CN109338374B - 阴极保护装置 - Google Patents

Abstract

一种阴极保护装置，包括基座、支撑架和辅助阳极，支撑架连接在基座上，辅助阳极设置于支撑架与基座之间，辅助阳极的一端连接在支撑架上，辅助阳极与电源的正极电性连接，电源的负极与待保护的物体电性连接。本发明的阴极保护装置耐冲刷、防掩埋，安装方便，使用寿命长，适用于各种类型的海洋钢结构物的阴极保护。

Description

阴极保护装置

技术领域

本发明涉及海洋防腐工程技术领域，特别涉及一种阴极保护装置。

背景技术

随着海洋油气资源的开发，全球范围内海洋平台等海工钢结构物的数量越来越多。海工钢结构物长期暴露于海洋环境中，如不采取保护措施，海水强烈的腐蚀作用会破坏系统的结构，影响其性能，严重的还会造成严重的经济损失和安全事故。

目前海工钢结构物多采用涂层防护和阴极保护方法进行腐蚀控制。阴极保护是一种电化学保护方法，通过对被保护物施加阴极电流使其阳极腐蚀溶解速率降至最低，通常分为牺牲阳极法和外加电流法。外加电流法的原理是利用外加直流电源，通过辅助阳极将保护电流传递给被保护物，使其产生阴极极化，防止腐蚀的发生。外加电流法输出电压及电流可调，安装快速，寿命长，对环境污染小，是环境友好型的阴极保护技术，特别适用于中等和深水区域钢结构物的保护以及延寿修复。

远地式外加电流系统是常用的外加电流阴极保护方法之一，由直流电源、远地式辅助阳极装置、参比电极、电位监测装置及连接电缆等部件组成。使用时将辅助阳极置于距离被保护物50-300米的海底，直流电源通过电缆对远地式阳极供电，阳极发出的电流使被保护物发生阴极极化，抑制腐蚀；参比电极用于监测被保护物的保护电位，电位监测系统采集参比电极测得的电位，实时调节保护电流大小，确保被保护物处于被保护状态。远地式阳极系统具有发生电流大，电位分布比较均匀等优点，适合于平台等大型结构物的保护。

目前国内外研制应用的远地式阳极装置主要有两种，一种是在混凝土或钢质底座上预置辅助阳极，曼特克股份有限公司申请的专利CN102808185A即采用了所述结构，这种结构可靠性相对较高，但加工和安装较为复杂，阳极也可能会陷入海泥中或被泥沙覆盖，导致阳极无法发出电流；另一种是将辅助阳极设计为悬浮式结构安装在阳极支架上，美国Deepwater公司的Retrobuoy阳极系统即为此种结构，青岛钢研纳克检测防护技术有限公司申请的专利CN 103806006 A也采用了此种结构，这种结构可避免海沙和海泥对辅助阳极的覆盖，但浮式结构容易发生浮标损坏或自由浮动，装置的可靠性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种阴极保护装置，耐冲刷、防掩埋，安装方便，使用寿命长，适用于各种类型的海洋钢结构物的阴极保护。

一种阴极保护装置，包括基座、支撑架和辅助阳极，支撑架连接在基座上，辅助阳极设置于支撑架与基座之间，辅助阳极的一端连接在支撑架上，辅助阳极与电源的正极电性连接，电源的负极与待保护的物体电性连接。

在本发明的实施例中，上述支撑架包括横梁框和多根支撑柱，所述横梁框设置于所述基座的上方，各所述支撑柱的一端连接于所述基座，各所述支撑柱的另一端连接于所述横梁框，所述辅助阳极的一端连接于所述横梁框。

在本发明的实施例中，上述支撑柱包括固定柱和至少一根伸缩柱，所述固定柱的一端固定在所述基座上，所述固定柱的另一端设有活动腔，所述伸缩柱的一端可移动地设置在所述活动腔内，所述伸缩柱的另一端连接于所述横梁框，所述固定柱与所述伸缩柱之间通过弹性定位块与定位孔配合实现定位。

在本发明的实施例中，上述支撑架还包括承载框，所述承载框设置于所述横梁框与所述基座之间，所述承载框与各所述支撑柱连接，所述承载框上设有接线盒，所述接线盒上设有第一电缆和第二电缆，所述第一电缆的一端与所述辅助阳极连接，所述第一电缆的另一端与所述接线盒连接，所述第二电缆的一端与所述接线盒连接，所述第二电缆的另一端与所述电源的正极电性连接；所述辅助阳极由钛制成，所述辅助阳极的表面设有混合金属氧化物涂层，或者铂、氧化铂涂层。

在本发明的实施例中，上述接线盒上设有电缆护管，所述电缆护管的一端连接于所述接线盒，所述电缆护管的另一端向着靠近所述电源的方向延伸，所述第二电缆设置在所述电缆护管内。

在本发明的实施例中，上述支撑架还包括保护罩，所述保护罩连接在所述横梁框上，所述辅助阳极位于所述保护罩的下方。

在本发明的实施例中，上述保护罩上设有多个网眼，各所述网眼贯穿所述保护罩。

在本发明的实施例中，上述支撑架上设有吊环，所述吊环的表面设有绝缘层，所述辅助阳极与所述吊环连接，所述辅助阳极与所述吊环绝缘设置。

在本发明的实施例中，上述基座和/或所述支撑架上设有牺牲阳极。

在本发明的实施例中，上述基座设置在海床上，所述支撑架位于所述海床的上方。

本发明的阴极保护装置的支撑架连接在基座上，辅助阳极设置于支撑架与基座之间，辅助阳极的一端连接在支撑架上，辅助阳极与电源的正极电性连接，电源的负极与待保护的物体电性连接。本发明的阴极保护装置耐冲刷、防掩埋，安装方便，使用寿命长，适用于各种类型的海洋钢结构物的阴极保护。

附图说明

图1是本发明的阴极保护装置保护物体时的结构示意图。

图2是本发明的阴极保护装置的立体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地描述。

图1是本发明的阴极保护装置保护物体时的结构示意图。图2是本发明的阴极保护装置的立体结构示意图。如图1和图2所示，阴极保护装置100包括基座10、支撑架20、辅助阳极30和电源40。支撑架20连接在基座10上，辅助阳极30设置于支撑架20与基座10之间，辅助阳极30的一端连接在支撑架20上，辅助阳极30与电源40的正极电性连接，电源40的负极与待保护的物体200电性连接。本发明的阴极保护装置100保护的物体200例如为置于海洋中的海洋平台、码头等大型钢结构物，但并不以此为限。

基座10包括壳体和填充在壳体内的填充物。壳体可采用钢材或钛金属制成，当采用钢材制成壳体时，壳体上设置牺牲阳极11，防止海水腐蚀壳体。填充物例如为混凝土，但并不以此为限。在本实施例中，基座10设置在海床300上，支撑架20连接在壳体上，且支撑架20位于海床300的上方。

如图1和图2所示，支撑架20包括横梁框21、多根支撑柱22、承载框23和保护罩25。横梁框21设置于基座10的上方，各支撑柱22的一端连接于基座10，各支撑柱22的另一端连接于横梁框21，辅助阳极30的一端连接于横梁框21，即辅助阳极30悬挂于横梁框21与基座10之间，辅助阳极30远离海床300设置，能有效防止辅助阳极30陷入海泥中，无法发出电流。为了进一步地使辅助阳极30远离海床300，多根支撑柱22可伸缩，例如在运输时支撑柱22处于收缩状态，缩小阴极保护装置100的整体体积，降低运输和生产成本；将阴极保护装置100设置在海床300上时，支撑柱22处于伸展状态，使辅助远离海床300。

具体地，支撑柱22包括固定柱221和至少一根伸缩柱223。在一实施例中，支撑柱22包括多根伸缩柱223，各伸缩柱223相互套接，各伸缩柱223之间通过弹性定位块与定位孔配合实现定位。本实施例以设置一根伸缩柱223进行说明，但并不以此为限。固定柱221的一端固定在基座10上，固定柱221的另一端设有活动腔，伸缩柱223的一端可移动地设置在活动腔内，伸缩柱223的另一端连接于横梁框21，固定柱221与伸缩柱223之间通过弹性定位块与定位孔配合实现定位，例如弹性定位块设置在活动腔的腔壁上，定位孔设置在伸缩柱223的外表面上，或者弹性定位块设置在伸缩柱223的外表面上，定位孔设置在活动腔的腔壁上，当伸缩柱223移动时，弹性定位块受挤压而发生弹性形变，当弹性定位块移入定位孔时恢复形变，此时伸缩柱223被定位。在本实施例中，基座10上固定有四根支撑柱22，分别对应基座10的四个角设置；支撑柱22可采用钢材或钛金属制成，当采用钢材制成支撑柱22时，支撑柱22上设置牺牲阳极11，防止海水腐蚀支撑柱22。

进一步地，支撑架20的横梁框21上设有吊环212，吊环212的数量与辅助阳极30的数量对应设置，吊环212的表面设有绝缘层(图未示)，辅助阳极30与吊环212连接，辅助阳极30与吊环212绝缘设置。绝缘层采用聚四氟乙烯材料制成，但并不以此为限。值得一提的是，辅助阳极30还可采用法兰盘或螺纹的方式连接在横梁框21上，并不以上述为限。

进一步地，承载框23设置于横梁框21与基座10之间，承载框23与各支撑柱22的固定柱221连接，承载框23上设有接线盒24，接线盒24设置于承载框23的中部。接线盒24采用防水设计，能够耐深水的压力。接线盒24上设有第一电缆241、第二电缆242和电缆护管243；第一电缆241的数量与辅助阳极30的数量一致，例如第一电缆241和辅助阳极30的数量均为四个，第一电缆241的一端与辅助阳极30连接，第一电缆241的另一端与接线盒24连接，第二电缆242的一端与接线盒24连接，第二电缆242的另一端与电源40的正极电性连接。电缆护管243的一端连接于接线盒24，电缆护管243的另一端向着靠近电源40的方向延伸，第二电缆242设置在电缆护管243内。值得一提的是，承载框23上也可不设置接线盒24，使辅助阳极30通过电缆直接与电源40的正极连接。

进一步地，保护罩25连接在横梁框21上，辅助阳极30位于保护罩25的下方，保护罩25用于保护辅助阳极30，防止水中沉降物落到辅助阳极30上。保护罩25远离辅助阳极30的表面为弧形面101，使水中沉降物落到弧形面101上时可从保护罩25的边缘滑落。保护罩25可采用钢材、塑料、玻璃钢或钛金属制成，当采用钢材制成保护罩25时，保护罩25上设置牺牲阳极11，防止海水腐蚀保护罩25。

在另一较佳的实施例中，保护罩25上可设置多个网眼，各网眼贯穿保护罩25，在保证保护罩25结构强度的情况下，降低了材料使用量，降低了成本。

辅助阳极30采用钛金属材料制成，辅助阳极30的表面设有混合金属氧化物涂层，也可以为铂、氧化铂涂层,其中混合金属氧化物涂层指由铱、钌、钽等多种贵金属氧化物混合制备的涂层。辅助阳极30为管状结构，管状辅助阳极30易于标准化，有利于降低生产成本，辅助阳极30也可采用螺旋或片状结构，根据实际需要可自由选择。在本实施例中，根据保护电流需求，辅助阳极30的数量可以灵活的增加或减少，具有较强的实用性。

本发明的阴极保护装置100的支撑架20连接在基座10上，辅助阳极30设置于支撑架20与基座10之间，辅助阳极30的一端连接在支撑架20上，辅助阳极30与电源40的正极电性连接，电源40的负极与待保护的物体200电性连接。本发明的阴极保护装置100耐冲刷、防掩埋，安装方便，使用寿命长，适用于各种类型的海洋钢结构物的阴极保护。

而且，本发明的阴极保护装置100采用悬挂式的辅助阳极30替代浮式辅助阳极30，解决了浮式辅助阳极30可靠性差、不耐冲刷的缺点，延长了阴极保护装置100的使用寿命。

此外，本发明的阴极保护装置100属于远地式外加电流系统，阴极保护装置100置于海床300上，阴极保护装置100与被保护的钢结构物体的距离随被保护物体300的大小而不同，一般在几十到300米之间。阴极保护装置100的结构设计使电流在被保护物体300上分布更均匀，减少了过保护的危险。由于阴极保护装置100位于海床200，避免了波浪及洋流对装置的冲击，可靠性得到显著提高。

本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (6)

1.一种阴极保护装置，其特征在于，包括基座、支撑架和辅助阳极，所述支撑架连接在所述基座上，所述辅助阳极设置于所述支撑架与所述基座之间，所述辅助阳极的一端连接在所述支撑架上，所述辅助阳极与电源的正极电性连接，所述电源的负极与待保护的物体电性连接；

所述支撑架包括横梁框和多根支撑柱，所述横梁框设置于所述基座的上方，各所述支撑柱的一端连接于所述基座，各所述支撑柱的另一端连接于所述横梁框；

所述横梁框上设有吊环，所述吊环的表面设有绝缘层，所述辅助阳极的一端通过吊环连接于所述横梁框，所述辅助阳极与所述吊环绝缘设置；

所述支撑架还包括保护罩，所述保护罩连接在所述横梁框上，所述辅助阳极位于所述保护罩的下方；

所述基座设置在海床上，所述支撑架位于所述海床的上方。

2.如权利要求1所述的阴极保护装置，其特征在于，所述支撑柱包括固定柱和至少一根伸缩柱，所述固定柱的一端固定在所述基座上，所述固定柱的另一端设有活动腔，所述伸缩柱的一端可移动地设置在所述活动腔内，所述伸缩柱的另一端连接于所述横梁框，所述固定柱与所述伸缩柱之间通过弹性定位块与定位孔配合实现定位。

3.如权利要求1或2所述的阴极保护装置，其特征在于，所述支撑架还包括承载框，所述承载框设置于所述横梁框与所述基座之间，所述承载框与各所述支撑柱连接，所述承载框上设有接线盒，所述接线盒上设有第一电缆和第二电缆，所述第一电缆的一端与所述辅助阳极连接，所述第一电缆的另一端与所述接线盒连接，所述第二电缆的一端与所述接线盒连接，所述第二电缆的另一端与所述电源的正极电性连接；所述辅助阳极由钛制成，所述辅助阳极的表面设有混合金属氧化物涂层，或者铂、氧化铂涂层。

4.如权利要求3所述的阴极保护装置，其特征在于，所述接线盒上设有电缆护管，所述电缆护管的一端连接于所述接线盒，所述电缆护管的另一端向着靠近所述电源的方向延伸，所述第二电缆设置在所述电缆护管内。

5.如权利要求1所述的阴极保护装置，其特征在于，所述保护罩上设有多个网眼，各所述网眼贯穿所述保护罩。

6.如权利要求1所述的阴极保护装置，其特征在于，所述基座和/或所述支撑架上设有牺牲阳极。