CN110484923B - 一种海底电缆铜铠装层的阴极保护防腐装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海底电缆铜铠装层的阴极保护防腐装置。本发明包括上铁芯、下铁芯、上弧形金属套件、下弧形金属套件、金属钉爪、阳极和螺栓；所述上铁芯和下铁芯的两端采用螺栓连接，用于紧固在海底电缆的聚丙烯绳外被层上，上铁芯和下铁芯的外表面浇铸阳极；所述的上弧形金属套件和下弧形金属套件分别固定在上铁芯和下铁芯的内壁上；所述上弧形金属套件和下弧形金属套件的中部均连接一金属钉爪；所述金属钉爪的下部用于穿过海底电缆的聚丙烯绳外被层与铜铠装层接触。本发明使金属钉爪通过机械力穿过聚丙烯绳，使被保护海底电缆的铜铠装层与金属钉爪及阳极形成回路，通过牺牲阳极来保护阴极，进而保护海底电缆。
Description
技术领域
本发明属于海底电缆的腐蚀与防护领域，具体地说是一种海底电缆铜铠装层的阴极保护防腐装置。
背景技术
海底电缆，分为通信电缆和电力电缆，是水下输送信号及电力的有效途径。由于海底电缆具有信息容量大、传输距离长、抗干扰能力强、保密性好、价格低廉等特点，时至今日，海底通讯电缆仍然承担着全球95%的跨国通信数量，是其他通信手段无法替代的。除了通信之外，海底电缆具有电力传输的功能，对于海上风电项目的电能并网、岛屿之间的电力互输都具有十分重要意义。海底电缆采用的铜铠装层具有一定的耐蚀性和机械强度，起到保护缆芯及其他部件的作用。海底电缆铜铠装层的防腐对于海底电缆的保护显得尤为重要。
目前，对于处在海洋环境中的金属管道等金属结构的外腐蚀防护的重要方法之一是阴极保护，可分为牺牲阳极法和外加电流法。牺牲阳极法即采用比保护金属电位更负的金属材料（即牺牲阳极）连接，由于电位更负的金属材料（牺牲阳极）在阴极保护系统的工作下，不断溶解而遭到腐蚀，海底电缆铜铠装层因此得以保护。外加电流法即通过恒电位仪和辅助阳极为金属结构提供阴极保护电流而达到防腐目的。
阴极保护防腐方法为海底电缆铜铠装层提供防护理论上可行，特别是针对有沥青层和聚丙烯绳的铜铠装层。但由于海底电缆直径比一般的海底管道直径小，且铜铠装层不能焊接，现有的阴极保护装置不能直接使用，且缺少焊接的固定，牺牲阳极或连接电缆容易松动而无法固定。
发明内容
针对以上缺陷和改进需求，本发明目的在于提供一种海底电缆铜铠装层的阴极保护防腐装置，其通过金属钉爪与铜铠装层的连接代替传统的导线焊接，以避免导线焊接带来的热影响；其将金属钉爪当作金属导线，从而为海底电缆铜铠装层提供阴极保护。
为此，本发明采用如下的技术方案：一种海底电缆铜铠装层的阴极保护防腐装置，其包括上铁芯、下铁芯、上弧形金属套件、下弧形金属套件、金属钉爪、阳极和螺栓；
所述上铁芯和下铁芯的两端采用螺栓连接，用于紧固在海底电缆的聚丙烯绳外被层上，上铁芯和下铁芯的外表面浇铸阳极；所述的上弧形金属套件和下弧形金属套件分别固定在上铁芯和下铁芯的内壁上；
所述上弧形金属套件和下弧形金属套件的中部均连接一金属钉爪；所述金属钉爪的下部用于穿过海底电缆的聚丙烯绳外被层与铜铠装层接触。金属钉爪受到两侧螺栓的紧固作用，使得金属钉爪穿过聚丙烯绳外被层，与铜铠装层接触，形成回路。
即金属钉爪相当于金属导线，起连接作用，而铁芯外表面用阳极材料覆盖，为海底电缆铜铠装层提供阴极保护。阳极消耗后，铁芯继续充当阳极提供保护。弧形金属套件的作用是固定金属钉爪。
阳极覆盖在上铁芯和下铁芯的外表面上，而上铁芯和下铁芯的两端采用螺栓连接，从而控制阳极的安装位置，防止阳极移动。所述的阳极采用浇铸的方式固定在铁芯上，可以使铁芯外部的厚度更大，保证阳极的量足够多，延长使用寿命。
上述的阴极保护防腐装置采用的原理是牺牲阳极法，主要用于新建海底电缆铜铠装层的保护，采用分布式阳极布置方式。本发明通过螺栓紧固的方式安装在海底电缆的聚丙烯绳外被层上。
作为上述技术方案的补充，所述的金属钉爪包括弧形定位片和至少一个位于弧形定位片下部的钉爪，两者一体成型，所述的弧形定位片用于贴在聚丙烯绳外被层上；所述上弧形金属套件和下弧形金属套件的中部各开有一定位孔，定位孔内壁设有螺纹；所述的金属钉通过一螺柱与定位孔内的螺纹连接，螺柱的底面与弧形定位片的表面固定连接。螺柱用于将金属钉爪有效固定在弧形金属套件上。
作为上述技术方案的补充，所述的钉爪呈圆锥形，方便钉爪穿过聚丙烯绳外被层与铜铠装层接触。
作为上述技术方案的补充，所述的钉爪有6个，采用两行平行分布且每行中的3个钉爪均匀设置。
作为上述技术方案的补充，连接在上弧形金属套件上的金属钉爪与连接在下弧形金属套件上的金属钉爪呈上下对称设置，钉爪的间距与铜铠装层的铜导线的间距保持一致。
作为上述技术方案的补充，上铁芯和下铁芯的两端部呈水平状，中部呈外凸的弧形；上弧形金属套件和下弧形金属套件也呈外凸的弧形，铁芯中部的弧度与弧形金属套件外壁的弧度一致，使弧形金属套件的外壁贴在铁芯中部的内壁上。
作为上述技术方案的补充，上弧形金属套件和下弧形金属套件的材质为碳钢或钢。
作为上述技术方案的补充，阳极的材质为铁、铝或锌合金。
本发明采用的另一种技术方案为：一种海底电缆铜铠装层的阴极保护防腐装置，其包括恒电位仪、阳极棒、参比电极、上金属管卡、下金属管卡及电缆；
所述的恒电位仪正极连接阳极棒，负极及零位通过电缆连接至上金属管卡；上金属管卡和下金属管卡的两端采用螺栓连接，用于紧固在海底电缆的聚丙烯绳外被层上；所述上金属管卡和下金属管卡的中部均连接一金属钉爪；所述金属钉爪的下部用于穿过海底电缆的聚丙烯绳外被层与铜铠装层接触。
采用此技术方案的阴极保护防腐装置利用的原理是外加电流法，适用于新建或在役海底电缆铜铠装层防腐。
作为上述技术方案的补充，所述的金属钉爪包括弧形定位片和至少一个位于弧形定位片下部的钉爪，两者一体成型，所述的弧形定位片用于贴在聚丙烯绳外被层上。
作为上述技术方案的补充，所述的钉爪呈圆锥形。
作为上述技术方案的补充，所述的钉爪有6个，采用两行平行分布且每行中的3个钉爪均匀设置。
作为上述技术方案的补充，连接在上金属管卡上的金属钉爪与连接在下金属管卡上的金属钉爪呈上下对称设置，钉爪的间距与铜铠装层的铜导线的间距保持一致。
作为上述技术方案的补充，上金属管卡和下金属管卡的两端部呈水平状，中部呈外凸的弧形；弧形定位片外表面的弧度与上、下金属管卡内壁的弧度一致，内表面的弧度与聚丙烯绳外被层的弧度一致。
本发明具有以下技术效果：采用牺牲阳极法原理的阴极保护防腐装置，主要用于新建海底电缆铜铠装层的保护，上、下两部分阳极分别浇铸在上、下铁芯上，浇铸的阳极可保证其外部的厚度大于内部厚度，以增大阳极材料的作用面积。金属钉爪受到两侧螺栓的紧固作用，使得金属钉爪通过机械力穿过聚丙烯绳，使被保护海底电缆的铜铠装层与金属钉爪及阳极形成回路，通过牺牲阳极来保护阴极，进而保护海底电缆。
采用外加电流法原理的阴极保护防腐装置，主要用于在役或新建海底电缆铜铠装层的保护，通过将恒电位仪正极连接阳极；负极及零位通过电缆连接至上管卡；上金属管卡和下金属管卡通过螺栓紧固在海底电缆外部；上金属管卡和下金属管卡焊接有金属钉爪，通过机械力穿过聚丙烯绳与铜铠装层接触；从而将恒电位仪给定的电流提供给海底电缆铜铠装层，起到保护海底电缆作用。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是图1的A处放大图；
图3是本发明实施例2的结构示意图；
图4是图3的A处放大图；
图5是图4的B处放大图。
图1中，1-上铁芯、2-下铁芯、3-上弧形金属套件、4-下弧形金属套件、5-金属钉爪、6-阳极、7-螺栓、8-海底电缆、9-铜铠装层、10-聚丙烯绳外被层、51-弧形定位片、52-钉爪、53-螺柱、17-定位孔。
图2中，7-螺栓、8-海底电缆、9-铜铠装层、10-聚丙烯绳外被层、11-参比电极、12-阳极棒、13-恒电位仪、14-电缆、15-上金属管卡、16-下金属管卡、51-弧形定位片、52-钉爪。
具体实施方式
以下结合说明书附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1-2所示的一种海底电缆铜铠装层的阴极保护防腐装置，其包括上铁芯1、下铁芯2、上弧形金属套件3、下弧形金属套件4、金属钉爪5、阳极6和螺栓7。
所述上铁芯1和下铁芯2的两端采用螺栓7连接，用于紧固在海底电缆的聚丙烯绳外被层10上，上铁芯和下铁芯的外表面浇铸阳极6；所述的上弧形金属套件3和下弧形金属套件4分别固定在上铁芯1和下铁芯2的内壁上。
所述上弧形金属套件3和下弧形金属套件4的中部均连接一金属钉爪5；所述金属钉爪5的下部用于穿过海底电缆的聚丙烯绳外被层10与铜铠装层9接触。
所述的金属钉爪5包括弧形定位片51和6个位于弧形定位片下部的圆锥形钉爪52，两者一体成型，所述的弧形定位片用于贴在聚丙烯绳外被层10上；所述上弧形金属套件3和下弧形金属套件4的中部各开有一定位孔17，定位孔内壁设有螺纹；所述的金属钉爪5通过螺柱53与定位孔内的螺纹连接，螺柱的底面与弧形定位片的表面固定连接。
所述的6个钉爪采用两行平行分布且每行中的3个钉爪均匀设置。
连接在上弧形金属套件3上的金属钉爪5与连接在下弧形金属套件4上的金属钉爪5呈上下对称设置，钉爪的间距与铜铠装层9的铜导线的间距保持一致。
上铁芯1和下铁芯2的两端部呈水平状，中部呈外凸的弧形；上弧形金属套件3和下弧形金属套件4也呈外凸的弧形，铁芯中部的弧度与弧形金属套件外壁的弧度一致，使弧形金属套件的外壁贴在铁芯中部的内壁上。
上弧形金属套件3和下弧形金属套件4的材质为碳钢或钢。阳极6的材质为铁、铝或锌合金。
实施例2
如图3-5所示的一种海底电缆铜铠装层的阴极保护防腐装置，其包括恒电位仪13、阳极棒12、参比电极11、上金属管卡15、下金属管卡16及电缆14。
所述的恒电位仪13正极连接阳极棒12，负极及零位通过电缆14连接至上金属管卡15；上金属管卡15和下金属管卡16的两端采用螺栓7连接，用于紧固在海底电缆的聚丙烯绳外被层10上；所述上金属管卡15和下金属管卡16的中部均连接一金属钉爪5；所述金属钉爪5的下部用于穿过海底电缆的聚丙烯绳外被层10与铜铠装层9接触。
所述的金属钉爪5包括弧形定位片51和6个位于弧形定位片下部的圆锥形钉爪52，两者一体成型，所述的弧形定位片用于贴在聚丙烯绳外被层10上。所述的6个钉爪采用两行平行分布且每行中的3个钉爪均匀设置。
连接在上金属管卡15上的金属钉爪5与连接在下金属管卡16上的金属钉爪5呈上下对称设置，钉爪的间距与铜铠装层9的铜导线的间距保持一致。
上金属管卡15和下金属管卡16的两端部呈水平状，中部呈外凸的弧形。弧形定位片6外表面的弧度与上、下金属管卡内壁的弧度一致，弧形定位片6内表面的弧度与聚丙烯绳外被层10的弧度一致。
最后，还需要说明的是，对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种海底电缆铜铠装层的阴极保护防腐装置，其特征在于，包括上铁芯（1）、下铁芯（2）、上弧形金属套件（3）、下弧形金属套件（4）、金属钉爪（5）、阳极（6）和螺栓（7）；
所述上铁芯（1）和下铁芯（2）的两端采用螺栓（7）连接，用于紧固在海底电缆的聚丙烯绳外被层（10）上，上铁芯和下铁芯的外表面浇铸阳极（6）；所述的上弧形金属套件（3）和下弧形金属套件（4）分别固定在上铁芯（1）和下铁芯（2）的内壁上；
所述上弧形金属套件（3）和下弧形金属套件（4）的中部均连接一金属钉爪（5）；所述金属钉爪（5）的下部用于穿过海底电缆的聚丙烯绳外被层（10）与铜铠装层（9）接触。
2.根据权利要求1所述的一种海底电缆铜铠装层的阴极保护防腐装置，其特征在于，所述的金属钉爪（5）包括弧形定位片和至少一个位于弧形定位片下部的钉爪，两者一体成型，所述的弧形定位片用于贴在聚丙烯绳外被层（10）上；所述上弧形金属套件（3）和下弧形金属套件（4）的中部各开有一定位孔，定位孔内壁设有螺纹；所述的金属钉爪（5）通过一螺柱与定位孔内的螺纹连接，螺柱的底面与弧形定位片的表面固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种海底电缆铜铠装层的阴极保护防腐装置，其特征在于，所述的钉爪呈圆锥形。
4.根据权利要求2所述的一种海底电缆铜铠装层的阴极保护防腐装置，其特征在于，所述的钉爪有6个，采用两行平行分布且每行中的3个钉爪均匀设置。
5.根据权利要求2所述的一种海底电缆铜铠装层的阴极保护防腐装置，其特征在于，连接在上弧形金属套件（3）上的金属钉爪（5）与连接在下弧形金属套件（4）上的金属钉爪（5）呈上下对称设置，钉爪的间距与铜铠装层（9）的铜导线的间距保持一致。
6.一种海底电缆铜铠装层的阴极保护防腐装置，其特征在于，包括恒电位仪（13）、阳极棒（12）、参比电极（11）、上金属管卡（15）、下金属管卡（16）及电缆（14）；
所述的恒电位仪（13）正极连接阳极棒（12），负极及零位通过电缆（14）连接至上金属管卡（15）；上金属管卡（15）和下金属管卡（16）的两端采用螺栓连接，用于紧固在海底电缆的聚丙烯绳外被层（10）上；所述上金属管卡（15）和下金属管卡（16）的中部均连接一金属钉爪（5）；所述金属钉爪（5）的下部用于穿过海底电缆的聚丙烯绳外被层（10）与铜铠装层（9）接触。
7.根据权利要求6所述的一种海底电缆铜铠装层的阴极保护防腐装置，其特征在于，所述的金属钉爪（5）包括弧形定位片和至少一个位于弧形定位片下部的钉爪，两者一体成型，所述的弧形定位片用于贴在聚丙烯绳外被层（10）上。
8.根据权利要求6述的一种海底电缆铜铠装层的阴极保护防腐装置，其特征在于，所述的钉爪呈圆锥形。
9.根据权利要求6所述的一种海底电缆铜铠装层的阴极保护防腐装置，其特征在于，所述的钉爪有6个，采用两行平行分布且每行中的3个钉爪均匀设置。
10.根据权利要求6所述的一种海底电缆铜铠装层的阴极保护防腐装置，其特征在于，连接在上金属管卡（15）上的金属钉爪（5）与连接在下金属管卡（16）上的金属钉爪（5）呈上下对称设置，钉爪的间距与铜铠装层（9）的铜导线的间距保持一致。
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