CN103643238B - 一种保障牺牲阳极正常运行的装置 - Google Patents

Abstract

一种保障牺牲阳极正常运行的装置，在阳极钢芯和牺牲阳极体的外面有钢质骨架，在钢质骨架上有内侧网罩和外侧网罩，在内侧网罩和外侧网罩之间有高分子孔套，在内侧网罩和外侧网罩下面装有排污装置。此装置为海泥中的阳极提供良好的工作环境，解决了牺牲阳极在海泥中电流效率下降和钝化或逆转的问题，抑制牺牲阳极被海水物或垃圾直接覆盖，保障牺牲阳极的使用效果和年限，降低阳极的更换和维护成本。制作简单、安装便捷、成本低廉，装置适用性强，应用范围广，如回淤性港口、海底管道、海上钻井平台等。

Description

一种保障牺牲阳极正常运行的装置

技术领域

本发明属于防腐技术领域，特别涉及一种保障牺牲阳极正常运行的装置。

背景技术

牺牲阳极阴极保护技术作为一种重要的防腐技术，被广泛的应用于石油、化工、交通运输等领域。牺牲阳极是一种依靠自身腐蚀速率增加而使与之偶合的阴极（钢结构等）获得保护的电极，其工作性能与化学成分、组织结构、所处工作环境、表面状态等因素密切相关。目前，常用的牺牲阳极有铝合金牺牲阳极、镁合金牺牲阳极和锌合金牺牲阳极三种。其中，铝合金牺牲阳极由于性价比高、实际电容量大等特点被广泛的应用于海洋环境中。下面以铝合金阳极为例，阐述本发明涉及的技术问题。

理论上讲，当铝合金牺牲阳极质量合格、设计合理时，只要阳极所处海洋环境状态良好，阳极将按正常速度逐步消耗直至寿命结束。然而实际上，由于海洋环境的复杂性和工程使用的需要，铝合金牺牲阳极常处于不利的工作环境中，使得阳极性能下降、寿命缩短，严重影响阴极保护的效果和年限，下面举两个常见例子加以说明。

例1：铝合金牺牲阳极在海泥中性能下降

当铝合金阳极用于近岸结构（钢板桩码头）、回淤性港口、海底管道等时，铝合金阳极常会处于海泥环境中。由于铝合金在海泥中可能会钝化，即使在海泥中性能优良的阳极品种（如中国专利102234808B公开的阳极），其电流效率也会有所下降，而且铝合金阳极的电化学性能随着海泥的性质、温度和使用时间而变化。当环境恶劣时，铝合金阳极可能严重钝化发生逆转，即铝合金变为阴极接收钢结构的保护电流。上述现象可能带来如下问题：①海泥中阳极用量增大，阴极保护成本增加；②海泥环境不佳时，阳极可能会钝化甚至逆转，严重影响阴极保护效果和年限。

例2：铝合金牺牲阳极被海水物覆盖性能下降

当铝合金牺牲阳极用于海水中时，在安装初期，阳极表面状况良好，溶解均匀。但一段时间后，阳极表面往往会被较厚的海水物（如牡蛎、藤壶等）不均匀覆盖，产生如下问题：①阳极接水电阻增大，放电性能下降；②阳极不均匀腐蚀，严重时会产生蚀坑或穿孔，甚至导致阳极局部整块脱落。上述问题会严重威胁牺牲阳极的使用效果和年限，对钢结构整体防腐产生不良影响。

以上两个例子是海洋环境中应用铝合金牺牲阳极常见的问题。特别是目前遇到海泥中使用铝合金牺牲阳极的问题，尚无经济有效的解决措施，只能通过被动地增加阳极用量或提早更换阳极来解决，增大了阴极保护及其维护的成本。对于海水物附着覆盖导致阳极性能下降的问题，尚无有效的防治措施，只能被动地清理或任其发展直至最后提早更换阳极。

发明内容

本发明针对上述问题，提出一种保障牺牲阳极正常运行的装置，用于维持水环境或淤泥环境下牺牲阳极表面的良好工作环境，保障牺牲阳极的使用效果和使用年限，从而更好地为钢结构提供防腐保护。

为实现上述目的提出如下技术方案:

一种保障牺牲阳极正常运行的装置，其特征在于：在阳极钢芯和牺牲阳极体的外面有钢质骨架，在钢质骨架上有内侧网罩和外侧网罩，在内侧网罩和外侧网罩之间有高分子孔套，在内侧网罩和外侧网罩下面装有排污装置。

在内侧网罩和外侧网罩下面有排污通道。排污通道下面连接储污桶。排污通道下面有排污盖，排污盖上有排污孔。

高分子孔套配有法兰用于固定安装，在高分子孔套上由固定条和螺栓螺母垫片固定内侧网罩和外侧网罩。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明装置最突出的有益效果在于为海泥中的阳极提供良好的工作环境，很好地解决了铝合金牺牲阳极在海泥中电流效率下降和可能钝化或逆转的问题，为高性能铝合金牺牲阳极在海泥中使用提供了良好条件，具有重要的实用价值和经济效益。

(2)本发明装置在海水中使用时，还可在一定程度上抑制牺牲阳极被海水物或垃圾直接覆盖，避免牺牲阳极出现严重的不均匀腐蚀，从而更好地保障牺牲阳极的使用效果和年限，降低阳极的更换和维护成本。

(3)本发明装置内侧网罩、孔套、外侧网罩采用高分子材料可以避免牺牲阳极的输出电流被屏蔽；骨架采用钢铁可方便与钢芯连接，并受到牺牲阳极保护；采用内外侧双层网罩结构，起到双重保障作用，即外侧网罩受冲击破坏后，由于高分子孔套的保护，内侧网罩仍能起到作用。

(4)本发明装置制作简单、安装便捷、成本低廉，特别适用于大规模生产，应用范围广，如回淤性港口、海底管道、海上钻井平台等。

(5)本发明装置适用性强，除特别适用于海泥或海水环境中的铝合金牺牲阳极，还可用于其它类型水体（如江河水、盐湖水等）或淤泥中的其它类型阳极（如镁合金阳极、锌合金阳极等）。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图。

图2-1是针对海泥环境的一种保障牺牲阳极正常运行的装置的结构图。

图2-2是针对海泥环境的一种保障牺牲阳极正常运行的装置的俯视图。

图2-3是针对海泥环境的一种保障牺牲阳极正常运行的装置的A-A剖面仰视图。

图2-4是针对海泥环境的一种保障牺牲阳极正常运行的装置的A-A剖面俯视图。

图2-5是针对海泥环境的一种保障牺牲阳极正常运行的装置的仰视图。

图3-1是针对海水中海生物附着的一种保障牺牲阳极正常运行的装置的结构示意图。

图3-2是针对海水中海生物附着的一种保障牺牲阳极正常运行的装置的俯视图。

图3-3是针对海水中海生物附着的一种保障牺牲阳极正常运行的装置的仰视图。

图中，1为钢质骨架，2为高分子孔套，3为外侧网罩，4为内侧网罩，5排污装置，6为阳极钢芯，7为牺牲阳极体，8为阳极焊脚，9为固定条，10为排污通道，11为储污桶，12为法兰，13为通孔，14为螺栓螺母垫片组A，15为螺栓孔A，16为螺栓螺母垫片组B，17为螺栓孔B，18为排污盖，19为排污通道，20为螺栓，21为法兰，22为螺栓螺母垫片组C，23为排污孔。

具体实施方式

如图所示一种保障牺牲阳极正常运行的装置，在阳极钢芯和牺牲阳极体的外面有钢质骨架，在钢质骨架上有内侧网罩和外侧网罩，在内侧网罩和外侧网罩之间有高分子孔套，在内侧网罩和外侧网罩下面装有排污装置。

在内侧网罩和外侧网罩下面有排污通道。排污通道下面连接储污桶。排污通道下面有排污盖，排污盖上有排污孔。

高分子孔套配有法兰用于固定安装，在高分子孔套上由固定条和螺栓螺母垫片固定内侧网罩和外侧网罩。

本保障牺牲阳极正常运行的装置，在牺牲阳极外侧安装一种保障牺牲阳极正常运行的装置。钢质骨架安装在牺牲阳极体外侧，钢质骨架从内之外依次装有内侧网罩、高分子孔套和外侧网罩，外侧网罩和内侧网罩分别安装于高分子孔套远离牺牲阳极（外侧）和靠近牺牲阳极（内侧），装置底部有排污装置。

所述钢质骨架是由钢材（如扁钢、圆钢等）制成的钢笼子，形状可为圆柱体、长方体或梯形体等，其大小可根据牺牲阳极的大小、使用年限和所处环境确定，体积大致为牺牲阳极体体积的1.5～3倍左右。

所述高分子孔套是由尼龙、聚甲醛树脂、聚氯乙烯或玻璃钢等材料制成的多孔刚性空心壳体，形状大小与钢质骨架匹配，套装在钢质骨架外侧，网孔面积大于纱网护罩的网孔面积，并配有固定内侧网罩和外侧网罩用的结构。高分子孔套可以承受一定的压力和外力冲击。

所述外侧网罩和内侧网罩都是由玻璃纤维、尼龙纤维、聚四氟乙烯纤维或聚氯乙烯纤维等材料织成的高分子柔性纤维织物。内外侧网罩的网孔可使水体自由流通，而淤泥、海水物或污染物则大部分被挡在网罩外。网孔的具体大小根据使用环境和功能确定。

所述排污装置用于排放牺牲阳极的腐蚀产物或腐蚀过程中产生的脱落物（下简称“脱落物”）。

参考图1，是本发明装置的结构示意图。本发明装置的核心组成包括钢质骨架1、高分子孔套2、外侧网罩3、内侧网罩4和排污装置5。钢质骨架1焊接在阳极钢芯6之上，用于固定装置和阳极。高分子孔套2则装在钢质骨架1之上。外侧网罩3和和内侧网罩4分别固定在高分子孔套2的内外两侧。排污装置5位于下方。使用环境、阳极形状、安装形式等不同，本发明装置的具体实施方式也不同。为彻底了解本发明，将在下列的描述中提出两个具体实施例。本发明所提出的具体实施例描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。下面结合附图和具体实施例进一步阐述本发明。

实施例1针对海泥环境的一种保障牺牲阳极正常运行的装置

实施例1的装置适用垂直安装在海泥环境中的长条形或梯形体牺牲阳极，如码头、跨海大桥等结构的钢管桩所安装的处于海泥中的阳极。参考图1-1，是针对海泥环境的一种保障牺牲阳极正常运行的装置的结构图。本发明装置包括钢质骨架1，高分子孔套2，外侧网罩3，内侧网罩4，固定条9，排污通道10，储污桶11，法兰12，通孔13，螺栓螺母垫片组A14，螺栓孔A15，螺栓螺母垫片组B16，螺栓孔B17。其中，钢质骨架1具有匹配的两片构件，两者对称地焊接在阳极钢芯6上，形成圆柱体骨架；配有通孔13的高分子孔套2也有匹配的两片构件，对称地安装在钢质骨架1上，形成圆柱体，通过法兰A12上的螺栓孔A15及螺栓螺母垫片组A14固定；高分子孔套2的内外侧分别装有内侧网罩3和外侧网罩4，通过固定条9、螺栓孔B17、螺栓螺母垫片组A16进行固定。排污通道10为空心圆柱体，焊接于钢质骨架1的下部。储污桶11焊接于排污通道10的下方。

本发明装置安装于牺牲阳极体的外侧，并随牺牲阳极安装在钢管桩上，具体安装过程如下：

(1)将两片钢质骨架1对称地焊接在阳极钢芯6上。

(2)将排污通道10的焊接于钢质骨架1的下部。

(3)将储污桶11焊接于排污通道10的下部。

(4)在两片高分子孔套2的内外侧分别安装内侧网罩4和外侧网罩3。安装网罩时，先将内侧网罩4和外侧网罩3平整地敷在高分子孔套2表面，然后将内外侧的固定条9的螺栓孔A15与高分子孔套2上的对齐，并用螺栓螺母垫片组A14固定。

(5)将安装完内外侧网罩的两片高分子孔套2置于钢质骨架1和排污通道10外，对齐螺栓孔B17，并用螺栓螺母垫片组A14固定。

(6)在钢管桩附近的指定海泥区域，用高压水吹出一个阳极坑，然后将本发明装置及牺牲阳极的结合体置于阳极坑中，随后将阳极钢芯所连接的焊脚与钢管桩焊接，最后用海泥将阳极坑填满。

装置的底部做成倒圆锥台型，是为了使腐蚀产物或脱落物沿斜坡下滑至排污通道，最终存入储污桶内。

所述固定条9的材质与高分子孔套相同，用于固定内外侧网罩3和高分子孔套2。

所述排污通道10是由无缝钢管制成的，是牺牲阳极腐蚀产物和脱落物落入储污桶的通道，直接焊接在钢质骨架1和储污桶11之间。

所述储污桶11是一个有盖钢圆桶，功能是用于储存牺牲阳极腐蚀产物和脱落物。储污桶11的顶部开有孔，与排污通道10连接，供腐蚀产物和脱落物进入储污桶11内。由于海底海泥的土压力，海泥被紧密地压在外侧网罩3周围，使腐蚀产物和细小脱落物无法通过网孔直接排除，因此需安装可容纳这些腐蚀产物和脱落物的储污桶。储污桶是钢质的，一方面不至于被土压力压塌，另一方面可受到牺牲阳极的保护。

所述法兰A12是高分子孔套边上的突缘，上面有螺栓孔，通过螺栓螺母及垫片，两片高分子孔套可固定在一起，形成圆柱体的高分子孔套整体。

所述螺栓、螺母及垫片的材质为316L不锈钢。

实施例1的装置实现保障牺牲阳极在海泥中正常运行的原因是：本发明装置的网罩可使水自由透过，而除极小颗粒的海泥，其它海泥大部分被挡在网罩之外，这样装置内部基本被海水充满，只有极少的海泥颗粒，为牺牲阳极创造了极佳的海水工作环境。此时，处于这种环境中时，铝合金牺牲阳极表面活性高，不会产生钝化或逆转，溶解均匀，接触电阻小，电流效率与海水中的相当，且输出电流可轻松地透过高分子孔套和网罩传输至海泥中去。综上所述，本发明装置创造的阳极周围极佳的海水环境，很好地解决了铝合金牺牲阳极钝化或逆转问题以及电流效率下降，从而保障了牺牲阳极在海泥中正常运行。

实施例2针对海水中海生物附着的一种保障牺牲阳极正常运行的装置

实施例2的装置适用于垂直安装在海水中的长条形或梯形体牺牲阳极体，如码头、跨海大桥等结构的钢管桩所安装的处于海水中的阳极。实施例2的装置主要结构与实施例1的装置基本相同，但实施例2的排污装置有所改变。

参考图3-1，是针对海水中海水物附着的一种保障牺牲阳极正常运行的装置的结构示意图。其中，实施例2的排污装置的排污盖18内径大小与排污通道19匹配，由两片匹配的构件组成，两片构件底面都有排污孔23，两侧有法兰B21。两片构件通过法兰B21和螺栓螺母垫片组C22构成圆柱体形的排污盖18。通过螺栓20可将排污盖18固定在排污通道19下部。排污通道19有两片匹配的构件，对称的焊接在钢质骨架1的下部。排污盖18表面涂覆有防污涂料。实施例2的装置安装于牺牲阳极外侧，并随牺牲阳极安装在钢管桩上，具体安装过程与实施例1的装置的基本相同。不同点在于实施例2的阳极有上下两个焊脚需焊接在钢桩上，而实施例1的阳极仅有一个焊脚焊接在钢桩上。

所述排污盖18是一种配有排污孔，并利用螺栓螺母实现可拆卸功能的钢质装置，其内径大小与排污通道19匹配。排污盖18上的排污孔一方面用于排除腐蚀产物或脱落物，另一方面可防止大部分海水物附着于装置内部。可拆卸功能便于在排污孔堵塞时拆开清理。排污盖18上有螺栓孔，与排污通道19上的螺栓孔匹配，通过螺栓螺母垫片组C22固定。排污盖18表面涂覆防污涂料是为防止海水物附着在排污盖18的底部，从而堵塞排污孔。

所述排污通道19是由沿中心线剖开的无缝钢管的两片构件组成的，是牺牲阳极腐蚀产物和脱落物落入储污桶的通道，对称地焊接在钢质骨架上。

所述法兰B21是排污盖上的突缘，上面有螺栓孔，通过螺栓螺母垫片组及螺栓孔可将排污盖的两片构件固定在一起，形成排污盖。

所述螺栓、螺母及垫片的材质为316L不锈钢。

实施例2的装置实现保障牺牲阳极在海水中正常运行的原因：配上实施例2的装置后，大量可能附着的海水物被挡在外侧网罩之外或吸附在外侧网罩上，而海水则能自由透过，这样可以避免牺牲阳极体被大面积海水物直接覆盖，且保留其周围良好的海水环境，有利于牺牲阳极的均匀溶解，及保障阳极的使用年限和使用性能。综上所述，实施例2的装置可保持牺牲阳极周围的良好海水环境，避免海水物附着的影响，从而保障牺牲阳极在海水中被附着时的正常运行。

Claims (5)

1.一种保障牺牲阳极正常运行的装置，其特征在于：在阳极钢芯和牺牲阳极体的外面有钢质骨架，在钢质骨架上有内侧网罩和外侧网罩，在内侧网罩和外侧网罩之间有高分子孔套，在内侧网罩和外侧网罩下面装有排污装置。

2.根据权利要求1所述的保障牺牲阳极正常运行的装置，其特征在于：在内侧网罩和外侧网罩下面有排污通道。

3.根据权利要求2所述的保障牺牲阳极正常运行的装置，其特征在于：排污通道下面连接储污桶。

4.根据权利要求2所述的保障牺牲阳极正常运行的装置，其特征在于：排污通道下面有排污盖，排污盖上有排污孔。

5.根据权利要求1所述的保障牺牲阳极正常运行的装置，其特征在于：高分子孔套配有法兰用于固定安装，在高分子孔套上由固定条和螺栓螺母垫片固定内侧网罩和外侧网罩。