CN102667566B - 水下光纤线缆 - Google Patents

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Abstract

一种水下光纤线缆，包括两个端部（3a、3b）、挤压金属管（4）、至少一条光纤（5）及围绕所述挤压金属管（4）的聚合物护套（6）。所述至少一条光纤以松散配置容纳在所述挤压金属管（4）中。所述线缆包括连接到水下线缆（2）的一个端部（3a、3b）的受控阴极保护系统（12），并且包括布置在该水下线缆的外面的阳极地床（13），和在水下线缆（2）的一个端部把阳极地床（13）连接到水下线缆（2）的挤压金属管（4）的电连接部（14）。

Description

水下光纤线缆
技术领域
本发明涉及水下光纤线缆，而且涉及保护水下光纤线缆的方法。
水下光纤线缆是一种安装或者适于安装在水下（例如，在海床上、横跨河流、湖泊等）的光纤线缆，其中线缆长度的至少一部分浸没在水中。
背景技术
水下线缆，尤其是水下光纤线缆，用于海底通信。水下光纤线缆铺设在海床上并且具有着陆点。
US 4,389,088涉及一种包括具有螺旋槽的中央细丝的水下光纤线缆，所述螺旋槽用于在每个槽中接纳至少一条光纤，槽的截面使得其中的光纤可以横向移动至少其横向尺寸的一半，其中所述中央细丝是由金属或者金属合金制成的。该中央细丝具有铝管，通过挤压或者通过纵向焊接一根带子然后拉动其通过一个管芯来应用。这种管子的作用是保护光纤不受外部压力的影响。管子又通过挤压技术被几毫米厚且由例如聚乙烯或聚丙烯的塑料材料制成的覆盖物覆盖，从而提供关于外部介质的电绝缘。以不间断线匝螺旋缠绕的一层钢丝围绕着所述覆盖物。这种钢丝的目的是同时吸收作用在线缆上的张力并形成能够抵抗由于外部压力而导致的压缩的护件（armour）。线缆可选地包括另一个金属保护层。
本申请人观察到，当安装到咸水中的海床上时，根据US 4,389,088的线缆要遭受极端的环境，这种环境对线缆的部件，尤其是对金属部件，是有侵蚀性的。
对线缆金属部件的侵蚀是危险的，因为它降低了线缆的机械抵抗力而且水最终会到达光纤。而且，在酸性和中性水中，产生侵蚀的阴极反应产生氢，氢会引起光纤工作波长的衰减。
根据Norscan报告（2008年8月，第2卷，第2期）已知，为了保护光纤线缆的护件不受侵蚀影响，应用链接到线缆护件的负DC电压（直流电压）。当线缆的暴露的护件区域与局部地接触时，周围安装区域中的元素将被吸引到负充电的暴露的线缆区域。这些元素将随时间累积，在暴露的线缆护件上形成保护层，只要负DC电势给线缆供能就可以，由此减缓了暴露的护件区域的侵蚀过程。
本申请人观察到外加电流会造成线缆中氢的生成。
根据EP136877，海底线缆包括布置在保护性护套中并且具有一层或多层金属护件的线缆芯部。所述护件通常被注入沥青和/或柏油的黄麻和/或聚丙烯纱线的侵蚀保护层覆盖。当护件由钢丝或者钢条组成时，钢通常是镀锌的。但是，其它金属也用作线缆护件。关于单导体电力线缆，通过把不同金属丝引入到护件中，钢护件的导电性得到了改善。
这种海底线缆的特征在于集成到护件中的有排列好的金属或金属合金的丝、条或带，这种金属或金属合金没有护件那么贵重，而且将代表用于护件侵蚀保护的牺牲阳极。
发明内容
在本发明中，本申请人面临保护水下光纤线缆不受侵蚀影响的问题。此外，本申请人还面临保护光纤不受氢产生影响的问题，其中氢产生与线缆部件的电化学反应相关。
特别地，本申请人观察到容纳光纤的金属管的完整性影响线缆的效率。
根据第一方面，本发明涉及一种水下光纤线缆，包括：
两个端部、一个挤压金属管、所述挤压金属管中至少一条松散放置的光纤、围绕所述挤压金属管的聚合物护套及受控阴极保护系统，所述受控阴极保护系统包括布置在水下线缆外面的阳极地床（anodebed）和在水下线缆的一个端部把该阳极地床连接到水下线缆的挤压金属管的电连接部。
受聚合物护套保护的挤压金属管的改善的抵抗力可以通过适于把受控的保护电流施加到挤压金属管的阴极保护系统来保留。
本申请人已经发现，利用线缆更易接近的部分，具有布置在水下线缆外面的阳极地床的阴极保护系统很容易安装和维护，而且扩展了沿线缆长度的保护。
依赖于水下线缆的长度，在一种实施方式中，在水下线缆的两端都放置了受控阴极保护系统。每一部分都链接到布置在水下线缆外面的阳极地床，及在水下线缆相关的端部把阳极地床连接到水下线缆的挤压金属管的电连接部。
优选地，水下线缆包括至少一个位于挤压金属管与聚合物护套之间的粘合层。
所述粘合层改善了挤压金属管与聚合物护套之间的粘合。而且，该粘合层还有助于避免聚合物护套中的损坏，并且，在有损坏的情况下，避免侵蚀传播。
有利地，所述粘合层包括马来酸酐接枝聚乙烯。
优选地，适于把保护电流密度J的值维持在0.001A/m2和1A/m2之间的预定电阻布置在阳极地床与挤压金属管之间。更优选地，所述预定电阻适于把保护电流密度J的值维持在0.005A/m2和0.1A/m2之间。还更优选地，所述预定电阻适于把保护电流密度J的值维持在0.008A/m2和0.05A/m2之间。
有利地，预定电阻沿所述电连接部串联布置。该预定电阻允许限制氢的产生并安全地应用阴极保护，从而获得对光纤的可靠保护。
通过受控阴极保护系统，挤压金属管得到了保护，而且氢的产生也被限制了。
优选地，水下线缆包括在所述挤压金属管中容纳所述至少一条光纤的聚合物管子。这个特征提供了对挤压金属管中光纤的进一步保护。
有利地，挤压金属管是从线缆中心开始最接近至少一条光纤的金属元件。因此，阴极保护直接应用到容纳至少一条光纤的线缆的金属部件，从而优化了对无护件层的线缆延伸部（stretch）的保护。
优选地，挤压金属管由铝制成。作为替代，挤压金属管由铝合金制成。作为替代，挤压金属管由铜制成。
有利地，水下线缆的至少一部分包括围绕聚合物护套的至少一层护件丝。至少一个聚合物保护层围绕所述护件丝。护件层提供了整个线缆进一步的机械抵抗力，特别是在铺设的过程中。
有利地，受控阴极保护系统是流电（galvanic）阴极保护系统并且包括阳极地床，所述阳极地床包括至少一个牺牲阳极，该牺牲阳极由具有比水下线缆的挤压金属管更负电极电势的材料制成。根据本发明的线缆与流电受控阴极保护系统的设计提供了对光纤的可靠保护。
优选地，在挤压金属管由铝或者铝合金制成的情况下，阳极地床由选自由锌、镁、铝或者铝合金组成的组的材料制成。
作为替代，受控阴极保护系统是外加电流阴极保护系统，包括沿阳极地床与水下线缆的挤压金属管之间的电连接部布置的外部电源。
有利地，受控阴极保护系统包括沿阳极地床与挤压金属管之间的电连接部串联的电阻及测量电阻端部的电势差的电压计。这些特征允许获得对挤压金属管与阳极地床之间的电势差的可靠连续读数。
有利地，挤压金属管是带波纹的。
优选地，挤压金属管至少在连接到阴极保护系统的水下线缆的端部包括暴露的延伸部。特别地，电连接部把阳极地床连接到挤压金属管的暴露的延伸部。而且，阴极保护系统还提供电连接部与挤压金属管之间的直接接触。
有利地，一个接头盒（joint case）容纳挤压金属管的暴露的延伸部。电连接部穿过该接头盒。容纳挤压金属管的暴露的延伸部的接头盒保护线缆的端部，而且尤其是挤压金属管的暴露的延伸部。在这种情况下，电连接部穿过接头盒，允许阳极地床布置在该接头盒的外面。
有利地，具有阴极保护系统的水下线缆的端部位于海岸旁。阳极地床适于掩埋在该海岸的水平面下。
优选地，阳极地床是利用亲水性回填掩埋的。这种特征允许改善阳极地床与环境，尤其是海水，之间的接触。
有利地，阳极地床可以包括两个或更多个并联连接到连接箱的牺牲阳极。特别地，这种连接箱通过电连接部连接到水下线缆的挤压金属管。因此，阳极地床可以很容易地为所需的每种类型的保护进行设计。
优选地，外加电流阴极保护系统的外部电源包括AC或DC供电的整流器，该整流器具有连接到阳极地床的正端子、连接到水下线缆的挤压金属管的负端子和另一个连接到参考电极的端子。
优选地，所述AC或DC供电的整流器包括比较设备，该比较设备将所述参考电极与挤压金属管之间的电势差和一个参考值进行比较。
优选地，所述受控阴极保护系统包括沿阳极地床和挤压金属管之间的电连接部串联的1Ω电阻。
本发明的另一方面涉及用于保护水下光纤线缆的方法，其中水下线缆具有两个端部而且包括一个挤压金属管、在所述挤压金属管中至少一条松散放置的光纤及围绕所述挤压金属管的聚合物护套，所述用于保护的方法包括：
提供适于把保护电流施加到挤压金属管的阴极保护系统，
至少在水下线缆的一个端部通过电连接部把一个阳极地床连接到水下线缆的挤压金属管，所述阳极地床布置在水下线缆的外面，
检查聚合物护套的缺陷的存在。
所述检查的执行不用经常中断线缆结构，该线缆结构不需要为了执行所述检查而修改。
本申请人观察到，对聚合物护套的缺陷存在的检查允许在受控阴极保护方法中，尤其是流电受控阴极保护方法中，检查牺牲阳极的侵蚀。
有利地，用于保护水下光纤线缆的方法包括估计由阳极地床提供的电流。本申请人观察到，在受控阴极保护方法中，优选地是流电保护方法中，由阳极地床提供的电流关联到聚合物护套缺陷的存在。
优选地，提供了从阳极地床与挤压金属管之间的平均电势差开始来估计由阳极地床提供的电流。本申请人观察到，这些特征允许不中断线缆的接地就获得读数。
特别地，用于保护水下光纤线缆的方法包括：
读取阳极地床与挤压金属管之间的电势差，
处理预定时段的所述电势差，以便获得所述电势差的平均值，及
处理所述电势差的平均值，以便获得由阳极地床提供的电流的值。
对聚合物护套的检查可以根据挤压金属管与阳极地床之间的电势差的平均值来执行。这个平均值可以直接从安装的线缆获得，而不需要线缆接地的修改和中断。
优选地，用于保护水下光纤线缆的方法包括：
读取阳极地床与挤压金属管之间的电势差。
有利地，用于保护水下光缆的方法包括：
减去与在水下线缆的两个端部处的环境的地质组成相关的连续值。这允许消除由于在水下线缆的两个端部处的环境的不同地质组成而造成的恒定误差。
有利地，用于保护水下光纤线缆的方法包括：
处理至少两周的预定时段的电势差，以便获得该电势差的平均值。至少两周的平均值允许消除由于环境（即，高/低潮）造成的电势差的变化。
如果所述用于保护的方法包括读取阳极地床与挤压金属管之间的电势差，那么有利地，所述阴极保护方法包括按预定频率选择该阳极地床与挤压金属管之间的电势差的值。否则，所述用于保护的方法包括：按预定频率读取阳极地床与挤压金属管之间的电势差。这允许消除由于环境（即，海的波动）造成的电势差的变化。
附图说明
本发明将参考以下例子和图进一步说明，附图中：
图1是沿图3的线I-I的水下光纤线缆的例子的示意性截面；
图2是沿图3的线I-I的水下光纤线缆的另一个例子的示意性截面；
图3是具有流电阴极保护系统的水下光纤线缆的例子的示意图；
图4是流电阴极保护系统的例子的放大示意图；
图5是流电阴极保护系统的例子的放大示意图；
图6是在实验测试过程中按时间（小时）读出的、关于牺牲阳极和挤压金属管的饱和甘汞参考电极的电势（V）值的图；
图6a是图6的图的一个放大部分；
图7是外加电流保护系统的例子的示意图。
具体实施方式
在图3中，示出了根据本发明的水下光纤线缆2。
水下光纤线缆2有两个端部3a、3b。术语“水下光纤线缆”指包括至少一条光纤并且布置在或者适于布置在水下（大海、河流、湖泊……）的线缆。
当水下光纤线缆2的至少一部分长度浸到海水中时，它就位于侵蚀性环境中，其中线缆和环境形成了电解池，其中电解液是由海水形成的。在下文中，术语“电极电势”尤其是指其中海水形成电解液的环境。水下光纤线缆2，下文中称为线缆2，包括挤压金属管4。至少一条光纤，优选地是一束光纤5，以松散的配置容纳在挤压金属管4中。这束光纤可以嵌入填充材料中。
聚合物护套6围绕挤压金属管4。
挤压金属管具有比通过金属层弯曲与焊接获得的管子数量少的表面缺陷。事实上，在焊点中会存在一些焊接工艺特有的缺陷，还有减小管子抵抗力的应力。挤压金属管提高了对侵蚀的抵抗力。而且，减少数量的表面缺陷限制了容纳光纤的金属管的氢渗透。
在图1中，示出了本发明的线缆2的截面的一个例子。该截面优选地涉及如图3所示的线缆的中央部分。
从中心到外围，线缆2可以包括至少一条或多条光纤。在所述实施方式中，线缆2包括放在聚合物管子7中的多条光纤5，优选地是以一束提供的多条光纤，而聚合物管子7顺序地被挤压金属管4和被挤压金属管4的聚合物护套6围绕。
以下讨论是具体参考一束光纤5进行的，但它也可以应用到在不同配置中提供的多条光纤5或者应用到单条光纤5。
聚合物护套6可以由均聚物材料制成。作为替代，聚合物护套6可以由共聚物材料制成。优选地，聚合物护套是由聚乙烯护套制成的。更优选地，聚合物护套是由HDPE（高密度聚乙烯）制成的。
根据图1，挤压金属管4容纳放在聚合物管子7中的光纤5。光纤松散地位于挤压金属管中，没有象聚合物或金属结构的任何结构性元件。
线缆2可以包括布置在挤压金属管4和聚合物护套6之间的至少一个粘合层8。例如，该粘合层包括马来酸酐接枝聚乙烯。
例如，挤压金属管4可以由铝制成。作为替代，挤压金属管4可以由铜制成。
可选地，线缆2包括至少一层围绕聚合物护套6的护件丝。优选地，所述护件丝是镀锌的钢丝。线缆2包括至少一个围绕所述护件丝的聚合物保护层。根据图1的例子，线缆2包括第一层护件丝9a、围绕第一层护件丝9a的第一聚合物保护层10a、围绕第一聚合物保护层10a的第二层护件丝9b和围绕第二层护件丝9b的第二聚合物保护层10b。
优选地，聚合物保护层由聚丙烯制成。
当提供护件层时，挤压金属管4是从线缆中心开始最靠近光纤束5的金属元件。在图2中，示出了本发明的水下光纤线缆2的另一个例子。图2的线缆与图1的线缆的区别在于，图2的线缆没有显示挤压金属管4与至少一条光纤5之间的聚合物管子。在这种配置中，挤压金属管直接容纳光纤，以及可选地容纳，填充材料。
挤压金属管可以具有线性的纵向截面或者形成带波纹挤压金属管的带波纹的纵向截面。
至少在如图3所公开的线缆的一个端部，挤压金属管4可以至少包括暴露的延伸部11。线缆2的至少一个端部包括挤压金属管4的暴露的延伸部11，该延伸部是没有径向外层的延伸部，因此直接暴露在环境中。至少在线缆的一个端部，该线缆的截面不包括围绕挤压金属管4的更多层。例如，对于线缆2的每个端部3a和3b，挤压金属管4包括暴露的延伸部11。
图3示出了具有两个端部3a和3b及受控阴极保护系统12的线缆2的长度。所述受控阴极保护系统适于把保护电流施加到挤压金属管4并且连接到线缆2的端部3a、3b。
水下线缆包括连接到线缆2的至少一个端部的至少一个受控阴极保护系统12。
“受控”阴极保护系统是在控制下工作的阴极保护，因此，阴极保护是可靠的，从而避免了容纳光纤的金属管的侵蚀，而且还不危险，限制了氢的产生并因此限制了光纤的衰减。特别地，受控阴极保护系统是一种把受控的保护电流施加到容纳光纤的金属管的保护。受控阴极保护系统12包括布置在线缆外面的阳极地床13和在线缆的一个端部把阳极地床13连接到线缆2的挤压金属管4的电连接部14。
线缆2和阳极地床13都与海水接触。电连接部14可以包括隔离线。
水下光纤线缆2包括适于把保护电流密度J的值维持在0.001A/m2和1A/m2之间的预定电阻。所述预定电阻布置在阳极地床13和挤压金属管4之间。例如，预定电阻适于把保护电流密度J的值维持在0.005A/m2和0.1A/m2之间。优选地，预定电阻适于把保护电流密度J的值维持在0.008A/m2和0.05A/m2之间。
特别地，预定电阻适于把保护电流密度J的值维持在大约0.01A/m2±0.002A/m2。
对于线缆的寿命（40年），工作波长的衰减是令人满意的，而且受控阴极保护系统是可靠的。
例如，预定电阻沿电连接部14串联布置。如果在水下线缆连接到受控阴极保护系统的端部处挤压金属管4包括暴露的延伸部11，那么受控阴极保护系统12的电连接部14就把阳极地床13连接到挤压金属管4的暴露的延伸部11。
可以提供容纳挤压金属管4的暴露的延伸部11的接头盒15。电连接部14穿过该接头盒15。阳极地床13在该接头盒的外面，与海水接触。
图3示出了用于线缆2的每个端部3a、3b的受控阴极保护系统12。每个受控阴极保护系统12都包括布置在线缆外面的阳极地床13和在水下线缆的相关端部3a、3b处把阳极地床13连接到线缆2的挤压金属管4的电连接部14。
根据图3，挤压金属管4针对线缆2的每个端部3a、3b包括一个暴露的延伸部11。每个受控阴极保护系统12的电连接部14把相关的阳极地床13连接到挤压金属管4相关的暴露的延伸部11。
根据图3，针对水下线缆2的每个端部3a、3b提供了接头盒15。每个接头盒15容纳挤压金属管4相关的暴露的延伸部11。相关的电连接部14穿过相关的接头盒15。
图4示出了一个例子，其中线缆2的至少一个端部3a位于接头盒15中并且连接到受控阴极保护系统12。以下对图4的描述可以应用到线缆2的其它端部。
接头盒15容纳线缆2的端部3a和陆地光缆17的端部16a。链接18把线缆2的光纤5连接到陆地光缆17的光芯19。
线缆2的端部3a包括挤压金属管4暴露的延伸部11、聚合物护套6暴露的延伸部20和光纤5暴露的延伸部21。特别地，链接18把线缆2的光纤5暴露的延伸部21连接到陆地光缆17的光芯19暴露的延伸部22。
例如，接头盒15容纳光纤5的暴露延伸部21的全部长度、挤压金属管4的暴露延伸部11的全部长度及聚合物护套6的暴露延伸部20的一部分长度。
关于受控阴极保护系统12，图4示出了一个例子，其中电连接部14包括利用绝缘的穿通部（feedthrought）23穿过接头盒5的绝缘线。
阳极地床13可以包括并联连接到连接箱24的两个或更多个牺牲阳极（未明确示出）。连接箱24通过电连接部14连接到线缆2的挤压金属管4。
具有受控阴极保护系统12的线缆2的端部可以位于海岸旁边，而且阳极地床13适于掩埋在海岸的水平面下。例如，各自具有阴极保护系统12的线缆2的两个端部3a、3b分别位于海岸旁边，而且每个端部3a、3b的阳极地床13都适于掩埋在海岸的水平面下。
阳极地床13可以用亲水性回填（未示出）掩埋。
参考图4和图5，受控阴极保护系统12是流电受控阴极保护系统，其中该受控阴极保护系统的阳极地床13包括至少一个牺牲阳极，所述牺牲阳极利用具有比线缆2的挤压金属管4更负电极电势的材料制成。特别地，牺牲阳极是利用关于海水具有比挤压金属管更负电极电势的材料制成的。
例如，挤压金属管4由铝制成，而阳极地床13的至少一个牺牲阳极由选自由锌、镁、铝或铝合金构成的组的材料制成。
图5示出了流电受控阴极保护系统的一个例子，其中控制系统连续地检查聚合物护套缺陷的存在。该控制系统在水下线缆的至少一个端部连接到阳极地床13与挤压金属管4之间的电连接部14。
特别地，控制系统包括适于估计由阳极地床13提供的电流的电流估计设备25。
例如，控制系统的至少一个元件在阳极地床13和挤压金属管4之间的电连接部14中串联放置。
特别地，控制系统包括沿阳极地床13和挤压金属管4之间的电连接部14串联的电阻26及测量电阻26的端部的电势差的电压计27。
电流估计设备包括用于读取阳极地床13和挤压金属管之间的电势差的收集设备28和从收集设备接收电势差、处理预定时段的所述电势差以便获得电势差的平均值并且处理所述电势差的平均值以便获得由阳极地床提供的电流值的处理设备29。
例如，收集设备28连续地读取阳极地床13和挤压金属管4之间的电势差。例如，电流估计设备25包括与处理设备29功能上相互关联的定时器（未示出），以便以预定频率选择阳极地床13和挤压金属管4之间的电势差的值。优选地，阳极地床13和挤压金属管4之间的电势差的值是以1Hz的频率选择的。
作为替代，电流估计设备25可以包括与收集设备28功能上相互关联的定时器（未示出），以便以预定频率读取阳极地床13和挤压金属管4之间的电势差。优选地，阳极地床13和挤压金属管4之间的电势差的值是以1Hz的频率读取的。
例如，收集设备28连接到阳极地床13和挤压金属管4之间的电连接部14。特别地，收集设备28在阳极地床13和挤压金属管4之间的电连接部14中串联放置。
例如，如图5所示，收集设备28包括沿阳极地床13和挤压金属管4之间的电连接部14串联的电阻26和测量电阻端部的电势差的电压计27。
例如，收集设备包括1Ω的电阻。
如果处理设备29安装成远离收集设备28，那么电流估计设备可以包括发射器（未明确示出），该发射器具有与收集设备28和处理设备29功能上相互关联的电源。
关于铝质挤压管的流电受控阴极保护系统，它如下工作。
即使暴露在侵蚀性环境（海水）中，聚合物护套6也保护铝质挤压管4。聚合物护套6的损坏会把铝质挤压管4暴露给海水（电解液），这存在相对铝质挤压管4的其它部分作为阳极工作的铝质挤压管4暴露部分被侵蚀的风险。
考虑铝质挤压管4和锌阳极地床，在海水中，锌具有比铝低的电极电势。在聚合物护套6损坏的情况下，电流将通过电连接部14从更正的铝质挤压管4流到更负的锌床13。锌阳极地床被侵蚀（氧化）成正Zn++离子，这些正Zn++离子流失在海水中，从而在金属中留下过多的电子，这些电子将从锌阳极地床到达铝质挤压管，这与常规的电流流动相反。在铝质挤压管表面，有两种可能的阴极反应会是活动的：1）溶解在水中的氧气变成OH-离子，这些OH-离子也流失在海水中，及2）水中存在的氢离子H+的减少。这将产生H2气，同样留下过多的OH-离子。因此，保留了初始的整体电中性：铝质挤压管得到了保护而且锌阳极地床无限期地被侵蚀。
图6示出了关于包括铝质挤压管的样本所做测试的结果，所述铝质挤压管具有聚合物护套和可选地粘合层。样本（线B至D）包括具有锌牺牲阳极的阴极保护系统。样本E包括没有阴极保护系统的铝质挤压管。所有的样本和牺牲阳极都处于海水中，而且聚合物护套已经除去，暴露出挤压铝管的一部分。该测试包括关于铝质挤压管的饱和甘汞参考电极测量电极电势。特别地，图6示出了作为时间的函数的电极电势。线A示出了锌电极电势。线B至D示出了具有串联的阴极保护和不同电阻的样本的电极电势。线E示出了无阴极保护的样本的电极电势。线B至D严格地遵循锌电极电势并总是留在保护区内，这个保护区被发现是关于饱和甘汞参考电极从-1V到-1.1V的区间，如图6a中该图的放大部分中所示出的。线E总是在较低负电势的区（超过-0.9V）中，其中挤压金属管腐蚀。
该测试已经执行超过3000个小时，得出的结论是没有阴极保护系统的样本具有强的缝隙侵蚀，而有阴极保护系统的样本没有被侵蚀。暴露在海水中的挤压铝管的测试结果可以如下概述：如果有Zn阳极，那么在1770小时之后和3140小时之后都没有侵蚀；如果没有Zn阳极，那么在1770小时之后存在厚度28%的侵蚀，而且在3140小时之后存在厚度39%的侵蚀。
而且，阴极保护的存在会引起氢的产生。挤压管对于氢有低渗透性而且它是维持保护电流密度J的值的进一步保护，如下所述。所公开的范围允许氢的少量生成而且因此允许光纤的少量衰减，但是适于获得可靠的受控阴极保护。
关于根据图5的流电受控阴极保护系统，提供了对聚合物护套缺陷存在的连续性检测，从而估计由阳极地床提供的电流。
处理设备从阳极地床和挤压金属管之间的平均电势差开始估计由阳极地床提供的电流。
特别地，收集设备读取阳极地床和挤压金属管之间的电势差。然后，处理设备处理预定时段（例如，两周）的电势差，以便获得该电势差的平均值。处理设备处理电势差的平均值，以便获得由阳极地床提供的电流的值。
为了消除由于环境（即，海的波动）造成的电势差的变化，收集设备可以连续地读取阳极地床和挤压金属管之间的电势差，但是阳极地床和挤压金属管之间的电势差的值是以预定频率（例如，以1Hz的频率）选择的。
作为替代，为了消除由于环境（即，海的波动）造成的电势差的变化，收集设备可以直接以预定频率（例如，以1Hz的频率）读取阳极地床和挤压金属管之间的电势差。
为了消除由于在水下线缆的两个端部的环境的不同地质组成造成的恒定误差，处理设备减去与在水下线缆的两个端部的环境的不同地质组成相关的连续值。
根据流电受控阴极保护系统，具有受控阴极保护系统的线缆的端部位于海岸旁边，而且阳极地床掩埋在海岸的水平面下。优选地，线缆的两个端部位于海岸旁边而且相关的阳极地床掩埋在海岸的水平面下，其中每个端部各自具有受控阴极保护系统。
图7示出了本发明的一个例子，其中阴极保护系统是外加电流受控阴极保护系统，包括沿阳极地床13与线缆2的挤压金属管4之间的电连接部14布置的外部电源。优选地，外部电源包括AC或DC供电的整流器30，该整流器具有连接到阳极地床13的正端子、连接到水下线缆的挤压金属管4的负端子和另一个连接到参考电极31的端子。
有利地，AC供电的整流器包括比较设备（未明确示出），该比较设备将参考电极31与挤压金属管4之间的电势差和一个参考值进行比较。
根据外加电流受控阴极保护系统，具有阴极保护系统的线缆的端部位于海岸旁边，而且阳极地床掩埋在海岸的水平面下。优选地，线缆的两个端部位于海岸旁边而且相关的阳极地床掩埋在海岸的水平面下，其中每个端部各自具有阴极保护系统。
阳极地床通过电连接部连接到线缆的挤压金属管，而且电流通过外部电源从挤压金属管驱动至阳极地床。
参考电极与挤压金属管之间的电势差可以与一个参考值进行比较，由此，如果参考电极与挤压金属管之间的电势差与所述参考值不同，则电流利用外部电源从挤压金属管驱动至阳极地床。
现在描述用于保护水下光纤线缆的一种方法。线缆2有两个端部3a、3b并且包括挤压金属管4、松散地位于挤压金属管4中的至少一条光纤或者优选地以一束光纤5提供的多条光纤5及围绕挤压金属管4的聚合物护套6。
特别地，用于保护水下光纤线缆的方法包括：
提供适于向挤压金属管4施加保护电流的受控阴极保护系统12，
至少在水下线缆的一个端部通过电连接部把一个阳极地床连接到水下线缆的挤压金属管，该阳极地床（13）布置在水下线缆的外面。所述用于保护的方法包括：
连续地检查聚合物护套6缺陷的存在，尤其是估计由阳极地床13提供的电流。如果存在由阳极地床13提供的电流，那么聚合物护套6中至少存在一个缺陷。
阳极地床由具有比水下线缆的挤压金属管更负电极电势的材料制成。有利地，用于保护水下光纤线缆的方法应用受控的流电阴极保护。作为替代，用于保护水下光纤线缆的方法应用受控的外加电流阴极保护。
例如，由阳极地床13提供的电流是从阳极地床13与挤压金属管4之间的平均电势差开始估计的。
例如，该方法包括：
读取阳极地床13与挤压金属管4之间的电势差，处理预定时段的所述电势差，以便获得该电势差的平均值，并处理所述电势差的平均值，以便获得由阳极地床提供的电流的值。
电势差的平均值是通过处理至少两周的预定时段的电势差获得的。
阳极地床13与挤压金属管4之间的电势差可以连续地被读取。阳极地床13与挤压金属管4之间的电势差的值以预定频率被选择。例如，阳极地床13与挤压金属管4之间的电势差的值是以1Hz的频率选择的。
作为替代，阳极地床13与挤压金属管4之间的电势差以预定频率被读取。例如，阳极地床13与挤压金属管4之间的电势差是以1Hz的频率读取的。
与在水下线缆的两个端部的环境的地质组成相关的连续值可以从阳极地床与挤压金属管之间的电势差的值中减去。

Claims (23)

1.一种水下光纤线缆，包括：
两个端部(3a、3b)，
挤压金属管(4)，
位于所述挤压金属管(4)中的至少一条松散放置的光纤(5)，
围绕所述挤压金属管(4)的聚合物护套(6)，及
受控阴极保护系统(12)，该受控阴极保护系统包括布置在水下线缆的外面的阳极地床(13)，和在水下线缆(2)的一个端部(3a、3b)处把阳极地床(13)连接到水下线缆(2)的挤压金属管(4)的电连接部(14)。
2.一种水下光纤线缆，包括：
两个端部(3a、3b)，
挤压金属管(4)，
位于所述挤压金属管(4)中的至少一条松散放置的光纤(5)，
围绕所述挤压金属管(4)的聚合物护套(6)，及
针对水下线缆(2)的每一个端部(3a、3b)的受控阴极保护系统(12)，每个受控阴极保护系统(12)都包括布置在水下线缆的外面的阳极地床(13)和在水下线缆(2)的相关端部(3a、3b)处把阳极地床(13)连接到水下线缆(2)的挤压金属管(4)的电连接部(14)。
3.如权利要求1所述的水下光纤线缆，其中，水下线缆(2)包括至少一个位于挤压金属管(4)与聚合物护套(6)之间的粘合层(8)。
4.如权利要求3所述的水下光纤线缆，其中，所述粘合层包括马来酸酐接枝聚乙烯。
5.如权利要求1所述的水下光纤线缆，包括适于把保护电流密度(J)的值维持在0.001A/m2和1A/m2之间的预定电阻，所述电阻布置在阳极地床(13)与挤压金属管(4)之间。
6.如权利要求5所述的水下光纤线缆，其中，所述预定电阻适于把保护电流密度(J)的值维持在0.005A/m2和0.1A/m2之间。
7.如权利要求5所述的水下光纤线缆，其中，所述预定电阻适于把保护电流密度(J)的值维持在0.008A/m2和0.05A/m2之间。
8.如权利要求1所述的水下光纤线缆，其中，预定电阻沿着电连接部(14)串联布置。
9.如权利要求1所述的水下光纤线缆，其中，水下线缆(2)在所述挤压金属管(4)中包括容纳所述至少一条光纤(5)的聚合物管子(7)。
10.如权利要求1所述的水下光纤线缆，其中，挤压金属管(4)是从线缆的中心开始最靠近所述至少一条光纤(5)的金属元件。
11.如权利要求1所述的水下光纤线缆，其中，挤压金属管(4)由铝制成。
12.如权利要求1所述的水下光纤线缆，其中，水下线缆(2)的至少一部分包括围绕聚合物护套(6)的至少一层护件丝(9a、9b)和围绕所述护件丝的至少一个聚合物保护层(10a、10b)。
13.如权利要求1所述的水下光纤线缆，其中，受控阴极保护系统(12)是流电阴极保护系统，其中阳极地床(13)包括至少一个牺牲阳极，该至少一个牺牲阳极由具有比水下线缆(2)的挤压金属管(4)更负电极电势的材料制成。
14.如权利要求1所述的水下光纤线缆，其中，受控阴极保护系统是外加电流受控阴极保护系统，其包括沿阳极地床与水下线缆的挤压金属管之间的电连接部布置的外部电源。
15.如权利要求1所述的水下光纤线缆，其中，挤压金属管(4)由铝制成，而阳极地床(13)由选自由锌、镁、铝、铝合金构成的组的材料制成。
16.如权利要求1所述的水下光纤线缆，包括沿阳极地床(13)与挤压金属管(4)之间的电连接部(14)串联的电阻(26)和测量电阻(26)的端部的电势差的电压计(27)。
17.一种用于保护水下光纤线缆的方法，其中水下线缆(2)具有两个端部(3a、3b)，而且包括挤压金属管(4)、位于所述挤压金属管(4)中的至少一条松散放置的光纤(5)及围绕所述挤压金属管(4)的聚合物护套(6)，所述用于保护的方法包括：
提供适于把保护电流施加到挤压金属管(4)的受控阴极保护系统(12)，
至少在水下线缆(2)的一个端部(3a、3b)处通过电连接部(14)把一个阳极地床(13)连接到水下线缆(2)的挤压金属管(4)，所述阳极地床(13)布置在水下线缆的外面，
检查聚合物护套(6)的缺陷的存在。
18.如权利要求17所述的用于保护水下光纤线缆的方法，包括估计由阳极地床(13)提供的电流。
19.如权利要求17所述的用于保护水下光纤线缆的方法，包括：
从阳极地床(13)与挤压金属管(4)之间的平均电势差开始估计由阳极地床(13)提供的电流。
20.如权利要求19所述的用于保护水下光纤线缆的方法，包括：
读取阳极地床(13)与挤压金属管(4)之间的电势差，处理预定时段的所述电势差以便获得该电势差的平均值，并且处理该电势差的平均值，以便获得由阳极地床(13)提供的电流的值。
21.如权利要求20所述的用于保护水下光纤线缆的方法，包括：
连续地读取阳极地床(13)与挤压金属管(4)之间的电势差。
22.如权利要求21所述的用于保护水下光纤线缆的方法，包括：
从阳极地床与挤压金属管之间的电势差的值中减去与在水下线缆(2)的两个端部处的环境的地质组成相关的连续值。
23.如权利要求17所述的用于保护水下光纤线缆的方法，其中所述受控阴极保护系统是流电阴极保护系统，其中阳极地床(13)由具有比水下线缆(2)的挤压金属管(4)更负电极电势的材料制成。
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