CN104313598B - 一种飞溅区钢结构多层防护监测和应急保障系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞溅区钢结构多层防护监测和应急保障系统，包括矿脂防腐内层和玻璃钢外护铠层，还包括螺旋条带状牺牲阳极和检测设备；所述牺牲阳极缠绕在所述矿脂防腐内层外侧，其外侧密封包覆所述玻璃钢外护铠层，所述牺牲阳极两端连接导线并将导线引出到所述玻璃钢外护铠层外，并分别与钢结构本体电连接；所述检测设备检测所述牺牲阳极的通断以及所述牺牲阳极和钢结构本体之间的电流。本发明还公开一种飞溅区钢结构多层防护监测和应急保障方法。本发明能够一方面可以监测防护层进水情况，判断防护层的有效性；另一方面一旦防护层破损，还能够提供应急保障能力，维持一段时间的腐蚀防护能力，为维修争取时间。

Description

一种飞溅区钢结构多层防护监测和应急保障系统及方法

技术领域

本发明涉及一种钢结构多层防护系统及方法，特别涉及一种飞溅区钢结构多层防护监测和应急保障系统及方法。

背景技术

海洋钢结构造价昂贵，承受和传递荷载，贯穿大气区、飞溅区、潮差区、全浸区和海泥区。钢结构受到海上大气和海水的腐蚀，尤其是在飞溅区还遭受海水飞溅、潮汐的作用，此区域涂层易受损并且不受阴极保护，腐蚀问题尤为严重。腐蚀是典型的退化风险模式，随着海上钢结构越来越多接近或超过原始设计寿命，腐蚀问题也会越来越严重。

目前海洋钢结构飞溅区应用的防护技术主要是通过隔离腐蚀性海水介质为主的方法和阴极保护的方法。重防腐涂层是最常用的防护方法，但是因为施工表面处理要求高，并且耐冲击能力较差，经常发生破损失效；包覆耐蚀性金属护套在国外应用较多，其价格昂贵，但不耐机械破坏，并且还有产生电偶腐蚀的风险；金属热喷涂技术通过向钢结构上喷涂耐蚀或牺牲金属，但工艺要求非常高，并且不适合海洋现场应用。专利CN1477232提出一种海洋中浪花飞溅区钢铁设施腐蚀防护方法，它在浪花飞溅区的钢结构表面引入一层电解质膜,形成导电通路,使牺牲阳极为钢结构表面提供阴极保护电流,以保护钢结构，并且带有电流检测功能。但这种技术属于主动引入腐蚀介质，一旦防护失效，反而会使结构腐蚀风险增大。

多层防护系统是以矿脂和矿脂带为主要防腐材料，以玻璃钢为外护铠的形式，比如从内到外包覆钢结构的矿脂防腐内层和玻璃钢外护铠层双层防护系统，其效果都在国内外大量应用中得以验证，是目前最好的飞溅区防护技术。已有的多层防护方法效果缺少检验手段，防护层在发生明显破损的情况下可以目视检查，但一旦发生不易目视的损伤，海水进入防护层反而会形成新的腐蚀环境，往往更加严重；另外已有的多层防护方法措施单一，缺少失效应急保障措施，防护层一旦发生破损，海水进入防护层内部，没有应急保障的情况下只能任由腐蚀发展，只能在发现问题后修复才能停止。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种飞溅区钢结构多层防护监测和应急保障系统及方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种飞溅区钢结构多层防护监测和应急保障系统，包括矿脂防腐内层和玻璃钢外护铠层，还包括螺旋条带状牺牲阳极和检测设备；所述牺牲阳极设置在所述矿脂防腐内层和所述玻璃钢外护铠层之间，所述牺牲阳极缠绕在所述矿脂防腐内层外侧；所述牺牲阳极两端连接导线并将导线引出到所述玻璃钢外护铠层外，并分别与钢结构本体电连接；所述检测设备检测所述牺牲阳极的通断以及所述牺牲阳极和钢结构本体之间的电流。

还包括接线盒，所述接线盒安装在钢结构本体上，其内设置至少三个相互绝缘的接线端子，包括第一接线端子、第二接线端子以及第三接线端子，其中所述第一接线端子与所述牺牲阳极的一端连接的导线电连接，所述第二接线端子与所述牺牲阳极的另一端连接的导线电连接，所述第三接线端子与钢结构本体电连接，所述检测设备的测量端与相应的所述接线端子电连接，所述第三接线端子分别通过开关与所述第一接线端子以及所述第二接线端子电连接。

所述检测设备包括万用表和电流计；所述万用表的一个检测端与所述第一接线端子电连接，所述万用表的另一个检测端与所述第二接线端子电连接；所述电流计的一个检测端与所述第一接线端子或第二接线端子电连接，所述电流计的另一个检测端与所述第三接线端子电连接。

还包括控制系统，所述开关为自动开关，所述控制系统接收操作信号，输出信号控制所述自动开关的通断以及所述检测设备的工作。

所述控制系统输入来自所述检测设备的信号，处理后输出报警信号。

所述控制系统通过无线网络接收操作信号以及输出报警信号。

本发明还提供一种飞溅区钢结构多层防护监测和应急保障方法，在矿脂防腐内层和玻璃钢外护铠层之间设置螺旋条带状牺牲阳极，所述牺牲阳极缠绕在所述矿脂防腐内层外侧，所述牺牲阳极两端连接导线并将导线引出到玻璃钢外护铠层外，在工作时牺牲阳极两端的连接导线与钢结构本体之间导通，在监测时牺牲阳极两端的连接导线与钢结构本体之间断开，通过检测设备监测牺牲阳极和钢结构本体之间因电腐蚀产生的电流以及牺牲阳极的状态；当检测牺牲阳极两端电阻值达到预警值时，检修及更换牺牲阳极；跟踪牺牲阳极和钢结构本体之间的电流值。

在钢结构本体上设置接线盒，牺牲阳极两端的连接导线和钢结构本体分别与接线盒内相互绝缘的接线端子电连接。

牺牲阳极两端的连接导线和钢结构本体之间通过开关连接，通过设置控制系统控制开关的通断以及所述检测设备的工作，自动进行检测。

本发明具有的优点和积极效果是：一方面可以监测防护层进水情况，判断防护层的有效性；另一方面一旦防护层破损，还能够提供应急保障能力，维持一段时间的腐蚀防护能力，为维修争取时间。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1、钢结构本体；2、矿脂防腐内层；3、牺牲阳极；4、牺牲阳极两端连接的导线；6、玻璃钢外护铠层；7、接线盒；8、第一接线端子；9、第二接线端子；10、第三接线端子。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参见图1，一种飞溅区钢结构多层防护监测和应急保障系统，包括矿脂防腐内层2和玻璃钢外护铠层6，还包括螺旋条带状牺牲阳极3和检测设备；所述牺牲阳极3设置在所述矿脂防腐内层2和所述玻璃钢外护铠层6之间，所述牺牲阳极3缠绕在所述矿脂防腐内层2外侧；所述牺牲阳极3两端连接导线并将导线引出到所述玻璃钢外护铠层6外，牺牲阳极两端连接的导线4分别与钢结构本体1中未被包覆的部分电连接，因钢结构本体1导电，即牺牲阳极两端连接的导线4分别与钢结构本体1电连接；所述检测设备检测所述牺牲阳极3的通断以及所述牺牲阳极3和钢结构本体1之间的电流。

还可包括接线盒7，所述接线盒可安装在钢结构本体1上，其内可设置至少三个相互绝缘的接线端子，可包括第一接线端子8、第二接线端子9以及第三接线端子10，其中所述第一接线端子8与所述牺牲阳极3的一端连接的导线电连接，所述第二接线端子9与所述牺牲阳极3的另一端连接的导线电连接，所述第三接线端子10与钢结构本体1电连接，所述检测设备的测量端与相应的所述接线端子电连接，所述第三接线端子10分别通过开关与所述第一接线端子8以及所述第二接线端子9电连接。

所述检测设备可包括万用表和电流计；所述万用表的一个检测端可与所述第一接线端子8电连接，所述万用表的另一个检测端可与所述第二接线端子电9连接；所述电流计的一个检测端可与所述第一接线端子8或第二接线端子9电连接，所述电流计的另一个检测端可与所述第三接线端子10电连接。

还可包括控制系统，所述开关为自动开关，所述控制系统可接收操作信号，输出信号控制所述自动开关的通断以及所述检测设备的工作。

所述控制系统可输入来自所述检测设备的信号，处理后输出报警信号。

所述控制系统可通过无线网络接收操作信号以及输出报警信号。

本发明还提供一种飞溅区钢结构多层防护监测和应急保障方法，在矿脂防腐内层2和玻璃钢外护铠层6之间设置螺旋条带状牺牲阳极3，所述牺牲阳极3缠绕在所述矿脂防腐内层2外侧，所述牺牲阳极3两端连接导线并将导线引出到玻璃钢外护铠层6外，在工作时牺牲阳极两端的连接导线4与钢结构本体1之间导通，在监测时牺牲阳极两端的连接导线4与钢结构本体1之间断开，通过检测设备监测牺牲阳极3和钢结构本体1之间因电腐蚀产生的电流以及牺牲阳极3的状态；当检测牺牲阳极两端3电阻值达到预警值时，检修及更换牺牲阳极3；跟踪牺牲阳极3和钢结构本体1之间的电流值。

可在钢结构本体1上设置接线盒7，牺牲阳极两端的连接导线4和钢结构本体1分别与接线盒7内相互绝缘的接线端子电连接。

牺牲阳极两端的连接导线4和钢结构本体1之间可通过开关连接，可通过设置控制系统来控制开关的通断以及所述检测设备的工作，自动进行检测。

本发明的工作原理和具体实施方法：

如图1所示，在钢结构1上先进行防腐层2的涂敷或缠缚，然后将螺旋状牺牲阳极3缠绕在防腐层2外部，在螺旋状牺牲阳极条带3的两端分别引出导线4和导线5，然后在飞溅防护区安装防护外壳6，端头密封完成多层防护。在平台结构上部焊接接线盒7，将牺牲阳极两端连接导线4，其中一端导线连接到第一接线端子8上，另一端导线连接到第二接线端子9上，第三接线端子10则直接与钢结构本体1电连接。

在正常的使用过程中，将第一接线端子8、第二接线端子9以及第三接线端子10通过导线连接，实现牺牲阳极3与钢结构1的电连接，当多层防护破坏到防腐层2时，牺牲阳极3与钢结构1自动形成电化学电池，钢结构1受到保护。

在监测保护效果时，先将第一接线端子8、第二接线端子9以及第三接线端子10的连接导线断开，首先用万用表的两端分别连接第一接线端子8、第二接线端子9用来测量牺牲阳极3是否导通，如果测量导通则表明牺牲阳极3未断开，如果不导通则表明牺牲阳极3已断开，需检查是否有来自外部的机械破坏；然后用电流计接入第一接线端子8和第三接线端子10，第二接线端子9和第三接线端子10，如果没有测量到电流值表明防护层中未进水，如果测量有电流值则表明防护层已经进水，阴极保护作用生效。

当三个端子全部连接时，可以实现对防护层的应急保障，一旦防护层破损，海水进入形成电解质环境，牺牲阳极与钢结构形成电化学系统，实现对钢结构的保护。

根据需要可设置手动或自动监测：手动方式是将三个端子的点连接全部断开，用万用表接入牺牲阳极的两个端子测量导通，目的是判断阳极本身是否因机械或其他损伤断开，然后将电流计接入牺牲阳极和钢结构的两个端子，目的是判断是否因海水进入而形成了电化学系统。自动监测则是通过自动控制系统实现上述功能，并且可以实现数据的无线传输，操作上优于手动操作，但需要电源支持或更换电池。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种飞溅区钢结构多层防护监测和应急保障系统，包括矿脂防腐内层和玻璃钢外护铠层，其特征在于，还包括螺旋条带状牺牲阳极和检测设备；所述牺牲阳极设置在所述矿脂防腐内层和所述玻璃钢外护铠层之间，所述牺牲阳极缠绕在所述矿脂防腐内层外侧；所述牺牲阳极两端连接导线并将导线引出到所述玻璃钢外护铠层外，并分别与钢结构本体电连接；所述检测设备检测所述牺牲阳极的通断以及所述牺牲阳极和钢结构本体之间的电流。

2.根据权利要求1所述的飞溅区钢结构多层防护监测和应急保障系统，其特征在于，还包括接线盒，所述接线盒安装在钢结构本体上，其内设置至少三个相互绝缘的接线端子，包括第一接线端子、第二接线端子以及第三接线端子，其中所述第一接线端子与所述牺牲阳极的一端连接的导线电连接，所述第二接线端子与所述牺牲阳极的另一端连接的导线电连接，所述第三接线端子与钢结构本体电连接，所述检测设备的测量端与相应的所述接线端子电连接，所述第三接线端子分别通过开关与所述第一接线端子以及所述第二接线端子电连接。

3.根据权利要求2所述的飞溅区钢结构多层防护监测和应急保障系统，其特征在于，所述检测设备包括万用表和电流计；所述万用表的一个检测端与所述第一接线端子电连接，所述万用表的另一个检测端与所述第二接线端子电连接；所述电流计的一个检测端与所述第一接线端子或第二接线端子电连接，所述电流计的另一个检测端与所述第三接线端子电连接。

4.根据权利要求2所述的飞溅区钢结构多层防护监测和应急保障系统，其特征在于，还包括控制系统，所述开关为自动开关，所述控制系统接收操作信号，输出信号控制所述自动开关的通断以及所述检测设备的工作。

5.根据权利要求4所述的飞溅区钢结构多层防护监测和应急保障系统，其特征在于，所述控制系统输入来自所述检测设备的信号，处理后输出报警信号。

6.根据权利要求4所述的飞溅区钢结构多层防护监测和应急保障系统，其特征在于，所述控制系统通过无线网络接收操作信号以及输出报警信号。

7.一种飞溅区钢结构多层防护监测和应急保障方法，其特征在于，在矿脂防腐内层和玻璃钢外护铠层之间设置螺旋条带状牺牲阳极，所述牺牲阳极缠绕在所述矿脂防腐内层外侧，所述牺牲阳极两端连接导线并将导线引出到玻璃钢外护铠层外，在工作时牺牲阳极两端的连接导线与钢结构本体之间导通，在监测时牺牲阳极两端的连接导线与钢结构本体之间断开，通过检测设备监测牺牲阳极和钢结构本体之间因电腐蚀产生的电流以及牺牲阳极的状态；当检测牺牲阳极两端电阻值达到预警值时，检修及更换牺牲阳极；跟踪牺牲阳极和钢结构本体之间的电流值。

8.根据权利要求7所述的飞溅区钢结构多层防护监测和应急保障方法，其特征在于，在钢结构本体上设置接线盒，牺牲阳极两端的连接导线和钢结构本体分别与接线盒内相互绝缘的接线端子电连接。

9.根据权利要求7所述的飞溅区钢结构多层防护监测和应急保障方法，其特征在于，牺牲阳极两端的连接导线和钢结构本体之间通过开关连接，通过设置控制系统控制开关的通断以及所述检测设备的工作，自动进行检测。