非开挖施工大口径管道阴极保护系统

摘要

非开挖施工大口径管道阴极保护系统，针对非开挖施工大口径顶管管线(1)进行保护；所述非开挖施工大口径管道阴极保护系统具体构成如下：布置在非开挖施工大口径顶管管线(1)的管道外壁的防护涂层、电连接在非开挖施工大口径顶管管线(1)上的牺牲阳极保护装置(3)；所述牺牲阳极保护装置(3)具体通过在管道上安装的阴极保护馈电装置(113)与非开挖施工大口径顶管管线(1)构成电连接的。本发明提出了一种新形式的阴极保护管道施工系统，其技术效果明显，具有可预期的巨大的经济和社会价值。

主权项

1.非开挖施工大口径管道阴极保护系统，针对非开挖施工大口径顶管管线(1)进行保护；其特征在于：所述非开挖施工大口径管道阴极保护系统具体构成如下：布置在非开挖施工大口径顶管管线(1)的管道外壁的防护涂层、电连接在非开挖施工大口径顶管管线(1)上的牺牲阳极保护装置(3)；所述牺牲阳极保护装置(3)具体通过在管道上预先施工安装的阴极保护馈电装置(113)与非开挖施工大口径顶管管线(1)构成电连接的；非开挖施工大口径管道阴极保护系统中，要求将各段非开挖施工大口径顶管管线(1)端部一段清理掉保护涂层，然后将各段管子之间进行焊接固定和密封，再之后还要求进行焊接之后的补口操作；对所述管道外壁焊接部位进行补口操作的要求具体是：首先清理焊接后未覆盖涂层部位及其附近的残留物，之后在管道外部的焊接部位及其附近重新涂覆保护涂层，使得各段管子共同形成一个外部设置有连续防护涂层的整体；所述的借助于阴极保护馈电装置(113)电连接在非开挖施工大口径顶管管线(1)上的牺牲阳极保护装置(3)布置在地表或者地下，其具体结构如下：其整体形状为棒状，其芯部最内层是能够进行电连接的金属材质的支撑连接部(301)，所述支撑连接部(301)的一端以电连接形式通过阴极保护馈电装置(113)连接在非开挖施工大口径顶管管线(1)上，其另一端和支撑连接部(301)的表面被牺牲阳极部(302)覆盖；牺牲阳极保护装置(3)的牺牲阳极部(302)包裹在填料包(303)内，所述填料包(303)使用糊状牺牲阳极添包料制作用以包裹牺牲阳极保护装置(3)中牺牲阳极部(302)，所述糊状牺牲阳极添包料的质量百分比组成为石膏粉∶工业硫酸钠∶膨润土＝75∶5∶20；使用牺牲阳极保护装置(3)时按照下述原则进行设计和选用：具体计算过程为：1)保护面积计算：对于圆形管道，管线面积：A_c＝π×D×L，式中：D为管道直径，L为管长度；2)需要的保护电流：I_ci＝i_c×A_c×f_ci，I_cm＝i_c×A_c×f_cm，I_cf＝i_c×A_c×f_cf；其中：i_c为保护电流密度，与土壤的成分、温度、管道的材质有关；I_ci，I_cm，I_cf分别为初始、平均和末期的保护电流密度需要；f_ci，f_cm，f_cf分别为初始、平均和末期的保护涂层破损率；3)阳极总质量按照下式计算：式中，t_f为阴极保护设计寿命，a；μ为牺牲电极效率，％；ε为阳极电容量，Ah/Kg；4)阳极数量的计算：单支阳极的接地电阻使用下述两式计算：$R_H=\frac{\rho }{2\mathrm{\pi L}}(\ln \frac{2L}{D}+\ln \frac{L}{2t}+\frac{{\rho }_a}{\rho }\ln \frac{D}{d})$$R_H=\frac{\rho }{2\mathrm{\pi L}}(\ln \frac{2L_a}{D}+\frac{1}{2}\ln \frac{4t+L_a}{4t-L}+\frac{{\rho }_a}{\rho }\ln \frac{D}{d})$式中：R_H为水平式阳极接地电阻，单位Ω；R_V为立式阳极接地电阻，单位Ω；p为土壤电阻率，单位Ω.m；p_a为填包料电阻率，单位Ω.m；L为阳极长度，单位m；L_a为阳极填料层长度，单位m；d为阳极等效直径，单位m；D为填料层直径，单位m；t为阳极中心至地面的距离，单位m；组合阳极接地电阻按照下式计算：式中：R_tal为阳极组总接地电阻，单位Ω；R_V为立式阳极接地电阻，单位Ω；k为修正系数；N为阳极数量；单支阳极输出电流：式中：I_a为单支阳极输出电流；ΔE为阳极有效电位差；R为回路总电阻；所需要阳极数量：式中：N为阳极的数量；I_A为所需保护电流；I_a为单支阳极输出电流；f为备用系数；5).验算：在计算得到结果后，需进行验算，按照挪威标准，需同时满足以下三个条件，才能保证牺牲阳极在服役初期、中期和末期满足阴极保护的要求：①C_a(tot)＝N·C_a＞I_cm·t_f·8760；②I_ai(tot)＝N·I_ai＞I_ci；③I_af(tot)＝N·I_af＞I_cf；式中：C_a(tot)为阳极总容量，I_ci为初始需要的总电流；I_cf为末期需要的总电流。