[發明專利]非開挖施工大口徑管道陰極保護系統有效
| 申請號： | 200910188086.4 | 申請日： | 2009-10-26 |
| 公開（公告）號： | CN101696503A | 公開（公告）日： | 2010-04-21 |
| 發明（設計）人： | 李京;胡宏良;魏英華;汪洪濤;李曉東;張立新;衛珍;陳林 | 申請（專利權）人： | 中國科學院金屬研究所;上海青草沙投資建設發展有限公司 |
| 主分類號： | C23F13/06 | 分類號： | C23F13/06;C23F13/16;C23F13/20 |
| 代理公司： | 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001 | 代理人： | 樊南星 |
| 地址： | 110015 遼*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 開挖 施工 口徑 管道 陰極保護 系統 | ||
1.非開挖施工大口徑管道陰極保護系統，針對非開挖施工大口徑頂管 管線(1)進行保護；其特征在于：
所述非開挖施工大口徑管道陰極保護系統具體構成如下：布置在非開 挖施工大口徑頂管管線(1)的管道外壁的防護涂層、電連接在非開挖施工 大口徑頂管管線(1)上的犧牲陽極保護裝置(3)；
所述犧牲陽極保護裝置(3)具體通過在管道上預先施工安裝的陰極保 護饋電裝置(113)與非開挖施工大口徑頂管管線(1)構成電連接的；
非開挖施工大口徑管道陰極保護系統中，要求將各段非開挖施工大口 徑頂管管線(1)端部一段清理掉保護涂層，然后將各段管子之間進行焊接 固定和密封，再之后還要求進行焊接之后的補口操作；對所述管道外壁焊 接部位進行補口操作的要求具體是：首先清理焊接后未覆蓋涂層部位及其 附近的殘留物，之后在管道外部的焊接部位及其附近重新涂覆保護涂層， 使得各段管子共同形成一個外部設置有連續防護涂層的整體；
所述的借助于陰極保護饋電裝置(113)電連接在非開挖施工大口徑頂 管管線(1)上的犧牲陽極保護裝置(3)布置在地表或者地下，其具體結 構如下：
其整體形狀為棒狀，其芯部最內層是能夠進行電連接的金屬材質的支 撐連接部(301)，所述支撐連接部(301)的一端以電連接形式通過陰極保護 饋電裝置(113)連接在非開挖施工大口徑頂管管線(1)上，其另一端和 支撐連接部(301)的表面被犧牲陽極部(302)覆蓋；犧牲陽極保護裝置(3) 的犧牲陽極部(302)包裹在填料包(303)內，所述填料包(303)使用糊 狀犧牲陽極添包料制作用以包裹犧牲陽極保護裝置(3)中犧牲陽極部 (302)，所述糊狀犧牲陽極添包料的質量百分比組成為石膏粉∶工業硫酸鈉∶ 膨潤土＝75∶5∶20；
使用犧牲陽極保護裝置(3)時按照下述原則進行設計和選用：
具體計算過程為：
1)保護面積計算：對于圓形管道，管線面積：Ac＝π×D×L，式中：D 為管道直徑，L為管長度；
2)需要的保護電流：Ici＝ic×Ac×fci，Icm＝ic×Ac×fcm，Icf＝ic×Ac×fcf； 其中：ic為保護電流密度，與土壤的成分、溫度、管道的材質有關；Ici，Icm， Icf分別為初始、平均和末期的保護電流密度需要；fci，fcm，fcf分別為初始、 平均和末期的保護涂層破損率；
3)陽極總質量按照下式計算：
式中，tf為陰極保護設計壽命，a；μ為犧牲 電極效率，％；ε為陽極電容量，Ah/Kg；
4)陽極數量的計算：
單支陽極的接地電阻使用下述兩式計算：
式中：RH為水平式陽極接地電阻，單位Ω；RV為立式陽極接地電阻， 單位Ω；p為土壤電阻率，單位Ω.m；pa為填包料電阻率，單位Ω.m；L為 陽極長度，單位m；La為陽極填料層長度，單位m；d為陽極等效直徑，單 位m；D為填料層直徑，單位m；t為陽極中心至地面的距離，單位m；
組合陽極接地電阻按照下式計算：式中：Rtal為陽極組總接 地電阻，單位Ω；RV為立式陽極接地電阻，單位Ω；k為修正系數；N為陽 極數量；
單支陽極輸出電流：式中：Ia為單支陽極輸出電流；ΔE為陽 極有效電位差；R為回路總電阻；
所需要陽極數量：式中：N為陽極的數量；IA為所需保護 電流；Ia為單支陽極輸出電流；f為備用系數；
5).驗算：在計算得到結果后，需進行驗算，按照挪威標準，需同時滿 足以下三個條件，才能保證犧牲陽極在服役初期、中期和末期滿足陰極保 護的要求：
①Ca(tot)＝N·Ca＞Icm·tf·8760；②Iai(tot)＝N·Iai＞Ici；③Iaf(tot)＝N·Iaf＞Icf；式 中：Ca(tot)為陽極總容量，Ici為初始需要的總電流；Icf為末期需要的總電流。
2.按照權利要求1所述非開挖施工大口徑管道陰極保護系統，其特征 在于：所述犧牲陽極保護裝置(3)具體安裝布置在距離非開挖施工大口徑 頂管管線(1)相對較遠處，其具體為犧牲鎂陽極或/和犧牲鋅陽極；其沿 非開挖施工大口徑頂管管線(1)單獨或者成組布置，布置間距為50～5000 米。
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