CN108823574B - 柔性阳极 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柔性阳极。柔性阳极包括：导电部，包括至少一根第一柔性导体；导电检测部，导电检测部与第一柔性导体并列设置，且电缆故障测试仪与导电检测部连接，用于检测柔性阳极内是否发生断点及判断断点所处位置；包裹层，包覆在导电部和导电检测部外。本发明有效地解决了现有技术中柔性阳极的断点不可测的问题。

Description

柔性阳极

技术领域

本发明涉及电极技术领域，具体而言，涉及一种柔性阳极。

背景技术

目前，阴极保护作为一种常用的防腐蚀技术，广泛应用于石油化工行业、城市公用设施保护等领域。通常地，阴极保护有两种方式：强制电流阴极保护和牺牲阳极阴极保护，辅助阳极是强制电流阴极保护中的重要组成部分。而早期的辅助阳极地床主要有以下两种：

(1)浅埋阳极地床。浅埋阳极地床是指将一支或多支阳极垂直(或水平)安装于地下1m或更深的土壤中，以提供阴极保护的辅助阳极地床方式。然而，该种方式受地形限制较大，存在阳极地床气阻随时间延续逐渐严重的问题，会造成电位正移、电位梯度增大，并对周围其他构筑物的杂散电流干扰严重，因此不适用于高土壤电阻率环境、站场区域和市政用阴极保护系统；

(2)深井阳极地床。深井阳极地床是指将一支或多支阳极垂直安装于地下30m或更深的井孔中，以提供阴极保护的辅助阳极地床方式。然而，深井阳极受地质情况局限，在多岩石区段无法打井，而土壤电阻率特别高的区域需要打的井非常深，有时甚至需要达到80m以上，不仅造价比较高，也很难施工和维修。

在现有技术中，为了克服上述缺陷，采用柔性阳极地床替代上述两种地床。柔性阳极地床是指将一种线型、柔韧的辅助阳极沿着被保护体近距离敷设，以提供阴极保护的辅助阳极地床方式。柔性阳极是目前最新一代的辅助阳极，输出电流均匀、稳定，解决了岩石、高电阻率区段无法敷设阳极的问题，具有无可替代性，在全世界范围内得到了广泛的应用。

在柔性阳极的敷设和运行过程中，由于回填、铺设沥青砂、轧路机压实或者自然灾害等，柔性阳极经常出现意外断点，如果不能及时发现并修复断点，金属构筑物(包括但不限于埋地管道、储罐等)会失去阴极保护而加速腐蚀，尤其防爆区域的金属构筑物如果得不到足够的保护甚至会引发灾难性爆炸事故，威胁到人民生命财产安全和绿色环境。然而，由于柔性阳极与检测设备存在电磁干扰及其内部的电连接，导致本领域技术人员对于柔性阳极的断点不可测。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种柔性阳极，以解决现有技术中柔性阳极的断点不可测的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种柔性阳极，包括：导电部，包括至少一根第一柔性导体；导电检测部，导电检测部与第一柔性导体并列设置，且电缆故障测试仪与导电检测部连接，用于检测柔性阳极内是否发生断点及判断断点所处位置；包裹层，包覆在导电部和导电检测部外。

进一步地，导电检测部包括至少一根第二柔性导体。

进一步地，导电检测部仅包括一根第二柔性导体。

进一步地，导电检测部的径向尺寸小于导电部的径向尺寸。

进一步地，第二柔性导体的中心轴线与导电部的中心轴线之间具有距离L，且距离L大于0mm且小于等于40mm。

进一步地，距离L大于0mm且小于等于0.1mm；或距离L大于0.1mm且小于等于1mm；或距离L大于1mm且小于等于10mm；或距离L大于10mm且小于等于40mm。

进一步地，第二柔性导体的横截面积大于等于10mm²且小于等于70mm²。

进一步地，第一柔性导体和/或第二柔性导体为铜芯电缆，且铜芯电缆包括导电铜芯及包覆在导电铜芯外的绝缘层。

进一步地，柔性阳极还包括：碳粉层，设置在导电部、导电检测部及包裹层之间；MMO/Ti丝，与导电部和导电检测部平行的设置在碳粉层中。

进一步地，MMO/Ti丝和第二柔性导体分别位于导电部的两侧。

进一步地，柔性阳极的外径大于等于10mm且小于等于70mm。

应用本发明的技术方案，柔性阳极包括导电部、导电检测部及包裹层。其中，导电部包括至少一根第一柔性导体。导电检测部与第一柔性导体并列设置，且电缆故障测试仪与导电检测部连接，用于检测柔性阳极内是否发生断点及判断断点所处位置。包裹层包覆在导电部和导电检测部外。这样，柔性阳极的导电检测部与电缆故障测试仪连接，以便用于检测柔性阳极内是否发生断点及断点的具体位置。当柔性阳极内发生断点时，导电检测部与导电部均发生断点，且断点位置相同。电缆故障测试仪检测出导电检测部上断点所处位置，通过该断点位置即可获知导电部的断点位置，以便进行柔性阳极的后续维修及维护，保证柔性阳极能够正常运行，进而解决了现有技术中柔性阳极的断点不可测的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的柔性阳极的实施例一的局部剖视图；

图2示出了图1中的柔性阳极的横截面；

图3示出了根据本发明的柔性阳极的实施例二的局部剖视图；以及

图4示出了图3中的柔性阳极的横截面。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、导电部；11、第一柔性导体；20、导电检测部；21、第二柔性导体；30、包裹层；40、碳粉层；50、MMO/Ti丝；60、导电聚合物包覆层。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

为了解决现有技术中柔性阳极的断点不可测的问题，本申请提供了一种柔性阳极。

实施例一

如图1和图2所示，柔性阳极包括导电部10、导电检测部20及包裹层30。其中，导电部10包括至少一根第一柔性导体11。导电检测部20与第一柔性导体11并列设置，且电缆故障测试仪与导电检测部20连接，用于检测柔性阳极内是否发生断点及判断断点所处位置。包裹层30包覆在导电部10和导电检测部20外。

应用本实施例的技术方案，柔性阳极的导电检测部20与电缆故障测试仪连接，以便用于检测柔性阳极内是否发生断点及断点的具体位置。当柔性阳极内发生断点时，导电检测部20与导电部10均发生断点，且断点位置相同。电缆故障测试仪检测出导电检测部20上断点所处位置，通过该断点位置即可获知导电部10的断点位置，以便进行柔性阳极的后续维修及维护，保证柔性阳极能够正常运行，进而解决了现有技术中柔性阳极的断点不可测的问题。

在本实施例中，采用电缆故障测试仪与导电检测部20连接的方式进行断点检测，可以方便探测出柔性阳极的断点，避免把埋地柔性阳极全部挖出进行人工检测，大大降低了阴极保护系统维护和维修的人力、财力和时间成本。

在本实施例中，导电聚合物包覆层60包覆导电部10和导电检测部20，柔性阳极为导电聚合物柔性阳极。导电聚合物柔性阳极以石墨掺杂的导电聚合物为阳极主体，其具有小电流稳定输出、成本低的优点。

可选地，导电检测部20包括至少一根第二柔性导体21。如图1和图2所示，导电检测部20仅包括一根第二柔性导体21。这样，一根第二柔性导体21连接在电缆故障测试仪上。当电缆故障测试仪检测出第二柔性导体21上发生断点时，则导电部10也发生断点。根据电缆故障测试仪的检测结果获知第二柔性导体21上断点所处位置，由于第二柔性导体21上断点位置与导电部10上断点位置一致，即可获知导电部10上断点所处位置。之后，工作人员根据断点所处位置进行维修，以保证柔性阳极能够正常运行，以实现对设施的阴极保护。

具体地，电缆故障测试仪接入导电检测部20，自导电检测部20送入低压脉冲信号，该脉冲沿导电检测部20传播到阻抗不匹配点(断点)时产生反射回波，由电缆故障测试仪记录下来，根据发射脉冲与反射脉冲的往返时间差和脉冲在导电检测部20中传播的波速度便可计算出故障点离测试点的距离。通过电缆故障测试仪得出断点大致位置之后，可通过声测、声磁或音频感应技术进行精确位置的确认。

在附图中未示出的其他实施方式中，导电检测部包括两根第二柔性导体，且各第二柔性导体与导电部之间的距离相同。两根第二柔性导体分别连接在电缆故障测试仪上，通过两根第二柔性导体的检测，使得断点的检测位置更加精准，提升工作人员后续维修效率，缩短维修耗时，进而降低工作人员的劳动强度。

如图1和图2所示，导电检测部20的径向尺寸小于导电部10的径向尺寸。这样，上述设置保证导电检测部20不会影响导电部10的正常运行，以提供阴极保护的辅助阳极地床，保证设施处于阴极保护的状态，防止设施发生腐蚀而影响设施的正常运行。

可选地，第二柔性导体21的中心轴线与导电部10的中心轴线之间具有距离L，且距离L大于0mm且小于等于40mm。这样，上述设置保证导电部10与第二柔性导体21同步断点，且断点位置一致，则电缆故障测试仪检测到第二柔性导体21的断点所处位置即为导电部10的断点所处位置，提升检测精确度及准确度。

如图2所示，距离L大于0mm且小于等于0.1mm。这样，上述数值范围设置使得工作人员对于柔性阳极的断点检测更加精准，提升检测效率。

在附图中未示出的其他实施方式中，距离L大于0.1mm且小于等于1mm。这样，上述数值范围设置使得工作人员对于柔性阳极的断点检测更加精准，提升检测效率。

在附图中未示出的其他实施方式中，距离L大于1mm且小于等于10mm。这样，上述数值范围设置使得工作人员对于柔性阳极的断点检测更加精准，提升检测效率。

在附图中未示出的其他实施方式中，距离L大于10mm且小于等于40mm。这样，上述数值范围设置使得工作人员对于柔性阳极的断点检测更加精准，提升检测效率。

在本实施例中，第二柔性导体21的横截面积大于等于10mm²且小于等于70mm²。这样，上述设置不仅保证了第二柔性导体21的结构强度，还防止第二柔性导体21影响导电部10的正常运行，进而提升柔性阳极的运行可靠性。同时，不同横截面积对应于不同的载流量，根据不同载流量的需求选取适当横截面积的第二柔性导体21。

在本实施例中，第一柔性导体11和第二柔性导体21为铜芯电缆，且铜芯电缆包括导电铜芯及包覆在导电铜芯外的绝缘层。上述结构的结构简单，容易加工、实现。

在附图中未示出的其他实施方式中，第二柔性导体为通信电缆。

在本实施例中，第一柔性导体11为多芯电缆，第二柔性导体21为单芯电缆。需要说明的是，第一柔性导体11和第二柔性导体21的类型不限于此。可选地，第一柔性导体11为单芯电缆，第二柔性导体21为多芯电缆。

可选地，绝缘层由聚氯乙烯制成。需要说明的是，绝缘层的材料类型不限于此。可选地，绝缘层由橡胶或者丁腈聚氯乙烯制成。

需要说明的是，第一柔性导体11和第二柔性导体21的类型不限于此。可选地，第二柔性导体21为铝芯电缆。

如图1和图2所示，柔性阳极还包括碳粉层40。其中，碳粉层40设置在导电部10、导电检测部20及包裹层30之间。可选地，碳粉层40为焦炭填料。

在本实施例中，柔性阳极的外径大于等于10mm且小于等于70mm。

在本实施例中，包裹层30由编织密度在170T～430T的化纤材料制成。化纤材料为锦纶210T、涤纶210T、维纶、腈纶、氯纶、丙纶、乙纶或防水涤纶。

具体地，柔性阳极包括导电部10，以及由化纤材料制成的包裹在导电部10和导电检测部20外部的包裹层30。通过在导电部10和导电检测部20的外部设置由化纤材料编织而成的材料作为包裹层30，可以方便有效地生产出具有不同横纵向电阻比的柔性阳极，增加柔性阳极的电流衰减率的可调性，从而解决现有柔性阳极产品在需要较大排流密度和较长保护距离的情况下不能满足要求的问题，提高柔性阳极产品在埋地管道和储罐阴极保护项目中的应用范围。

在本实施例中，当阴极保护系统出现电位不达标的问题之后，利用电缆故障测试仪判断柔性阳极是否出现断点，如果出现断点，能够快速、低成本的探测出断点位置并进行重新连接，从而保证阴极保护系统的正常运行。

实施例二

实施例二的柔性阳极与实施例一的区别在于：柔性阳极的结构不同。

在本实施例中，第一柔性导体11和第二柔性导体21均为多芯电缆。

如图3和图4所示，柔性阳极还包括碳粉层40及MMO/Ti丝50。其中，碳粉层40设置在导电部10、导电检测部20及包裹层30之间。MMO/Ti丝50与导电部10和导电检测部20平行的设置在碳粉层40中。这样，为了保证柔性阳极的稳定连接，导电部10与MMO/Ti丝50每隔1～3m进行电连接。可选地，导电部10与MMO/Ti丝50的电连接处的外部设置防水绝缘层，且防水绝缘层设置在碳粉层40和包裹层30的内部。

如图4所示，MMO/Ti丝50和第二柔性导体21分别位于导电部10的两侧。

在本实施例中，柔性阳极为MMO/Ti柔性阳极。其中，MMO/Ti柔性阳极利用MMO涂覆的Ti丝作为阳极主体，具有排流密度大、可靠性高、寿命长等技术优势。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

柔性阳极的导电检测部与电缆故障测试仪连接，以便用于检测柔性阳极内是否发生断点及断点的具体位置。当柔性阳极内发生断点时，导电检测部与导电部均发生断点，且断点位置相同。电缆故障测试仪检测出导电检测部上断点所处位置，通过该断点位置即可获知导电部的断点位置，以便进行柔性阳极的后续维修及维护，保证柔性阳极能够正常运行，进而解决了现有技术中柔性阳极的断点不可测的问题。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性阳极，其特征在于，包括：

导电部（10），包括至少一根第一柔性导体（11）；

导电检测部（20），所述导电检测部（20）与所述第一柔性导体（11）并列设置，且电缆故障测试仪与所述导电检测部（20）连接，用于检测所述柔性阳极内是否发生断点及判断断点所处位置；

包裹层（30），包覆在所述导电部（10）和所述导电检测部（20）外；

其中，当柔性阳极内发生断点时，所述导电检测部（20）与所述导电部（10）均发生断点，且断点位置相同；

所述导电检测部（20）还包括第二柔性导体（21），所述第二柔性导体（21）的中心轴线与所述导电部（10）的中心轴线之间具有距离L，且所述距离L大于0mm且小于等于40mm。

2.根据权利要求1所述的柔性阳极，其特征在于，所述导电检测部（20）包括至少一根第二柔性导体（21）。

3.根据权利要求1所述的柔性阳极，其特征在于，所述导电检测部（20）仅包括一根第二柔性导体（21）。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的柔性阳极，其特征在于，所述导电检测部（20）的径向尺寸小于所述导电部（10）的径向尺寸。

5.根据权利要求1所述的柔性阳极，其特征在于，

所述距离L大于0mm且小于等于0.1mm；或

所述距离L大于0.1mm且小于等于1mm；或

所述距离L大于1mm且小于等于10mm；或

所述距离L大于10mm且小于等于40mm。

6.根据权利要求2或3所述的柔性阳极，其特征在于，所述第二柔性导体（21）的横截面积大于等于10mm²且小于等于70mm²。

7.根据权利要求2或3所述的柔性阳极，其特征在于，所述第一柔性导体（11）和/或所述第二柔性导体（21）为铜芯电缆，且所述铜芯电缆包括导电铜芯及包覆在所述导电铜芯外的绝缘层。

8.根据权利要求2或3所述的柔性阳极，其特征在于，所述柔性阳极还包括：

碳粉层（40），设置在所述导电部（10）、所述导电检测部（20）及所述包裹层（30）之间；

MMO/Ti丝（50），与所述导电部（10）和所述导电检测部（20）平行的设置在所述碳粉层（40）中。

9.根据权利要求8所述的柔性阳极，其特征在于，所述MMO/Ti丝（50）和所述第二柔性导体（21）分别位于所述导电部（10）的两侧。

10.根据权利要求1所述的柔性阳极，其特征在于，所述柔性阳极的外径大于等于10mm且小于等于70mm。