阅读说明：本技术 提高管道寿命的装置及其施工方法 (Device for prolonging service life of pipeline and construction method thereof ) 是由 信绍广 何齐书 李宁 宋亚峰 徐军 左超 于 2020-05-22 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种提高管道寿命的装置及其施工方法,属于金属管道技术领域,提高管道寿命的装置用于安装在两个金属管承口与插口的连接处,包括阳极构件、第一电缆、散热器以及第二电缆,所述阳极构件用于盛装阳极材料；所述第一电缆一端与所述阳极构件导电连接,另一端与一所述金属管的承口外周面导电连接；所述散热器设于所述第一电缆上；所述第二电缆一端与一所述金属管的承口端面导电连接,另一端与另一所述金属管插口外周面导电连接。本发明提高管道寿命的装置中阳极的材料为电位比管道材质更负的金属和合金(如锌或镁),阳极构件先溶解释放出的电流使球墨铸铁管道阴极极化到所需的电位,从而使金属管道得到保护,延长金属管道的使用寿命。(The invention provides a device for prolonging the service life of a pipeline and a construction method thereof, belonging to the technical field of metal pipelines, wherein the device for prolonging the service life of the pipeline is used for being arranged at the joint of bellmouths and spigots of two metal pipes and comprises an anode component, a first cable, a radiator and a second cable, wherein the anode component is used for containing an anode material; one end of the first cable is electrically connected with the anode component, and the other end of the first cable is electrically connected with the outer peripheral surface of the socket of the metal tube; the radiator is arranged on the first cable; one end of the second cable is in conductive connection with the end face of the female end of one metal pipe, and the other end of the second cable is in conductive connection with the peripheral face of the socket of the other metal pipe. The anode material in the device for prolonging the service life of the pipeline is metal and alloy (such as zinc or magnesium) with more negative potential than the pipeline material, and the anode component dissolves and releases current to polarize the cathode of the nodular cast iron pipeline to the required potential, so that the metal pipeline is protected, and the service life of the metal pipeline is prolonged.)

提高管道寿命的装置及其施工方法

技术领域

本发明属于金属管道技术领域，更具体地说，是涉及一种提高管道寿命的装置及其施工方法。

背景技术

热力管道输送的采暖水主要为温度在70～130℃之间的高温水，因为热力管道大多为钢制管道，近年来导致了很多管道泄漏事故，造成人员的伤亡，引起了较大的恐慌。

球墨铸铁管具有优良的耐蚀性，且采用承插连接的柔性接口方式，提高了管道的使用寿命。但是球墨铸铁管道作为热力管道使用时不适宜在管道表面进行喷锌防腐，锌材料作为阳极防腐的过程中一旦温度较高，会发生电位的转移，锌变为阴极，管道变为阳极，加速管道的腐蚀。

并且，管道连接承插口之间的缝隙处，一般会采用注入发泡剂并用热缩套进行包裹密封，但是热缩套密封效果差，容易损坏，一旦热缩套损坏，土壤中的水分会源源不断的通过热缩套的间隙及发泡剂的孔洞侵入管道承插口接口缝隙处，造成管道基体严重腐蚀甚至穿孔泄露，降低管道的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高管道寿命的装置及其施工方法，旨在解决现有使用球墨铸铁管作为热力管道时，管道使用寿命较短的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种提高管道寿命的装置，用于安装在两个金属管承口与插口的连接处，包括：

阳极构件，用于形成阳极；

第一电缆，一端与所述阳极构件导电连接，另一端与一所述承口外周面导电连接；

散热器，设于所述第一电缆上；以及

第二电缆，一端与一所述承口端面导电连接，另一端与和该所述承口插接的所述插口外周面导电连接。

作为本申请另一实施例，所述阳极构件包括：

阳极块；

外包装，包覆于所述阳极块外周；以及

填料，填充于所述外包装和所述阳极块之间，用于防止所述阳极块氧化。

作为本申请另一实施例，所述第一电缆具有两条，其中一条所述第一电缆的一端与所述阳极构件导电连接，另一端与所述散热器的第一连接点导电连接，另一条所述第一电缆的一端与所述散热器的第二连接点导电连接，另一端与所述承口外周面导电连接。

作为本申请另一实施例，所述散热器为轴对称构件，所述第一连接点和所述第二连接点的连线与所述散热器的对称轴重合。

本发明提供的提高管道寿命的装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明提高管道寿命的装置将阳极构件埋设在地下并浸湿，第一电缆的一端与阳极构件导电连接，另一端与承口外周导电连接，第二电缆的一端与一金属管承口端面导电连接，另一端与和该承口插接的插口外周面导电连接，阳极构件浸湿溶解形成电路中的阳极，管道形成电路中的阴极。本发明提高管道寿命的装置中阳极的材料为电位比管道材质更负的金属和合金(如锌或镁)，阳极构件先溶解释放出的电流使球墨铸铁管道阴极极化到所需的电位，从而使金属管道得到保护，延长金属管道的使用寿命；两个金属管连接处的承口与插口处设有第二电缆，该处在电路中也处于阴极，保护了两个金属管承插缝隙处的薄弱部分，减弱了该处的腐蚀，延长了管道的使用寿命；通过散热器可以有效降低第一电缆中的热量，防止温度过高的情况下阳极与阴极的反转，该装置不需要外部电源，对邻近的金属建筑物及金属管道的干扰很小，当管道自身的磨损处较多时，阳极释放的电流增大，实现自我调节，不需要再进行日常维护。

本发明还提供了一种提高管道寿命的装置的施工方法，用于安装上述提高管道寿命的装置，包括如下步骤：

制备所述阳极构件；

将所述阳极构件与所述第一电缆的一端焊接；

将所述散热器安装于所述第一电缆上；

将所述第一电缆的另一端焊接于所述承口外周面；

将所述第二电缆的一端焊接于所述承口的端面，另一端焊接于和该所述承口插接的所述插口的外周面；

埋设所述阳极构件。

作为本申请另一实施例，所述阳极构件包括阳极块、包裹于所述阳极块外周的外包装以及填充于所述外包装和所述阳极块之间的填料；所述制备所述阳极构件，包括：

清理所述阳极块的外表面

将所述填料填入所述外包装中；

使所述填料在所述阳极块外周的厚度一致，压实所述填料。

作为本申请另一实施例，所述散热器为轴对称构件，所述散热器上设有第一连接点和第二连接点，所述第一连接点和所述第二连接点的连线与所述散热器的对称轴重合，所述第一电缆具有两条；所述将所述散热器安装于所述第一电缆上，包括：

将一条所述第一电缆的另一端与所述第一连接点焊接；

将另一条所述第一电缆的一端与所述第二连接点焊接；

对所述第一连接点和所述第二连接点进行绝缘处理。

作为本申请另一实施例，所述将所述第二电缆的一端焊接于所述承口的端面，另一端焊接于和该所述承口插接的所述插口的外周面，包括：

去除所述承口端面及和所述承口插接的插口外周面欲焊接位置的绝缘层，使所述承口端面及所述插口外周面欲焊接位置为预设面积的金属光泽表面；

将所述第二电缆的两端分别焊接于所述承口端面和所述插口外周的欲焊接位置；

在所述第二电缆临近焊点处预留蛇形弯。

作为本申请另一实施例，所述将所述第二电缆的两端分别焊接于承口端面和插口外周的欲焊接位置，之前还包括：

预热所述金属管；

在所述承口端面上和所述插口外周面上制备焊接头；

将所述第二电缆与所述焊接头焊接。

作为本申请另一实施例，所述填埋所述阳极构件，具体包括：

在预设位置钻孔；

将所述阳极构件放入孔内；

在孔内浇水，使所述填料吸饱水；

向孔内回填土，掩埋阳极构件。

本发明提供的提高管道寿命的装置的施工方法：与现有技术相比，本发明提高管道寿命的装置的施工方法先制备阳极构件；将阳极构件与第一电缆的一端焊接；将散热器安装于第一电缆上；将第一电缆的另一端焊接于承口外周面；将第二电缆的一端焊接于承口的端面，另一端焊接于和该承口插接的插口的外周面；埋设阳极构件。本发明提供的管道寿命施工方法通过埋设阳极构件形成通过自身溶解可以释放电流的阳极，解决了现有管道不能直接在金属管道外壁喷涂牺牲阳极金属涂层的问题，将锌或镁作为阳极材料，埋设的阳极构件自身溶解释放电流，且自身作为阳极，管道作为阴极，阳极构件自身的溶解对管道形成保护，延缓了管道的腐蚀，延长了金属管道的使用寿命；通过第一电缆上的散热器对电路进行散热，防止锌或镁在超过50℃的情况下变为阴极，有效延长了该提高管道寿命的装置的使用时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的提高管道寿命的装置的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的提高管道寿命的装置的结构示意图。

图中：1、阳极构件；101、外包装；102、阳极块；103、填料；2、第一电缆；3、散热器；4、第二电缆；5、焊接头；6、承口；7、插口。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的提高管道寿命的装置进行说明。提高管道寿命的装置，包括阳极构件1、第一电缆2、散热器3以及第二电缆4，阳极构件1用于形成阳极；第一电缆2一端与阳极构件导电连接，另一端与一承口6外周面导电连接；散热器3设于第一电缆2上；第二电缆4一端与一承口6端面导电连接，另一端与和该承口6插接的插口7外周面导电连接。

本发明提供的提高管道寿命的装置，与现有技术相比，本发明提高管道寿命的装置将阳极构件1埋设在地下并浸湿，第一电缆2的一端与阳极构件1导电连接，另一端与承口6外周导电连接，第二电缆4的一端与一金属管承口6端面导电连接，另一端与和该承口6插接的插口7外周面导电连接，阳极构件1浸湿溶解形成电路中的阳极，管道形成电路中的阴极。本发明提高管道寿命的装置中阳极的材料为电位比管道材质更负的金属和合金(如锌或镁)，阳极构件1先溶解释放出的电流使球墨铸铁管道阴极极化到所需的电位，从而实现对球墨铸铁管道的保护，延长金属管道的使用寿命；两个金属管连接处的承口6与插口7处设有第二电缆4，该处在电路中也处于阴极，保护了两个金属管承插缝隙处的薄弱部分，减弱了该处的腐蚀，延长了管道的使用寿命；通过散热器3可以有效降低第一电缆2中的热量，防止温度过高的情况下阳极与阴极的反转，该装置不需要外部电源，对邻近的金属建筑物及金属管道的干扰很小，当管道自身的磨损处较多时，阳极释放的电流增大，实现自我调节，不需要再进行日常维护。

作为本发明提供的提高管道寿命的装置的一种具体实施方式，请参阅图1及图2，阳极构件1包括阳极块102、外包装101以及填料103，外包装101包裹于阳极块102外周；填料103填充于外包装101和阳极块102之间，用于防止阳极块102氧化。阳极构件1在组装的过程中，先将阳极块102放到外包装101内，然后向内部填入填料103，填料103的成分主要是碳粉，通过填料103均匀设于阳极块102的外周可以在阳极构件1被水浸湿后防止阳极块102的氧化，降低阳极块102的接地电阻，延长阳极块102的使用寿命。

本实施例中，外包装101的材质为布制品，向阳极构件1浇水的时候，可以充分的吸收水分，加快阳极构件1的浸透；布制外包装101还可以有效的锁水，防止阳极构件1缺少水分影响放电。

作为本发明提供的提高管道寿命的装置的一种具体实施方式，请参阅图1及图2，第一电缆2具有两条，其中一条第一电缆2的一端与阳极构件1导电连接，另一端与散热器3的第一连接点导电连接，另一条第一电缆2的一端与散热器3的第二连接点导电连接，另一端与承口6外周面导电连接。两条第一电缆2的一端都连接在散热器3上，当阳极构件1发出的电流流经第一电缆2进入散热器3，电流在散热器3上的流动过程中可以实现散热，然后电流通过另一条第一电缆2进入承口6位置，通过电流在散热器上的直接流通可以高效的实现对电路的散热，防止温度过高，保证阳极的金属极性，防止阳极与阴极互换，通过牺牲阳极对球墨铸铁管道的起到防腐作用。

作为本发明提供的提高管道寿命的装置的一种具体实施方式，请参阅图1及图2，散热器3为轴对称构件，第一连接点与第二连接点的连线与散热器3的对称轴重合。通过第一连接点与第二连接点的连线与散热器3的对称轴重合可以保障电流从散热器的两端传输的距离相同，保证电流流动的均匀性，有利于对管道的阴极保护。

散热器3可以为散热环或散热盘。散热器3的形状为圆形，环状结构的散热器3可以加快电流的导通，两条第一电缆2穿过散热器3的圆心呈直线分布，保障电流从散热环的两端传输的距离相同且最短，在电流快速流动的同时保证均匀性；盘状的散热器3散热面积较大，散热效率较高，有利于电路的降温，防止温度过高造成阳极阴极互换，防止管道加快腐蚀。

作为另一实施例，散热器3外形形状可以为圆球、棒状及矩形等形状，只要满足散热的条件，使电路中的温度降低到50℃以下即可，散热器3的截面形状可为圆形，也可为矩形。

本发明还提供了一种提高管道寿命的装置的施工方法，用于安装上述提高管道寿命的装置，包括如下步骤：制备阳极构件1；将阳极构件1与第一电缆2的一端焊接；将散热器3安装于第一电缆2上；将第一电缆2的另一端焊接于承口6外周面；将第二电缆4的一端焊接于承口6的端面，另一端焊接和该承口6插接的插口7的外周面；埋设阳极构件1。

本发明提供的提高管道寿命的装置的施工方法，与现有技术相比，本发明提高管道寿命的装置的施工方法先制备阳极构件1；将阳极构件1与第一电缆2的一端焊接；将散热器3安装于第一电缆2上；将第一电缆2的另一端焊接于承口6外周面；将第二电缆4的一端焊接于承口6的端面，另一端焊接于和该承口6插接的插口7的外周面；埋设阳极构件1。本发明提供的管道寿命施工方法通过埋设阳极构件1形成通过自身溶解可以释放电流的阳极，解决了现有管道不能直接在金属管道外壁喷涂牺牲阳极金属涂层的问题，将锌或镁作为阳极材料，埋设的阳极构件自身溶解释放电流，且自身作为阳极，管道作为阴极，阳极构件自身的溶解对管道形成保护，延缓了管道的腐蚀，延长了金属管道的使用寿命；通过第一电缆2上的散热器3对电路进行散热，防止锌或镁在超过50℃的情况下变为阴极，有效延长了该提高管道寿命的装置的使用时间。

作为本发明提供的提高管道寿命的装置的施工方法的一种具体实施方式，请参阅图1及图2，阳极构件包括阳极块、包裹于阳极块外周的外包装以及填充于外包装和阳极块之间的填料；制备阳极构件，包括：清理阳极块的外表面将填料填入外包装中；使填料在阳极块外周的厚度一致，压实填料。在组装阳极构件1之前，应检查阳极块102的表面是否有油污和氧化物，阳极块102表面的油污和氧化物会降低阳极块102的活性，影响阳极电流的发生，通过砂纸打磨干净，可以保证阳极块102的活性，保证阳极块102上电流的顺利产生；填料103中主要为碳粉等粉末状物质的混合物，在填充前首先要调拌均匀，在调拌的过程中不得混入石块、泥土、杂草等，防止增大阳极块102的接触电阻，降低电流的传递效率，降低管道的防腐蚀效率；当阳极块102为锌时，保证填料103在阳极块102周边的厚度为50mm，当阳极块102为镁时，保证填料103在阳极块102周边的厚度为70mm，可以有效防止不同材质阳极块102的氧化，降低阳极块102的接地电阻，延长阳极块102的使用寿命。

作为本发明提供的提高管道寿命的装置的施工方法的一种具体实施方式，在制备阳极构件之前需要先计算阳极块的重量，阳极块102重量的计算公式为：

W＝ξ*πD*S*γ(1)

其中，ξ为安全系数；π为圆周率；D为管道外径(m)；S为两个阳极构件1布置点的间距(m)；γ为单位管道表面积所需的阳极块质量(kg/m²)。

例如，当采用锌作为阳极时，管道口径为DN300，采用200米埋设一个阳极，计算公式：

W＝ξ*πD*S*γ＝1.1*3.14*0.326*200*0.2＝45kg，故用两组25kg的锌块作为阳极；

当采用镁作为阳极时，管道口径为DN600，采用200米埋设一个阳极，为计算公式：

W＝ξ*πD*S*γ＝1.1*3.14*0.635*200*0.13＝57kg，故用两组30kg的镁块作为阳极。

作为本发明提供的提高管道寿命的装置的施工方法的一种具体实施方式，第一电缆2与阳极构件1的焊接采用铜焊或锡焊，成组辅助阳极块102埋设后应测量其接地电阻不宜大于1Ω，如达不到要求应采取补救措施；当阳极材料为锌时，双边的焊缝长度不得小于70mm，当阳极材料为镁时，双边的焊缝不得小于80mm，焊好之后的第一电缆2的接头处及漏出阳极构件1端面的铜芯要防腐绝缘，绝缘材料采用环氧树脂，防腐结束后对接头采用穿管保护措施，防止接头损坏。各点确认焊接、连接、防腐处理合格后，回填土壤固定。焊缝的长度可以增强第一电缆2与阳极构件1之间的连接性，使得第一电缆2不容易扯断，增强结构间的牢固性。

作为本发明提供的提高管道寿命的装置的施工方法的一种具体实施方式，请参阅图1及图2，散热器3为轴对称构件，散热器3上设有第一连接点和第二连接点，第一连接点和第二连接点的连线与散热器3的对称轴重合，第一电缆2具有两条，将散热器3安装于第一电缆2上，包括：将一条第一电缆2的另一端与第一连接点焊接；将另一条第一电缆2的一端与第二连接点焊接；对第一连接点和第二连接点进行绝缘处理。两段第一电缆2与散热器3焊接在一起，两段第一电缆2在散热器3上呈180°可以保障电流流程较短，且从散热器3的两端传输的距离相同，保证电流流动的均匀性；散热器3与第一电缆2采用铜焊焊接，焊接好的电缆接头采用环氧树脂进行防腐绝缘处理，防止连接处损坏。

作为本发明提供的提高管道寿命的装置的施工方法的一种具体实施方式，将第二电缆4的一端焊接于承口6的端面，另一端焊接于和该承口6插接的插口7的外周面，包括：去除承口6端面及和承口6插接的插口7外周面欲焊接位置的绝缘层，使承口6端面及插口7外周面欲焊接位置为预设面积的金属光泽表面；将第二电缆4的两端分别焊接于承口6端面和插口7外周的欲焊接位置；在第二电缆2临近焊点处预留蛇形弯。焊接前将管道外层抛光，用刮刀或锉刀使管道上的欲焊处有足够大小的金属光泽表面，第二电缆4的两端剥去绝缘层，芯线应伸出50mm，第二电缆4的芯线必须清洁干燥、无油和油脂，保证焊接后第二电缆4与管道之间连接的牢固性。

作为本发明提供的提高管道寿命的装置的施工方法的一种具体实施方式，将第二电缆4的两端分别焊接于承口6端面和插口7外周的欲焊接位置，之前还包括：预热金属管；在承口6端面上和插口7外周面上制备焊接头5；将第二电缆4与焊接头5焊接。在管道焊接之前进行预热，预热温度为110℃左右，可以防止焊接过程中管道局部受热造成管道焊接头5出现质量问题。

铸铁管道的表面有防腐层，首先在管道的防腐层上开一个50*50的口子，剥去防腐层，用砂纸打磨使之露出金属光泽，要求表面平整、清洁光亮、干燥、无油脂；剥去第二电缆4的绝缘保护层，漏出长约50mm的一段铜芯，铜芯漏出的长度根据模具大小而定；将模具放在除锈区域中央，模具和被焊接铸管表面应该结合紧密无缝隙；将焊接头5的一端插入模具底部孔槽，焊接头5位置确保到位；打开顶部盖子，将金属垫片放入模具，堵住其内孔，金属垫片成凹凸状(将凸出一面朝下，放入模具内孔)；打开铝热焊剂(大包)，倒入模具内孔，用木棒将焊剂压实；打开引火粉(小包)，将引火粉撒在焊剂表面，以及模具边沿上少许(以便打火枪引燃)；将模具盖盖好，一切准备就绪后，用点火枪点燃模具边缘的引火粉；引火粉引燃焊剂，焊剂燃烧后把垫片融化成液体，顺内孔流到铜芯电缆；10秒后起模具，清渣，焊接头5焊接成功，用钢刷、毛刷等工具清除模具内残渣，再依次焊接另一端的焊接头5，最后将铜芯电缆连接焊接头5并焊接牢固。

焊接完成且温度降低后进行焊缝检查，合格后对焊接部位、裸露基体、铜导线进行补口，补口材料采用环氧树脂。导线电缆敷设时应留有足够余量，在焊点及其他连接处预留蛇形弯，防止电缆或焊点受力拽脱。

具体地，焊接头5的形状可为半圆形，也可为小圆形，焊接过程中第二电缆4也可与管道直接相连焊接，焊接头5的材质可为铜、钢铁、铝及不锈钢等材质。

作为本发明提供的提高管道寿命的装置的施工方法的一种具体实施方式，管道与第二电缆4或第一电缆2焊接完成后，要对管道上的焊点进行强度试验，合格后才能进行补伤作业。补伤前应先填充热熔胶，再包覆热收缩套，并再缠胶带保护。必须保证焊接牢固并且绝缘性能良好。

作为本发明提供的提高管道寿命的装置的施工方法的一种具体实施方式，填埋阳极构件1，具体包括：在预设位置钻孔；将阳极构件1放入孔内；在孔内浇水，使填料吸饱水；向孔内回填土，掩埋阳极构件。阳极构件1的埋设位置与管道外壁相距0.5-2mm，且处于管道的侧方或上方，具体情况视现场的具体工况条件而定；阳极构件1的埋设深度必须在冻土层以下，一般要求与管道的深度一致，对于已安装的管道，阳极构件1的埋设可在管道的中心位置，使得阳极构件1的中心位置与管道的中心位置在同一高度上；水淹没阳极构件1的持续时间在2～3分钟以上，可以有效保证水充分浸湿阳极构件1，保证阳极构件1可以分解放电；在第一次埋设阳极构件1的时候使用细土，可以有效减缓水分的散发，延长阳极构件1的使用时间。

作为本发明提供的提高管道寿命的装置的施工方法的一种具体实施方式，阳极构件1通过立式或卧式的方式放入孔内。当采用立式埋设时，管道的安装与阳极构件1的埋设可以同步进行，阳极构件1的埋设位置距离管道1.3米左右，钻孔直径为φ400，钻孔方式主要为人力钻孔，主要适用于管径较大的管道，可以保证管道的周面上电流补充的均匀性；当采用卧式埋设时，管道的安装与阳极构件1的埋设可以同步进行，阳极构件1的埋设位置距离管道1.8米左右，埋设深度与管道深度一致，主要适用于管径较小的管道。

作为本发明提供的提高管道寿命的装置的施工方法的一种具体实施方式，第一电缆2或第二电缆4与管道的焊接通过焊接头连接时需要对管道进行预热，另外，第一电缆或第二电缆4与管道的焊接还可以采用电焊或铜焊，不管哪种焊接方式都要求：焊接牢固，焊缝均匀，焊接点的电阻要求小于4×10-4Ω，焊接点强度大于焊接后铜芯电缆的承载力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。