專利名稱：一種大口徑管道外壁腐蝕控制用犧牲陽極保護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及金屬管道防腐蝕保護技術，特別提供了一種大口徑管道外壁腐蝕
控制用犧牲陽極保護裝置。
背景技術：
傳統(tǒng)的大口徑管道腐蝕控制方法有以下兩大類 隔離金屬管道與腐蝕環(huán)境，例如在金屬管道外部涂鍍具有防腐蝕作用的涂層；采 用電化學防腐的方法進行防腐蝕處理，例如安裝犧牲陽極裝置。 因此，人們迫切希望獲得一種技術效果更好的針對金屬質地的大口徑管道(尤其 是頂管施工的管道)外壁腐蝕控制用犧牲陽極保護裝置。

發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種技術效果從防護效果分析性價比最高的大口徑管 道外壁腐蝕控制用犧牲陽極保護裝置。 本實用新型具體提供了 一種大口徑管道外壁腐蝕控制用犧牲陽極保護裝置，其應 用于開放式挖掘施工或者頂管施工的管道1 ;其特征在于 所述犧牲陽極保護裝置3具體由以下兩大部分構成支撐連接部301、犧牲陽極部 302 ;其中，犧牲陽極部302通過支撐連接部301直接或者間接固定連接在管道1上。 本實用新型還包括以下優(yōu)選內容 所述犧牲陽極保護裝置3中的犧牲陽極部302與管道1之間構成電連接結構。 所述犧牲陽極保護裝置3中，支撐連接部301具體為具有電連接能力的支撐鋼棒； 支撐鋼棒固定并密封在管道1上。 所述未被犧牲陽極部302包裹住的那部分支撐鋼棒外部設置有絕緣套4。犧牲陽 極保護裝置3整體可以形成基本為針狀的結構。 在所述犧牲陽極保護裝置3外部，設置有用于包裹犧牲陽極保護裝置3用的糊狀 犧牲陽極添包料。 本實用新型使用堵頭6將作為支撐連接部301的支撐鋼棒固定在管道1上；同時， 堵頭6還將管道1內外空間密封分別隔離開來。 本實用新型所述犧牲陽極保護裝置3還滿足下述要求之一或其組合 堵頭6與作為支撐連接部301的支撐鋼棒之間為螺紋連接； 堵頭6與管道1之間為螺紋連接。 本實用新型所述的在管道內施工安裝犧牲陽極保護裝置3是指利用原有的管壁 上的注漿孔或者在管道上打孔，從管道內向管道外安裝犧牲陽極保護裝置3 ;這種方式在 實際工程應用中必定會具有很好的技術效果； 實際應用過程中，在安裝犧牲陽極保護裝置3完畢之后，我們使用糊狀犧牲陽極 添包料將犧牲陽極保護裝置3包裹起來；所述糊狀犧牲陽極添包料的質量百分比組成為石
3膏粉工業(yè)硫酸鈉膨潤土= 75 : 5 : 20。
本實用新型在實際應用中，要求堵頭6與管道i之間的接觸電阻小于o. ooi歐姆。
具體操作說明如下在犧牲陽極保護裝置3外部使用糊狀犧牲陽極添包料封裹之后；我們
使用毫歐表測定堵頭與鋼管主體之間的接觸電阻應小于標準值0. 001歐姆。 之后再進行保護電位測量在實驗鋼管另一端的注漿孔安裝硫酸銅參比電極，
采用四位半讀數的萬用表測定保護電位，達到初期保護電位要求；初期保護電位要求小
于-850毫伏/CSE，這里的CSE表示"硫酸銅參比電極"。如此，可以取得更好的技術效果。 本實用新型的技術背景依據一種大口徑管道頂管施工的管道外壁腐蝕控制方法，
該方法根據已有國內外標準規(guī)定進行埋地管道施工；其特征在于 采用管道外壁涂層防護+犧牲陽極陰極保護的聯(lián)合防腐蝕方案進行管道腐蝕控 制； ——采用GB/T 18593-2001、SY/T 0315-2005標準進行測試，所述管道外壁涂層的 關鍵防護性能要求達到如下指標 涂層的抗水滲透性在蒸餾水中6(TC條件下浸泡30天，涂層增重率《3% ; 涂層的附著力95t:條件下，浸泡30天，涂層的附著力達到1級； 涂層的粘結強度^ 70Mpa ; 涂層的陰極剝離要求在-1. 5V、65t:條件下，2天，剝離量《3. 5mm ; 斷面孔隙率1 2級； 界面孔隙率1 2級；(上述這些指標可以成為實際的工程標準。) ——所述陰極保護是在管道內施工安裝犧牲陽極保護裝置3，對管外壁進行保護
的方式。 需要強調的是，上述的涂層的附著力以及斷面孔隙率、界面孔隙率參照下述的標 準GB/T 18593-2001、 SY/T 0315-2005 ;管道外壁涂層具體使用的是熔融結合環(huán)氧高性能 長壽命管道涂層(中國科學院金屬研究所出產的SEBF1 7系列涂層，是市售產品)； 本實用新型所涉及的涂層防護是管道防護實際上的主要手段，在設計使用壽命 內，主要靠管道外壁的熔融結合環(huán)氧高性能長壽命管道涂層(中國科學院金屬研究所出產 的SEBF1 7系列涂層，市售產品)作為主防護手段作全壽命陰極保護，作為輔助手段對涂 層涂層鋼管進行防護即使對涂層光管在生產、運輸和安裝過程中由于機械磕碰、摩擦等原 因引起的涂層破損處對管道外壁進行陰極保護。 這種方法是目前設計管道防護的依據。對于大口徑頂管施工的管道防護，采用上 述原則進行防護有一定的難度 1)在涂層管道頂管施工的過程中，能保證管道施工的連續(xù)性，要求提供一種高性 能且能快速固化的布補口材料，這在目前的產品中還未可見； 2)在涂層管道頂管施工后，沒有很好的方法實施陰極保護，以有的外加電流法在
頂管施工管道復雜的地段中，由于與外工程的電流相互干擾，難于實現可靠的陰極保護，若
要實施也要耗費巨大的財力。另一種犧牲陽極法通常在管外施工實施保護。 在所述大口徑管道頂管施工過程中，要求將各段管道1端部的一段清理掉保護涂
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(焊接后的殘留物、銹蝕物質等)，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(xù)防護涂層的整體。 為了保證應用于金屬管道外壁的熔融結合環(huán)氧高性能長壽命管道涂層的連續(xù)性， 我們在原本屬于不同節(jié)段的管道之間的連接處的焊接部位使用與管道外壁涂層同一類型 的補口涂層材料進行管道外壁腐蝕防護處理，除了要求粘結強度^ 25Mpa的指標要求之 外，其它指標要求與金屬管道外壁的熔融結合環(huán)氧高性能長壽命管道涂層一致；具體選擇 的可以是高分子無溶劑環(huán)氧涂層材料SLF系列。具體說明如下 采用GB/T 18593-2001、 SY/T 0315-2005標準進行測試，所述管道外壁補口涂層 的關鍵防護性能指標要求達到如下指標 涂層的抗水滲透性在蒸餾水中6(TC條件下浸泡30天，涂層增重率《3% ; 涂層的附著力95t:條件下，浸泡30天，涂層的附著力達到1級； 涂層的粘結強度^ 25Mpa ; 涂層的陰極剝離要求在-1. 5V、65t:條件下，2天，剝離量《3. 5mm ; 斷面孔隙率1 2級； 界面孔隙率1 2級。 所述大口徑管道頂管施工的管道外壁腐蝕控制方法中，犧牲陽極保護裝置3具體 安裝在管道1外部，其按照管道1的軸線在管道1外壁上成對安裝；安裝間距是15米 1 千米。 現有技術中犧牲陽極通常的安裝間距最大為15米；但是，在本實用新型中因為使 用高性能的防護涂層，犧牲陽極的安裝間距可以達到1千米甚至以上。 當將管道之間焊接并涂覆補口涂層之后，所述大口徑管道外壁腐蝕控制用犧牲陽 極保護裝置的安裝方法可以按照如下要求依次進行 首先，利用管道1的管壁上的注漿孔或者在管道上打孔作為安裝孔，向孔內注入 糊狀犧牲陽極添包料； 然后，從管道內向管道外安裝犧牲陽極保護裝置3 :將作為支撐連接部301使用的 小頭端固定有犧牲陽極部302的支撐鋼棒通過管壁上的安裝孔安裝到內部注有糊狀犧牲 陽極添包料的空腔中，要求將犧牲陽極部302朝向遠離管道的一端； 再之后，使用堵頭6將支撐鋼棒固定在管道1上； 再保持一段時間后，即安裝成功符合要求的外部包裹有糊狀犧牲陽極添包料的管 內安裝的犧牲陽極保護裝置3。 需要強調的是在將犧牲陽極保護裝置3從管道內部放入對應管道上安裝孔的管 道外部糊狀犧牲陽極添包料空腔中之前，先將堵頭6和作為支撐連接部301使用的支撐鋼 棒的大頭端通過螺紋連接的方式固定連接在一起； 在將犧牲陽極保護裝置3從管道內部放入對應管道上安裝孔的管道外部糊狀犧 牲陽極添包料空腔中之后，利用堵頭6上的螺紋結構將堵頭6與連接在其上并與之成為一 個整體的支撐鋼棒都固定在管道1上，并封閉設置在管壁上的安裝孔。 本實用新型及其相關技術方案的優(yōu)點 1)本實用新型大口徑管道外壁腐蝕控制用犧牲陽極保護裝置具體可以應用于大 口徑管道頂管施工的管道外壁腐蝕控制方法中。由于管道外壁使用了高性能的熔融結合環(huán)氧長壽命管道外壁涂層(中國科學院金屬研究所出產的SEBF1 7系列涂層，市售產品)， 在大口徑頂管施工后，管道整體涂層防護性能優(yōu)良。在少量犧牲陽極的使用下(少于正常 環(huán)境下犧牲陽極用量的1/10)其優(yōu)良的涂層防護的性能可以使通常的埋地和浸水管道的 有效防護年限達50年以上；由于犧牲陽極在有效保護期內的用量少，在大口徑頂管管道 內，采用新型式的陽極和新的陽極安裝施工技術，實施大口徑頂管施工犧牲陽極的陰極保 護方法成為可能。本實用新型解決了現有技術中頂管施工管道外壁腐蝕控制的技術難題， 填補了技術空白； 現有技術中，管道外壁涂層的體積電阻通常位1(^歐姆.米；而本技術方案中的涂 層的體積電阻可達10"歐姆.米；其技術效果明顯優(yōu)于現有技術。 2)本技術方案具體優(yōu)選可以使用焊接方式將所述犧牲陽極保護裝置3通過支撐 連接部301固定在管道1上；為在現場保證管道頂管施工的持續(xù)性，要求焊接部位防護施工 時間很短(在1小時之內)，補口材料能實干，粘結強度接近10Mpa，保證頂管施工時不損傷 補口涂層性能； 本實用新型使用了無溶劑環(huán)氧補口涂層，配合管道外壁的高性能熔融結合環(huán)氧長 壽命管道外壁涂層，共同使得頂管施工管道得到整體保護。 管道外部補口涂層材料的防護性能指標在蒸餾水中6(TC浸泡30天，涂層增重率 《3%;涂層的附著力95t:條件下浸泡30天，達到1級；涂層的粘結強度^ 70Mpa ;涂層的 陰極剝離-l. 5V 65°C，2天《3. 5mm ;斷面孔隙率1-2級；界面孔隙率1-2級。 3)本實用新型采用高效犧牲陽極的陰極保護方法；其還具體使用了特殊結構設 計的針狀的犧牲陽極保護裝置3(參見附


圖1 3);結合管道外壁預設涂層以及焊接部位 補口涂層的使用，其所需的犧牲陽極數量少于常規(guī)用量的1/10。 同時，在管道內施工的犧牲陽極保護裝置3的安裝位置充分利用了注漿孔，原有 注漿孔能基本滿足犧牲陽極保護裝置3在安裝時的數量、重量等要求，可以使得整個大口 徑管道頂管施工管道外壁腐蝕控制系統(tǒng)達到最佳設計，并對應有最佳效果。如此，本實用新 型所述的相關技術方案大大節(jié)約了安裝工作量和安裝成本。 4)本技術方案能經一次施工就能達到長效的防護，滿足大型工程施工的耐久性要 求；其具有可預見的巨大的經濟價值和社會價值。
以下結合附圖及實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明
圖1為設置有犧牲陽極保護裝置3的管內施工陰極保護系統(tǒng)示意圖，圖中，我們利 用在管道1上是成對設置的注漿孔，在注漿孔上成對安裝基本為軸對稱的犧牲陽極保護裝 置3 ; 圖2為
圖1的A處局部放大圖； 圖3為犧牲陽極保護裝置3基本結構圖。
具體實施方式本實用新型所述附圖中的各個數字標號的含義如下 管道1、犧牲陽極保護裝置3、支撐連接部301、犧牲陽極部302、絕緣套4、堵頭6。[0070] 實施例1 —種大口徑管道外壁腐蝕控制用犧牲陽極保護裝置，其應用于開放式挖掘施工或
者頂管施工的管道1 ;其特征在于所述犧牲陽極保護裝置3具體由以下兩大部分構成支
撐連接部301、犧牲陽極部302 ;其中，犧牲陽極部302通過支撐連接部301直接或者間接固
定連接在管道l上。 本實施例還包括以下內容 所述犧牲陽極保護裝置3中的犧牲陽極部302與管道1之間構成電連接結構。 所述犧牲陽極保護裝置3中，支撐連接部301具體為具有電連接能力的支撐鋼棒； 支撐鋼棒固定并密封在管道1上。 所述未被犧牲陽極部302包裹住的那部分支撐鋼棒外部設置有絕緣套4。犧牲陽 極保護裝置3整體可以形成基本為針狀的結構。 在所述犧牲陽極保護裝置3外部，設置有用于包裹犧牲陽極保護裝置3用的糊狀 犧牲陽極添包料。 本實施例使用堵頭6將作為支撐連接部301的支撐鋼棒固定在管道1上；同時，堵 頭6還將管道1內外空間密封分別隔離開來。 本實施例所述犧牲陽極保護裝置3還滿足下述要求之一或其組合 堵頭6與作為支撐連接部301的支撐鋼棒之間為螺紋連接； 堵頭6與管道1之間為螺紋連接。 本實施例中的技術背景中關于大口徑管道頂管施工的管道外壁腐蝕控制方法請
參見說明書，在此從略。 實施例2 本實施例與實施例1的內容基本相同，其不同之處主要在于堵頭6與作為支撐連 接部301的支撐鋼棒之間為鉚接或者焊接；堵頭6與管道1之間為焊接或者卡座連接。
管道外壁涂層具體使用的是熔融結合環(huán)氧高性能長壽命管道涂層(中國科學院 金屬研究所出產的SEBF1 7系列涂層，是市售產品)；SEBF1 7系列涂層適合不同的管 道，可以根據具體情況選用。 管道外壁補口使用的涂層材料具體可以是 中國科學院金屬研究所出產的SEBF1 7系列熔融結合環(huán)氧高性能長壽命管道涂 層，或者是高分子無溶劑環(huán)氧涂層材料SLF系列。
權利要求一種大口徑管道外壁腐蝕控制用犧牲陽極保護裝置，應用于開放式挖掘施工或者頂管施工的管道(1)；其特征在于所述犧牲陽極保護裝置(3)具體由以下兩大部分構成支撐連接部(301)、犧牲陽極部(302)；其中，犧牲陽極部(302)通過支撐連接部(301)直接或者間接固定連接在管道(1)上。
2. 按照權利要求1所述大口徑管道外壁腐蝕控制用犧牲陽極保護裝置，其特征在于所述犧牲陽極保護裝置(3)中的犧牲陽極部(302)與管道(1)之間構成電連接結構。
3. 按照權利要求2所述大口徑管道外壁腐蝕控制用犧牲陽極保護裝置，其特征在于 所述犧牲陽極保護裝置(3)中，支撐連接部(301)具體為具有電連接能力的支撐鋼棒；支撐 鋼棒固定并密封在管道(1)上。
4. 按照權利要求3所述大口徑管道外壁腐蝕控制用犧牲陽極保護裝置，其特征在于所述未被犧牲陽極部(302)包裹住的那部分支撐鋼棒外部設置有絕緣套(4)。
5. 按照權利要求4所述大口徑管道外壁腐蝕控制用犧牲陽極保護裝置，其特征在于 在所述犧牲陽極保護裝置(3)外部，設置有用于包裹犧牲陽極保護裝置(3)用的糊狀犧牲 陽極添包料。
6. 按照權利要求1 5其中之一所述大口徑管道外壁腐蝕控制用犧牲陽極保護裝置， 其特征在于在使用堵頭(6)將作為支撐連接部(301)的支撐鋼棒固定在管道(1)上；同時，堵頭(6) 還將管道(1)內外空間密封分別隔離開來。
7. 按照權利要求6所述大口徑管道外壁腐蝕控制用犧牲陽極保護裝置，其特征在于 所述犧牲陽極保護裝置(3)還滿足下述要求之一或其組合堵頭(6)與作為支撐連接部(301)的支撐鋼棒之間為螺紋連接； 堵頭(6)與管道(1)之間為螺紋連接。
專利摘要一種大口徑管道外壁腐蝕控制用犧牲陽極保護裝置，應用于開放式挖掘施工或者頂管施工的管道(1)；其特征在于所述犧牲陽極保護裝置(3)具體由以下兩大部分構成支撐連接部(301)、犧牲陽極部(302)；其中，犧牲陽極部(302)通過支撐連接部(301)直接或者間接固定連接在管道(1)上。本實用新型能保證管道頂管施工的持續(xù)性，大大節(jié)約了安裝工作量和安裝成本，經一次施工就能達到長效的防護，滿足大型工程施工的耐久性要求；其在工程應用中具有可預見的巨大的經濟價值和社會價值。
文檔編號C23F13/06GK201545914SQ200920247630
公開日2010年8月11日 申請日期2009年10月28日 優(yōu)先權日2009年10月28日
發(fā)明者衛(wèi)珍, 張立新, 李京, 汪洪濤, 胡宏良, 陸衛(wèi)中, 陳林, 魏英華 申請人:中國科學院金屬研究所;上海青草沙投資建設發(fā)展有限公司