s)，y为管道材料磁导率（H/m)，丫为管道材料电导率（S/m)。当 管道材料一定时，趋肤深度主要和信号频率f有关，因此信号频率的选择要能使趋肤深度 尽可能小（本发明优选在2mm内）。
[0026]铁氧体环在装置中起到能量禪合的作用。铁氧体环一端与交变信号产生电路的电 感线圈相连，另一端则套接在金属管道上。装置整体上相当于一个变压器，将原端线圈交变 信号的能量禪合到副端的金属管道中；金属管道则可视为一个直径很大的单应副端线圈。
[0027]为了更进一步地说明本发明提供的金属管道表面抗腐蚀装置，现参照附图并结合 具体实施例详述如下：
[00測实施例1
[0029] 如图1所示，该装置由开关电源9,交变信号产生电路10,铁氧体环3化及金属管 道4构成，其中1是金属排线，2是固定用塑料螺栓，5是自由电子示意，6是金属管道内部的 磁场示意。
[0030] 实施例2
[0031]实际操作中，我们可W根据管道壁的材料和厚度，改变交变信号的频率，从而改变 趋肤深度，提高防腐效果。趋肤深度与频率成反比例关系，通过理论计算，当交变信号频率 在20KHZ~lOOOKHz时，抗金属管道腐蚀效果较好。
[0032] 如图2所不，用圆圈7表不金属导线的横截面，小叉号表不某一时刻导线中电流 的流动方向，通过"右手法则"可W判断导线周围磁场的方向8,为图2a所示情况。在此基 础上，考虑两条靠得很近的导线，该时它们周围的磁力线会发生扭曲，呈现一种双回路的形 状，但仍然会沿顺时针方向运行。添加额外的一些导线，磁力线会进一步弯曲，如图化和2c 所示。
[0033]更进一步地，若许多导线被组合成一个圆柱体（做一个"由导线制成的管"），如图 3a所示，管外磁力线将沿顺时针方向，管内部的磁力线沿逆时针方向。如果我们有大量的电 线，并将电线的端部排成一个圆圈，则大量电线的组合可近似为金属管道。现在管外的磁场 方向为顺时针，管内部的磁场方向为逆时针。事实上，该磁场从顺时针变为反时针方向，意 味着在某些地方该磁场必须为零--即管道的表面，如图3b所示，其中加粗的圆圈表示金属 管道的内外壁，管道外壁处恰好是磁场为零的位置。
[0034] 再来考虑金属管道中磁场不为零的区域。管道内部会存在一个不断变化的磁场， 变化的磁场会激发变化的电场，感生电场进而产生反向电流。其结果是，管道内部的电流受 到阻力，使得它被完全抵消至电流为零。表面附近，磁场下降到零，所W没有反势的电流。因 此，流经导体的交流电流将趋向于流向表面，没有电流流过导体的中屯、，该便是趋肤效应产 生的机理。
[0035] 例如，图1中管道内发生了该样的反应，含有盐酸（肥1)杂质的水通过锻锋管道 (即涂有锋化）。发生腐蚀反应时，金属管道中的锋原子溶解在水中，一个锋原子失去2个 电子成为带正电的离子狂n")。电子进入水中与氨离子H+(盐酸肥1中的氨离子）结合， 产生氨气。在有本抗腐蚀装置的位置，管道中锋溶解释放的电子会通过交流信号流过管道。 由于趋肤效应，他们被迫游到管道外部。该意味着不存在任何可用于化学反应的电子，阻断 反应链。所W该反应不能继续，因此，腐蚀停止。
[0036] 本发明利用变压器的工作原理将交变信号产生电路（即振荡电路）产生的高频交 流信号通过铁氧体环禪合到金属管道中，不论金属管道的管径大小和管道的外围直径，该 装置都能很好地在管道中产生高频交流信号；并且，由于趋肤效应，交流电将只在管道表面 上毫米量级的深度流过，而管道内部不会产生电流；管道内壁金属失去的自由电子不会存 在于管道内部，而是被导引到管道表面，管内流体和管内壁之间从而不会因为得失电子而 发生化学反应，即抑制了管道的腐蚀。
[0037] 振荡电路输出给线圈的电压幅值可根据管道需要、缠绕在铁氧体环上的线圈的应 数灵活调整，例如，该电压的峰峰值可W为20V~80V，由于电压为高频电压，平均电压值更 小，能进一步提高安全性。
[003引由于振荡电路的输入电压与市电的频率、幅值可能不完全一致，因此在振荡电路 前端还可设置降压电路、脉冲产生电路、功率开关电路（对应开关电源9)等（如图1所示）， 例如，可W将降压电路可将市电转换为30V的直流电，再依次经过随机信号脉冲产生电路、 功率开关电路最终输入到振荡电路的转入端。随机信号脉冲产生电路、功率开关电路W及 振荡电路可W集成设计在一个信号板上。脉冲产生电路可W产生控制脉冲信号来控制功率 开关器件实现开启和关断，功率开关器件是用于实现电源给振荡电路提供电能的开关。
[0039]另外，铁氧体环还可W是其它四边形、五边形或圆形，各条边可W采用塑料连接件 (如螺杆）连接，只要铁氧体环形成一个团合的环形缠绕管道即可；铁氧体环所在平面的法 线方向与管道轴线方向的夹角为0°~60°，可W为15°、30°、45° ;由于线圈等效于变 压器电路的初级线圈，线圈既可W缠绕铁氧体环的一部分，也可W缠绕铁氧体环整体。
[0040] 本领域的技术人员容易理解，w上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用W 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。
【主权项】
1. 一种金属管道表面抗腐蚀的装置，其特征在于，该金属管道表面抗腐蚀的装置包括 振荡电路（10)、线圈（1)和导磁环；金属管道（4)套在所述导磁环内；所述线圈（1)缠绕在 所述导磁环上，并且该线圈（1)与所述振荡电路（10)相连形成电流回路；所述导磁环为铁 氧体、钴和镍的一种或其混合物，该导磁环所在平面的法线方向与所述金属管道（4)轴线 方向的夹角为0°~60°，用于向所述金属管道（4)引入交变电磁场，使金属管道（4)表面 抗腐蚀。2. 如权利要求1所述金属管道表面抗腐蚀的装置，其特征在于，该金属管道表面抗腐 蚀的装置满足：其中，y为所述金属管道（4)的磁导率，Y为所述金属管道（4)的电导率；《为角频 率，并且《= 2JIf，f为所述振荡电路（10)向所述线圈（1)输送的振荡电流的频率。3. 如权利要求1所述金属管道表面抗腐蚀的装置，其特征在于，所述磁导环为铁氧体 环。4. 如权利要求1-3任意一项所述金属管道表面抗腐蚀的装置，其特征在于，所述导磁 环为四边形环、五边形环、六边形环和圆形环中的任意一种。5. 如权利要求1-4任意一项所述金属管道表面抗腐蚀的装置，其特征在于，所述振荡 电路（10)用于向所述线圈（1)输送振荡电流，该振荡电流的频率为20KHz~lOOOKHz。
【专利摘要】本发明公开了一种金属管道表面抗腐蚀的装置，其特征在于，该金属管道表面抗腐蚀的装置包括振荡电路(10)、线圈(1)和导磁环；金属管道(4)套在所述导磁环内；所述线圈(1)缠绕在所述导磁环上，并且该线圈(1)与所述振荡电路(10)相连形成电流回路；所述导磁环为铁氧体、钴和镍的一种或其混合物，该导磁环所在平面的法线方向与所述金属管道(4)轴线方向的夹角为0°～60°，用于向所述金属管道(4)引入交变电磁场，使金属管道(4)表面抗腐蚀。该金属管道表面抗腐蚀的装置金属抗腐蚀效果稳定，不会额外引入杂质，能量传输效果好、安全性高，便于实际应用。
【IPC分类】C23F15/00
【公开号】CN104988514
【申请号】CN201510430398
【发明人】杨竣智, 邹志革, 雷鑑铭, 黄璟
【申请人】波思环球（北京）科技有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月21日