以使所述犧牲陽極部件在所述管道組件鋪裝完工之后位于所述金屬管的最底部； 將所述犧牲陽極部件的一端與所述金屬管電連接； 在所述犧牲陽極部件和所述輔助陽極部件之間設(shè)置另一絕緣部件，以使所述犧牲陽極部件與所述輔助陽極部件彼此電絕緣。
全文摘要
本發(fā)明提供一種管道組件，包括金屬管和位于金屬管外側(cè)的防護(hù)層，所述管道組件還包括在設(shè)置在所述金屬管與所述防護(hù)層之間的陰極保護(hù)裝置。本發(fā)明還提供了一種管道組件的陰極保護(hù)方法，所述管道組件包括金屬管和位于金屬管外側(cè)的防護(hù)層，所述方法包括在所述金屬管與所述防護(hù)層之間設(shè)置陰極保護(hù)裝置。利用本發(fā)明大大提高陰極保護(hù)效率，減小因絕緣層造成的IR降，顯著克服因保溫層絕緣造成的對陰極保護(hù)電流的屏蔽。
文檔編號C23F13/08GK103075607SQ201110326589
公開日2013年5月1日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者路民旭, 張穎懷, 王修云 申請人:北京安科管道工程科技有限公司