CN103119201A - 用于阴极保护的阳极及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
描述了一种用于阴极保护的阳极，所述阳极呈具有网格的网格带的形式，所述网格的孔为菱形形状，其特征在于使所述菱形形状的这些孔布置为主对角线沿着所述金属带长度的方向取向，并且特征在于沿着所述金属带长度的侧边缘没有切割突起。还描述了用于获得这种阳极的方法。
Description
技术领域
本发明涉及钢筋混凝土结构的阴极保护的领域，并且具体地涉及就每单位长度的电阻和灵活性而言是特别有效的并且安装和处理是特别安全的阳极的设计。
本发明还涉及这种阳极的生产方法。
背景技术
影响钢筋混凝土结构的腐蚀现象在本领域中是众所周知的。嵌入到混凝土结构中以改善其力学性能的钢筋通常在碱性混凝土环境诱导的钝化环境中工作，但是，在一段时间之后，穿过混凝土的多孔表面的离子迁移导致对保护钝化膜的局部侵蚀。尤其令人担忧的是氯化物的侵蚀，氯化物几乎出现在钢筋混凝土结构被采用的所有类型环境中，并且更大程度上出现在发生暴露于微咸水（坐落在海洋区中的桥梁、立柱、建筑物）、防冻盐（位于寒冷气候区中的桥梁和道路结构）或者甚至海水（例如在桥墩和码头的情况下）的地方。氯化物暴露的临界值已经估算为每立方米混凝土大约0.6kg，超过该临界值，无法保证增强钢筋的钝化状态。混凝土老化的另一种形式表现为碳酸盐化现象，即通过混凝土混合物与大气中的二氧化碳的石灰反应形成碳酸钙。碳酸钙降低混凝土的碱含量（从pH13.5至pH9），从而使铁处于不受保护的状态。氯化物的存在以及同时的碳酸盐化代表用于保存结构的钢筋的最坏条件。钢的腐蚀产物比钢本身体积大，并且由于它们的形成而导致的机械应力可能导致混凝土分层和破裂的现象，从除了安全观点以外的经济学观点而言，这导致巨大的损失。出于这个原因，在现有技术中已知的用于无限期延长钢筋混凝土结构（暴露给大气试剂、即使在相关的盐浓度的情况下）的最有效的方法包括使钢筋阴极极化。以这种方式，钢筋成为氧阴极还原的部位，从而抑制阳极腐蚀和溶解反应。这种机制（被称为钢筋混凝土的阴极保护）通过将各种类型的阳极结构结合到混凝土上而实践，就此而言，待保护的钢筋作为阴极的反电极；由外部整流器支承的所涉及的电流穿过包括部分浸泡盐溶液的多孔混凝土的电解质。
通常用于钢筋混凝土的阴极保护的阳极包括涂覆有过渡金属氧化物或其它类型的催化剂的钛基材以用于阳极析氧。就基材而言，可能的是使用其他阀金属，无论是纯的或合金的；但是出于成本，纯钛为较优选的。
欧洲专利EP458951公开了用于阴极保护的网格型电极结构，包括具有电催化涂层的多根金属带，所述金属带具有不同几何形状的空隙。
这种类型的带能够通过实心金属带的冲孔或者更常见地通过金属扩展的传统方法制造，在该传统方法中，金属片材通过与带本身的前进方向垂直布置的一系列刀具进行迫压和冲孔而扩展。这种第一步骤容许获得扩展金属片材。这种片材随后进行适于获得所需尺寸的带的第二切割步骤。所述扩展金属带设有网格，所述网格具有菱形形状的空隙，其中菱形的主对角线与带长度垂直地取向。
这种制造方法具有制造具有以下网格的金属带的不便：所述网格具有在切割的操作期间自动形成的切割边缘突起，从而使这些阳极难以处理并且由此安装阶段为危险的。
在加拿大专利申请CA2078616A1中公开了具有光滑的横向边缘的金属带；通过该文献所述的方法，所获得的带设有特定宽度的连续纵向延伸实心部段，该部段在制造过程中不变地形成并且其能够仅仅用于点焊。但是，在如今的阴极保护系统中，优选的是根本不焊接带状阳极，而是将它们直接叠加到钢筋上，在它们之间布置有塑料垫片。在这种情况下，纵向延伸实心部段仅仅损失材料，特别是由于该实心部段总是在施加催化剂层期间涂覆有贵金属。但是，这种催化剂层不能在非多孔结构上正常工作，并且影响施加于阳极结构上的实际电流密度的计算，从而使总阴极保护系统的设计复杂化。
发明内容
本发明的各个方面在所附权利要求中阐释。
根据一个方面，本发明涉及用于阴极保护、例如钢筋混凝土结构的阴极保护的呈网格带形式的阳极，从而克服现有技术的不便，所述阳极的边缘基本上没有呈切割突起形式的不连续并且具有正弦形状。
为了简单起见，在本说明书的背景中，参考钢筋混凝土结构的阴极保护；应当理解的是，本发明可以在广泛意义上的阴极保护领域中实施，例如包括金属罐底的阴极保护。
根据另一方面，本发明涉及一种用于制造所述阳极的方法。
根据另外的方面，本发明涉及一种包括至少一个阳极的阴极保护系统，所述阳极呈网格带的形式，边缘基本上没有切割突起。
在以下说明中展示了由本发明人获得的最重要结果中的一些，其仅仅作为示例被提供而非期望限制本发明。
根据本发明的阳极包括扩展金属带，所述带特征在于具有菱形形状空隙的网格，所述空隙具有沿着带长度取向的主对角线。在一个实施例中，所述带的横向边缘具有正弦轮廓并且没有切削突起。
本发明人已经意外地注意到，相对于现有技术的阳极，如上文所述的用于阴极保护的阳极显示每单位长度显著减少的欧姆电阻，例如高达4倍的降低。
较低的电阻使得有可能降低例如在电网系统中的电连接的数目，从而合理地节约材料和安装时间。
在一个实施例中，所述金属网格带由钛制成。
在另一实施例中，所述金属网格带涂有包括贵金属或其氧化物的催化涂层。
在一个实施例中，所述带的尺寸能够具有范围为从3mm至100mm的宽度、从0.25mm至2.5mm的厚度和从1m至150m的长度。
附图说明
为了更好的理解本发明，将对以下附图进行参照，这些附图具有描绘其一些优选实施例的目的而不限制其范围。
-图1A示出了常规的扩展金属阳极的俯视图。
-图1B示出了根据本发明的扩展金属阳极的俯视图。
具体实施方式
详细地，图1A示出了常规阳极的俯视图，其中具有由于包括切割步骤的制造方法而导致的可区分的切割突起1，沿带宽度方向布置的菱形空隙的主对角线3和沿带长度方向相同布置的次对角线4的菱形几何形状。
图1B示出了根据本发明的阳极的俯视图，其中能够区分非切割的钝横向边缘2，沿带长度方向布置的菱形空隙的主对角线3和沿带宽度方向相同布置的次对角线4的菱形几何形状。
示例
表1中报告了由本发明人获得的最重要结果中的一些，其中本发明的代表性阳极的欧姆电阻数据与常规的阳极进行比较。标记为A和B的阳极为通过相对于实心金属带的位移方向的纵向扩展而常规获得的菱形几何形状的阳极，其中类似于图1A中描绘的，菱形主对角线垂直于带长度取向。标记为C和D的阳极为根据本发明的一个实施例的菱形几何形状的阳极，类似于在图1B中描绘的。
阳极C和D通过相对于实心金属带的位移方向的垂直扩展制备，该实心金属带被容许在装置中沿着平行排的刀具行进，该刀具通过迫压和冲孔而沿垂直方向扩展实心带。带制造借助于最后系列的刀具完成，该最后系列的刀具具有比先前刀具的刀片更长的预定长度的刀片，这在施加压力时适于模制如在图1B中描绘的带的横向边缘。除了已经由于阳极几何形状而就导电率而言所解释的优点以外，这种方法具有提供无纵向延伸实心部段的扩展金属带的优点，所述实心部段由于没有随后地切割而不会存在任意切割边缘并且由此在安装期间更安全和易于处理。此外，这种方法容许在扩展完成时有利地直接获得期望长度的金属带。这种生产方法还容许获得比常规方法长度更长的带，从而有利于较大尺寸的安装，这种安装将需要多个带的连接，具有总阳极系统的较低实心性。
从表中报告的数据中，能够注意到，对于给定的宽度，本发明的阳极显示了低大约60%的欧姆电阻。
表1
| 根据图1A的阳极 | R-欧姆电阻 |
| A-20mm宽 | 0.22Ohm/m |
| B-10mm宽 | 0.43Ohm/m |
| 根据图1B的阳极 | R-欧姆电阻 |
| C-20mm宽 | 0.088Ohm/m |
| D-10mm宽 | 0.177Ohm/m |
前面的描述并非旨在限制本发明，本发明可以根据不同的实施例使用而不偏离于本发明的范围，并且本发明的范围由所附权利要求单一地限定。
贯穿本申请的说明书和权利要求，术语“包括”和其变型并非旨在排除其他元素或添加剂的存在。
文献、动作、材料、装置、物品等的讨论仅仅为了提供用于本发明的背景而包括在本说明书中。其并非建议或表示这些主题中的任一个或所有形成现有技术基础的一部分或是在本申请的每个权利要求的优先权日期之前与本发明相关的领域中的常见的一般知识。
Claims (8)
1.一种用于阴极保护的阳极，所述阳极呈具有无纵向延伸实心部段的菱形网格的扩展金属带的形式，其特征在于，所述菱形网格几何地布置为主对角线平行于所述金属带长度的方向。
2.根据权利要求1所述的阳极，其特征在于，沿着所述金属带的长度的横向边缘轮廓没有不连续。
3.根据权利要求1或2所述的阳极，其中，所述金属为钛。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的阳极，其中，所述金属涂覆有催化剂层。
5.根据权利要求4所述的阳极，其中，所述催化剂层包括贵金属或其氧化物。
6.制造根据权利要求1-3中任一项所述的阳极的方法，包括以下步骤：
-金属带行进通过扩展装置，所述扩展装置配有平行于金属带位移的方向布置的至少一排第一预定长度的刀具；
-借助于所述至少一排刀具的迫压和冲孔动作来扩展所述金属带；
-借助于最后一排刀具的迫压和冲孔动作形成所述扩张金属带的横向边缘轮廓，所述最后一排刀具具有比所述第一长度长的第二预定长度的刀片。
7.包括至少一个根据权利要求1至5中任一项所述的阳极的阴极保护系统，所述阳极嵌入到配有金属钢筋的混凝土结构内。
8.用于钢筋混凝土结构的阴极保护的方法，包括将阳极电势施加到权利要求7所述的阴极保护系统的所述阳极上。
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