CN111593354A - 一种桥梁拉索外加电流阴极保护方法、系统及装置 - Google Patents

一种桥梁拉索外加电流阴极保护方法、系统及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111593354A
CN111593354A CN202010460220.8A CN202010460220A CN111593354A CN 111593354 A CN111593354 A CN 111593354A CN 202010460220 A CN202010460220 A CN 202010460220A CN 111593354 A CN111593354 A CN 111593354A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cathodic protection
cable
impressed current
bridge
auxiliary anode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010460220.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111593354B (zh
Inventor
姚国文
李世亚
陈鹏宇
古李丰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing Jiaotong University
Original Assignee
Chongqing Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing Jiaotong University filed Critical Chongqing Jiaotong University
Priority to CN202010460220.8A priority Critical patent/CN111593354B/zh
Publication of CN111593354A publication Critical patent/CN111593354A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111593354B publication Critical patent/CN111593354B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F13/00—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
    • C23F13/02—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection cathodic; Selection of conditions, parameters or procedures for cathodic protection, e.g. of electrical conditions
    • C23F13/06—Constructional parts, or assemblies of cathodic-protection apparatus
    • C23F13/08—Electrodes specially adapted for inhibiting corrosion by cathodic protection; Manufacture thereof; Conducting electric current thereto
    • C23F13/16—Electrodes characterised by the combination of the structure and the material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F13/00—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
    • C23F13/02—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection cathodic; Selection of conditions, parameters or procedures for cathodic protection, e.g. of electrical conditions
    • C23F13/06—Constructional parts, or assemblies of cathodic-protection apparatus
    • C23F13/08—Electrodes specially adapted for inhibiting corrosion by cathodic protection; Manufacture thereof; Conducting electric current thereto
    • C23F13/20—Conducting electric current to electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F13/00—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
    • C23F13/02—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection cathodic; Selection of conditions, parameters or procedures for cathodic protection, e.g. of electrical conditions
    • C23F13/06—Constructional parts, or assemblies of cathodic-protection apparatus
    • C23F13/08—Electrodes specially adapted for inhibiting corrosion by cathodic protection; Manufacture thereof; Conducting electric current thereto
    • C23F13/22—Monitoring arrangements therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/16—Suspension cables; Cable clamps for suspension cables ; Pre- or post-stressed cables
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D22/00—Methods or apparatus for repairing or strengthening existing bridges ; Methods or apparatus for dismantling bridges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F2201/00—Type of materials to be protected by cathodic protection
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F2213/00—Aspects of inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
    • C23F2213/20—Constructional parts or assemblies of the anodic or cathodic protection apparatus
    • C23F2213/21—Constructional parts or assemblies of the anodic or cathodic protection apparatus combining at least two types of anodic or cathodic protection

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Prevention Of Electric Corrosion (AREA)

Abstract

本发明属于桥梁拉索结构技术领域，公开了一种桥梁拉索外加电流阴极保护方法、系统及装置，拉索护套破损或者锚固系统密封破损，雨水顺着拉索钢丝进入锚固区，形成外加电流的阴极保护回路，对锚固区的拉索钢丝束产生外加电流的阴极保护；当拉索锚固区累积的雨水蒸发掉或者锚固区未进水时，外加电流的阴极保护回路会断掉，不再对拉索锚固系统产生外加电流的阴极保护。根据辅助阳极形状不同采用两种拉索锚固区外加电流的阴极保护方案，辅助阳极材料使用镀铂钛或镀铂铌，形状为圆环状或者丝状。本发明针对拉索锚固系统，解决拉索锚固系统进水腐蚀的问题；针对性强、设计巧妙、耗能较少、成本更低。

Description

一种桥梁拉索外加电流阴极保护方法、系统及装置
技术领域
本发明属于桥梁拉索结构技术领域，尤其涉及一种桥梁拉索外加电流阴极保护方法、系统及装置。
背景技术
目前，拉吊索主要由锚固系统、索体和防护体系三部分组成，是缆索结构体系桥梁(悬索桥，斜拉桥，中、下承式拱桥)的主要承重构件。拉吊索一般布置在梁体外部，长期处于复杂的受力状态，不仅受到桥梁自重和移动荷载的作用，同时还受到温度、湿度和紫外线等的影响。由于荷载、温度、湿度等变化均会导致拉索产生伸缩变化，使拉索护套容易受挤压破损，此外长期的拉索振动也容易导致锚固系统防水措施失效。一旦拉索下端进水会造成拉索锈蚀失效，严重危害拉索的使用寿命。对大量桥梁坍塌事故原因的分析和以往对拉索桥锚固区腐蚀的研究表明，几乎所有拉索下端均有不同程度的进水，一旦护套破损、开裂或者锚固系统防水措施失效，拉索钢丝很容易遭受腐蚀，会对桥梁造成极大的安全隐患。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前的拉索锚固系统容易进水导致腐蚀。
解决以上问题及缺陷的难度为：拉索护套破损或者锚固系统密封破损，雨水就会进入锚固区，传统的方法是将锚固区的水排掉，但是无法根本解决问题，下锚固区的拉索钢丝束一直处于进水、失水状态，反而加快拉索钢丝束锈蚀。解决以上问题及缺陷的意义为：本发明在拉索锚固区传统的保护措施基础上增加了桥梁拉索外加电流阴极保护措施，能很好的解决因为拉索锚固区进水而导致拉索钢丝锈蚀的问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种桥梁拉索外加电流阴极保护方法、系统及装置。
本发明是这样实现的，一种桥梁拉索外加电流阴极保护方法，所述桥梁拉索外加电流阴极保护方法包括：
拉索护套破损或者锚固系统密封破损，雨水顺着拉索钢丝进入锚固区，形成外加电流的阴极保护回路，对锚固区的拉索钢丝束产生外加电流的阴极保护；
当拉索锚固区累积的雨水蒸发掉或者锚固区未进水时，外加电流的阴极保护回路会断掉，不再对拉索锚固系统产生外加电流的阴极保护。
进一步，所述桥梁拉索外加电流阴极保护方法根据辅助阳极形状不同采用两种拉索锚固区外加电流的阴极保护方案，辅助阳极材料使用镀铂钛或镀铂铌，形状为圆环状或者丝状。
进一步，丝状和圆环状辅助阳极包裹吸水膨胀绑扎带，吸水膨胀绑扎带包裹着拉索钢丝束，锚固系统进水时通过吸水膨胀绑扎带吸水膨胀连接钢丝束和辅助阳极形成阴极保护回路，对钢丝束进行外加电流的阴极保护。
进一步，所述桥梁拉索外加电流阴极保护方法采用环氧涂层、Zn-Al合金镀层、Zn-Al-Mg合金镀层的高强钢丝；环氧涂层高强钢丝是有机涂层和外加电流的联合阴极保护；Zn-Al合金镀层、Zn-Al-Mg合金镀层高强钢丝是牺牲阳极和外加电流的联合阴极保护。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述桥梁拉索外加电流阴极保护方法的桥梁拉索外加电流阴极保护系统，所述桥梁拉索外加电流阴极保护系统包括：
第一阴极保护模块，用于拉索护套破损或者锚固系统密封破损，雨水顺着拉索钢丝进入锚固区，形成外加电流的阴极保护回路，对锚固区的拉索钢丝束产生外加电流的阴极保护；
第二阴极保护模块，用于当拉索锚固区累积的雨水蒸发掉或者锚固区未进水时，外加电流的阴极保护回路会断掉，不再对拉索锚固系统产生外加电流的阴极保护。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述桥梁拉索外加电流阴极保护方法的桥梁拉索外加电流阴极保护装置，所述桥梁拉索外加电流阴极保护装置包括：高纯锌参比电极、氯化银参比电极、拉索钢丝、分丝板、锚杯、环氧铁砂填料、锚圈、锚垫板、预埋管、连接筒、端盖、橡胶块、内减振器、防护罩、索体、吸水膨胀绑扎带、环状辅助阳极、过线孔、恒电位仪中参比电极接线柱、恒电位仪中负极接线柱、恒电位仪中正极接线柱、恒电位仪中零位电极接线柱、电源线、丝状辅助阳极。
防护系统的位置关系为：连接筒壁为最外层，向内依次为辅助阳极、参比电极、吸水膨胀绑扎带、拉索钢丝束。
进一步，所述辅助阳极带为圆环状，圆环状辅助阳极一侧固定在连接筒壁上，另一侧要包裹吸水膨胀绑扎带；吸水膨胀绑扎带一侧包裹钢丝束，另一侧紧贴圆环状辅助阳极；参比电极固定在拉索锚固系统的下部，参比电极固定的一侧紧靠圆环状辅助阳极，另一侧紧贴着拉索钢丝。
进一步，所述辅助阳极带为丝状，用绝缘编织网管包裹丝状辅助阳极，采用沿着连接筒壁螺旋缠绕上升的设计，一侧固定在连接筒壁上，另一侧紧贴吸水膨胀绑扎带；参比电极直接固定在锚固系统的连接筒壁上，吸水膨胀绑扎带一侧紧贴丝状辅助阳极，另一侧包裹着钢丝束。
进一步，所述桥梁拉索外加电流阴极保护装置锚固区的连接筒壁换成绝缘材料或者增加一层橡胶层，连接筒壁和预埋管需要开过线孔，恒电位仪中的参比电极接线柱通过导线连接参比电极，负极接线柱通过导线连接拉索钢丝，正极接线柱通过导线连接辅助阳极，零位接线柱通过导线接桥面地上。
本发明的另一目的在于提供一种所述桥梁拉索外加电流阴极保护装置在桥梁拉索锚固系统防腐保护中的应用。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明的阴极保护是在金属表面上提供了一个小的直流电流，以遏制其氧化反应，外加电流法是通过外加电源为被保护金属结构表面提供电子，使其处于得电子的状态而不再发生氧化反应，避免或减弱金属腐蚀的发生，辅助阳极的主要作用是将电流均匀地传到被保护的金属结构上。
本发明在传统的保护措施(环氧涂层、锌合金镀层等)基础之上增加外加电流的阴极保护措施，大大提高拉索锚固区的防腐性能。为实现发明目的，根据辅助阳极形状不同设计两种拉索锚固区外加电流的阴极保护方案，辅助阳极材料建议使用镀铂钛或镀铂铌，形状为圆环状或者丝状，目的是让电流能够均匀流向拉索钢丝束表面。其中，丝状和圆环状辅助阳极包裹吸水膨胀绑扎带，吸水膨胀绑扎带包裹着拉索钢丝束，锚固系统进水时通过吸水膨胀绑扎带吸水膨胀连接钢丝束(阴极)和辅助阳极形成阴极保护回路，从而对钢丝束进行外加电流的阴极保护。
本发明使用在雨水或者酸雨环境中自腐蚀电位大(更正)的高强钢丝，避免发生氢脆，比如采用环氧涂层、Zn-Al合金镀层、Zn-Al-Mg合金镀层等高强钢丝。选用的环氧涂层高强钢丝是实行“有机涂层+外加电流”的联合阴极保护，Zn-Al合金镀层、Zn-Al-Mg合金镀层等高强钢丝是实行的“牺牲阳极+外加电流”的联合阴极保护。不建议用纯镀锌钢丝，因为纯镀锌钢丝在雨水或者酸雨环境中的自腐蚀电位小(更负)，施加桥梁拉索外加电流阴极保护的保护电压偏小，容易发生氢脆，造成钢丝的脆性破坏。
本发明设计双参比电极，同时用高纯锌固体参比电极和银/氯化银固体参比电极，这样结果更加准确可靠，且可以相互验证准确性。本发明设计了两种拉索锚固区外加电流的阴极保护方案，一旦拉索护套破损或者锚固系统密封破损，雨水容易顺着拉索钢丝进入锚固区，形成外加电流的阴极保护回路，对锚固区的拉索钢丝束产生外加电流的阴极保护。当拉索锚固区累积的雨水蒸发掉或者锚固区未进水时，外加电流的阴极保护回路会断掉，此时不再对拉索锚固系统产生外加电流的阴极保护。
本发明在不改变传统拉索防护体系和拉索钢丝传统的保护措施(环氧涂层、锌合金镀层等)基础之上增加外加电流的联合阴极保护方法，来保护斜拉桥中腐蚀最严重的锚固区，解决拉索锚固系统的防腐难题。本设计以斜拉桥锚固系统设计为例，也可以对钢绞线进行相同设计，其他类型拉索桥(悬索桥，中、下承式拱桥)也可以类似设计。
本发明针对拉索锚固系统，仅在拉索锚固系统进水时实行外加电流的阴极保护技术，解决拉索锚固系统进水腐蚀的问题。本发明针对性强、设计巧妙、耗能较少、成本更低，钢丝未遭受腐蚀(锚固系统未进水或水蒸发后)则不进行外加电流的阴极保护。本发明除了保护锚固系统的拉索钢丝和锚头外同时具有监测功能，能监测锚固系统是否进水。一旦锚固系统进水则形成外加电流的电路回路，回路中就会产生对拉索钢丝束的保护电流，通过监测是否有保护电流则可以判断锚固系统是否进水。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的桥梁拉索外加电流阴极保护方法流程图。
图2是本发明实施例提供的桥梁拉索外加电流阴极保护系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的丝状辅助阳极示意图；
图4是本发明实施例提供的圆环状辅助阳极示意图；
图5是本发明实施例提供的参比电极结构图；
图6是本发明实施例提供的圆环辅助阳极拉索锚固系统结构图；
图7是本发明实施例提供的圆环辅助阳极拉索锚固系统结构1—1断面图；
图8是本发明实施例提供的丝状辅助阳极拉索锚固系统结构图；
图9是本发明实施例提供的钢丝试验装置的示意图；
图10是本发明实施例提供的试验钢丝的示意图；
图11是本发明实施例提供的拉索试验装置的示意图；
图12是本发明实施例提供的试验拉索的示意图；
图中：1、高纯锌参比电极；2、氯化银参比电极；3、拉索钢丝；4、分丝板；5、锚杯；6、环氧铁砂填料；7、锚圈；8、锚垫板；9、预埋管；10、连接筒；11、端盖；12、橡胶块；13、内减振器；14、防护罩；15、索体；16、吸水膨胀绑扎带；17、环状辅助阳极；18、过线孔；19、氯化银参比电极；20、锌参比电极；21、恒电位仪中参比电极接线柱；22、恒电位仪中负极接线柱；23、恒电位仪中正极接线柱；24、恒电位仪中零位电极接线柱；25、电源线；26、连接筒壁；27、辅助阳极带；28、吸水膨胀绑扎带；29、丝状辅助阳极；30、第一阴极保护模块；31、第二阴极保护模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种桥梁拉索外加电流阴极保护方法、系统、装置，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明提供的桥梁拉索外加电流阴极保护方法包括以下步骤：
S101：拉索护套破损或者锚固系统密封破损，雨水顺着拉索钢丝进入锚固区，形成外加电流的阴极保护回路，对锚固区的拉索钢丝束产生外加电流的阴极保护。
S102：当拉索锚固区累积的雨水蒸发掉或者锚固区未进水时，外加电流的阴极保护回路会断掉，不再对拉索锚固系统产生外加电流的阴极保护。
本发明根据辅助阳极形状不同设计两种拉索锚固区外加电流的阴极保护方案，辅助阳极材料建议使用镀铂钛或镀铂铌，形状为圆环状或者丝状，丝状和圆环状辅助阳极包裹吸水膨胀绑扎带，吸水膨胀绑扎带包裹着拉索钢丝束，锚固系统进水时通过吸水膨胀绑扎带吸水膨胀连接钢丝束(阴极)和辅助阳极形成阴极保护回路，对钢丝束进行外加电流的阴极保护。
本发明建议使用在雨水或者酸雨环境中自腐蚀电位大(更正)的高强钢丝，避免发生氢脆，比如采用环氧涂层、Zn-Al合金镀层、Zn-Al-Mg合金镀层等高强钢丝。选用的环氧涂层高强钢丝是实行“有机涂层+外加电流”的联合阴极保护，Zn-Al合金镀层、Zn-Al-Mg合金镀层等高强钢丝是实行的“牺牲阳极+外加电流”的联合阴极保护。
本发明设计双参比电极，同时用高纯锌固体参比电极和银/氯化银固体参比电极。本发明除了保护锚固系统的拉索钢丝和锚头外同时具有监测功能，能监测锚固系统是否进水。一旦锚固系统进水则形成外加电流的电路回路，回路中就会产生对拉索钢丝束的保护电流，通过有监测是否有保护电流则可以判断锚固系统是否进水。
如图2所示，本发明提供的桥梁拉索外加电流阴极保护方法系统包括：
第一阴极保护模块30，用于拉索护套破损或者锚固系统密封破损，雨水顺着拉索钢丝进入锚固区，形成外加电流的阴极保护回路，对锚固区的拉索钢丝束产生外加电流的阴极保护。
第二阴极保护模块31，用于当拉索锚固区累积的雨水蒸发掉或者锚固区未进水时，外加电流的阴极保护回路会断掉，不再对拉索锚固系统产生外加电流的阴极保护。
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。
如图3-图8所示，本发明提供的桥梁拉索外加电流阴极保护装置包括：高纯锌参比电极1、氯化银参比电极2、拉索钢丝3、分丝板4、锚杯5、环氧铁砂填料6、锚圈7、锚垫板8、预埋管9、连接筒10、端盖11、橡胶块12、内减振器13、防护罩14、索体15、吸水膨胀绑扎带16、环状辅助阳极17、过线孔18、氯化银参比电极19、锌参比电极20、恒电位仪中参比电极接线柱21、恒电位仪中负极接线柱22、恒电位仪中正极接线柱23、恒电位仪中零位电极接线柱24、电源线25、连接筒壁26、辅助阳极带27、吸水膨胀绑扎带28、丝状辅助阳极29。
本发明在拉索钢丝传统的保护措施(环氧涂层、锌合金镀层等)基础之上增加外加电流的联合阴极保护，以保护斜拉桥中腐蚀最严重的锚固系统，或是钢绞线和其他类型拉索桥(悬索桥，中、下承式拱桥)。
本发明采用双参比电极结构，双参比电极的特点是：(1)参比电极采用绝缘材料作为安装支架，高纯锌参比电极和银/氯化银参比电极分别镶嵌在安装支架两侧，安装支架通过螺栓固定在连接筒壁上；(2)高纯锌参比电极和银/氯化银参比电极内侧用于引线，通过螺栓开孔引出引线；(3)整体结构紧凑，可以分别通过高纯锌参比电极或银/氯化银参比电极测量保护结构的电压，测量结果更加准确可靠。
本发明根据辅助阳极形状不同设计两种拉索锚固区外加电流的阴极保护方案。图6所示辅助阳极为圆环状，圆环状辅助阳极一侧固定在连接筒壁上，另一侧要包裹吸水膨胀绑扎带。吸水膨胀绑扎带一侧包裹钢丝束，另一侧紧贴圆环状辅助阳极。其中吸水膨胀绑扎带本身必须是绝缘的，而且具有良好的吸水膨胀性。一旦水进入锚固系统，吸水膨胀绑扎带将吸水膨胀，通过连接拉索钢丝和辅助阳极，形成桥梁拉索外加电流阴极保护回路，同时吸水膨胀绑扎带在未吸水情况下可以防止辅助阳极与拉索钢丝直接接触，避免电路短路。参比电极固定在拉索锚固系统的下部，参比电极固定的一侧紧靠圆环状辅助阳极，另一侧紧贴着拉索钢丝，有利于参比电极测量拉索钢丝的保护电位。
同理图8所示，辅助阳极为丝状，可用绝缘编织网管包裹丝状辅助阳极，采用沿着连接筒壁螺旋缠绕上升的设计，一侧固定在连接筒壁上，另一侧紧贴吸水膨胀绑扎带，此设计相对于图6更节省辅助阳极材料。锚固系统连接筒的底端是积水重灾区，可以适当加密缠绕。参比电极直接固定在锚固系统的连接筒壁上，吸水膨胀绑扎带同圆环状辅助阳极设计一样，一侧紧贴丝状辅助阳极，另一侧包裹着钢丝束。
本发明的两种设计锚固区的连接筒壁根据实际需要换成绝缘材料或者做好绝缘措施(如增加一层橡胶层)，防止辅助阳极和连接筒壁直接相接触。连接筒壁和预埋管需要开过线孔，目的是将辅助阳极导线和参比电极导线通过过线孔引出，而且开孔需要做好密封。其中恒电位仪中的参比电极接线柱通过导线连接参比电极，负极接线柱通过导线连接拉索钢丝，正极接线柱通过导线连接辅助阳极，零位接线柱通过导线接桥面地上。
综上所述，本发明采用在拉索钢丝传统的保护措施(环氧涂层、锌合金镀层等)基础之上增加外加电流的联合阴极保护方法，来保护斜拉桥中腐蚀最严重的锚固区，也可对钢绞线和其他类型拉索桥(悬索桥，中、下承式拱桥)采取相同保护措施。本发明将桥梁拉索外加电流阴极保护技术在应用在拉索桥上，为拉索桥里的拉索钢丝或者钢绞线提供更加稳定和长久的防腐保护。
本发明设计巧妙、耗能较少、成本更低，仅在锚固系统进水时通过吸水膨胀绑扎带吸水膨胀连接钢丝束(阴极)和辅助阳极形成阴极保护回路，从而进行外加电流的阴极保护。当拉索锚固区累积的雨水蒸发掉或者锚固区未进水时，外加电流的阴极保护回路会断掉，此时不再对拉索锚固系统产生外加电流的阴极保护。采用高纯锌固体参比电极和银/氯化银固体参比电极，这样是结果更加准确可靠，结果之间还可以相互验证其准确性。本发明除了保护锚固系统的拉索钢丝外，同时具有监测功能，能可靠地监测锚固系统是否进水。
下面结合两个试验对本发明的技术效果作详细的描述。
试验一采用直径为5mm镀锌钢丝在pH＝3的酸雨溶液中进行外加电流的阴极保护研究，试验装置如图9所示，结果如下：
(1)未加电压保护的拉索钢丝在pH＝3酸雨溶液中浸泡336h后镀锌层基本上完全破坏，腐蚀侵入到铁基质，拉索钢丝表面生成了红褐色铁锈。-1.070V电压保护的拉索钢丝在pH＝3酸雨溶液中浸泡336h后镀锌层局部有破坏，-1.130V和-1.200V电压保护的拉索钢丝镀锌层局部破坏程度比-1.070V电压保护的拉索钢丝稍轻，-1.300V电压保护的拉索钢丝镀锌层破坏最轻，说明对拉索钢丝进行桥梁拉索外加电流阴极保护是有效果的，如图10所示。
(2)未加电压保护的对照组拉索钢丝失重量最大，腐蚀速率最快。加电压保护的拉索钢丝腐蚀速度明显降低，说明对拉索钢丝进行桥梁拉索外加电流阴极保护是有效果的。加不同电压的拉索钢丝保护效果不同，试验组拉索钢丝加的保护电压越小，其腐蚀速度越小，如表1所示。
表1镀锌钢丝腐蚀失重数据
Figure BDA0002510713570000101
试验二采用规格为PES(C)5-85镀锌钢丝拉索在pH＝3的酸雨溶液中进行外加电流的阴极保护研究，试验装置如图11所示，结果如下：
未加电压保护的拉索钢丝束在pH＝3酸雨溶液中浸泡336h后镀锌层破坏严重，局部破坏处漏出了铁基质，-1.070V电压保护的拉索钢丝束表面生成了淡黄色覆盖层，钢丝束表面镀锌层破坏很小，-1.150V电压保护的拉索钢丝束生成淡黄色覆盖层较少，镀锌层破坏比-1.070V电压保护的拉索钢丝束稍重，-1.250V电压保护的拉索钢丝束生成淡黄色覆盖层较少而且镀锌层破坏很小。3组加了电压保护的拉索钢丝束镀锌层破坏明显减轻，说明对拉索钢丝束进行桥梁拉索外加电流阴极保护是有效果的，如图12所示。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种桥梁拉索外加电流阴极保护方法，其特征在于，所述桥梁拉索外加电流阴极保护方法包括：
拉索护套破损或者锚固系统密封破损，雨水顺着拉索钢丝进入锚固区，形成外加电流的阴极保护回路，对锚固区的拉索钢丝束产生外加电流的阴极保护；
当拉索锚固区累积的雨水蒸发掉或者锚固区未进水时，外加电流的阴极保护回路会断掉，不再对拉索锚固系统产生外加电流的阴极保护。
2.如权利要求1所述的桥梁拉索外加电流阴极保护方法，其特征在于，所述桥梁拉索外加电流阴极保护方法根据辅助阳极形状不同采用两种拉索锚固区外加电流的阴极保护方案，辅助阳极材料使用镀铂钛或镀铂铌，形状为圆环状或者丝状。
3.如权利要求2所述的桥梁拉索外加电流阴极保护方法，其特征在于，丝状和圆环状辅助阳极包裹吸水膨胀绑扎带，吸水膨胀绑扎带包裹着拉索钢丝束，锚固系统进水时通过吸水膨胀绑扎带吸水膨胀连接钢丝束和辅助阳极形成阴极保护回路，对钢丝束进行外加电流的阴极保护。
4.如权利要求1所述的桥梁拉索外加电流阴极保护方法，其特征在于，所述桥梁拉索外加电流阴极保护方法采用环氧涂层、Zn-Al合金镀层、Zn-Al-Mg合金镀层的高强钢丝；环氧涂层高强钢丝是有机涂层和外加电流的联合阴极保护；Zn-Al合金镀层、Zn-Al-Mg合金镀层高强钢丝是牺牲阳极和外加电流的联合阴极保护。
5.一种实施权利要求1～4任意一项所述桥梁拉索外加电流阴极保护方法的桥梁拉索外加电流阴极保护系统，其特征在于，所述桥梁拉索外加电流阴极保护系统包括：
第一阴极保护模块，用于拉索护套破损或者锚固系统密封破损，雨水顺着拉索钢丝进入锚固区，形成外加电流的阴极保护回路，对锚固区的拉索钢丝束产生外加电流的阴极保护；
第二阴极保护模块，用于当拉索锚固区累积的雨水蒸发掉或者锚固区未进水时，外加电流的阴极保护回路会断掉，不再对拉索锚固系统产生外加电流的阴极保护。
6.一种实施权利要求1～4任意一项所述桥梁拉索外加电流阴极保护方法的桥梁拉索外加电流阴极保护装置，其特征在于，所述桥梁拉索外加电流阴极保护装置包括：高纯锌参比电极、氯化银参比电极、拉索钢丝、分丝板、锚杯、环氧铁砂填料、锚圈、锚垫板、预埋管、连接筒、端盖、橡胶块、内减振器、防护罩、索体、吸水膨胀绑扎带、环状辅助阳极、过线孔、恒电位仪中参比电极接线柱、恒电位仪中负极接线柱、恒电位仪中正极接线柱、恒电位仪中零位电极接线柱、电源线、丝状辅助阳极。
7.如权利要求6所述的桥梁拉索外加电流阴极保护装置，其特征在于，所述辅助阳极带为圆环状，圆环状辅助阳极一侧固定在连接筒壁上，另一侧要包裹吸水膨胀绑扎带；吸水膨胀绑扎带一侧包裹钢丝束，另一侧紧贴圆环状辅助阳极；参比电极固定在拉索锚固系统的下部，参比电极固定的一侧紧靠圆环状辅助阳极，另一侧紧贴着拉索钢丝。
8.如权利要求6所述的桥梁拉索外加电流阴极保护装置，其特征在于，所述辅助阳极带为丝状，用绝缘编织网管包裹丝状辅助阳极，采用沿着连接筒壁螺旋缠绕上升的设计，一侧固定在连接筒壁上，另一侧紧贴吸水膨胀绑扎带；参比电极直接固定在锚固系统的连接筒壁上，吸水膨胀绑扎带一侧紧贴丝状辅助阳极，另一侧包裹着钢丝束。
9.如权利要求6所述的桥梁拉索外加电流阴极保护装置，其特征在于，所述桥梁拉索外加电流阴极保护装置锚固区的连接筒壁换成绝缘材料或者增加一层橡胶层，连接筒壁和预埋管需要开过线孔，恒电位仪中的参比电极接线柱通过导线连接参比电极，负极接线柱通过导线连接拉索钢丝，正极接线柱通过导线连接辅助阳极，零位接线柱通过导线接桥面地上。
CN202010460220.8A 2020-05-27 2020-05-27 一种桥梁拉索外加电流阴极保护方法、系统及装置 Active CN111593354B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010460220.8A CN111593354B (zh) 2020-05-27 2020-05-27 一种桥梁拉索外加电流阴极保护方法、系统及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010460220.8A CN111593354B (zh) 2020-05-27 2020-05-27 一种桥梁拉索外加电流阴极保护方法、系统及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111593354A true CN111593354A (zh) 2020-08-28
CN111593354B CN111593354B (zh) 2022-05-10

Family

ID=72181661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010460220.8A Active CN111593354B (zh) 2020-05-27 2020-05-27 一种桥梁拉索外加电流阴极保护方法、系统及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111593354B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113654979A (zh) * 2021-09-03 2021-11-16 郑州大学 模拟降雨中桥梁预应力钢丝的声发射监测装置及评估方法
CN114674692A (zh) * 2022-03-25 2022-06-28 重庆交通大学 一种拉索实验机
CN115418961A (zh) * 2022-09-21 2022-12-02 重庆交通大学 拉索锚固系统预应力柔性密封装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MXPA01012516A (es) * 2001-10-19 2003-06-16 Huerta Ceballos Hector Anodos de preempacado monolitico, nuevo sistema de proteccion catodica para ahorro de energia electrica e incremento de la vida util de los anodos.
CN101928945A (zh) * 2010-08-24 2010-12-29 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种船舶外加电流阴极保护装置
CN103205933A (zh) * 2013-03-25 2013-07-17 河海大学 采用外加电流阴极保护的斜拉索索体
CN103590334A (zh) * 2012-08-15 2014-02-19 深圳市市政设计研究院有限公司 一种具有防腐功能的拉索结构及拉索的防腐保护方法
CN104264157A (zh) * 2014-10-13 2015-01-07 中国海洋石油总公司 一种用于有阴极保护钢结构飞溅区腐蚀防护的装置
CN104611709A (zh) * 2013-12-05 2015-05-13 深圳市市政设计研究院有限公司 一种用于索体的防腐蚀的电化学方法及装置
CN107988603A (zh) * 2017-12-22 2018-05-04 郑州大学 利用雨水导电的外加电流保护缆索防腐蚀装置及方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MXPA01012516A (es) * 2001-10-19 2003-06-16 Huerta Ceballos Hector Anodos de preempacado monolitico, nuevo sistema de proteccion catodica para ahorro de energia electrica e incremento de la vida util de los anodos.
CN101928945A (zh) * 2010-08-24 2010-12-29 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种船舶外加电流阴极保护装置
CN103590334A (zh) * 2012-08-15 2014-02-19 深圳市市政设计研究院有限公司 一种具有防腐功能的拉索结构及拉索的防腐保护方法
CN103205933A (zh) * 2013-03-25 2013-07-17 河海大学 采用外加电流阴极保护的斜拉索索体
CN104611709A (zh) * 2013-12-05 2015-05-13 深圳市市政设计研究院有限公司 一种用于索体的防腐蚀的电化学方法及装置
CN104264157A (zh) * 2014-10-13 2015-01-07 中国海洋石油总公司 一种用于有阴极保护钢结构飞溅区腐蚀防护的装置
CN107988603A (zh) * 2017-12-22 2018-05-04 郑州大学 利用雨水导电的外加电流保护缆索防腐蚀装置及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
戴宝昌: "《重要用途线材制品生产新技术》", 31 October 2001 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113654979A (zh) * 2021-09-03 2021-11-16 郑州大学 模拟降雨中桥梁预应力钢丝的声发射监测装置及评估方法
CN114674692A (zh) * 2022-03-25 2022-06-28 重庆交通大学 一种拉索实验机
CN115418961A (zh) * 2022-09-21 2022-12-02 重庆交通大学 拉索锚固系统预应力柔性密封装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111593354B (zh) 2022-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111593354B (zh) 一种桥梁拉索外加电流阴极保护方法、系统及装置
CA1137444A (en) Impressed current systems for cathodic protection
CN109972516B (zh) 一种护套可更换的长寿命拉索
EP3227471B1 (en) Method for cathodic protection of a steel member in concrete
CN101581070A (zh) 金属波纹管防护索
CN202644399U (zh) 密封型拉索
CN102953334B (zh) 管膨胀密封型拉索及其使用方法
CN206529527U (zh) 一种钢绞线斜拉索防腐结构
CN101761729A (zh) 非开挖施工大口径管道腐蚀控制联合施工方法
CN102277578A (zh) 张力腿式平台外加电流阴极保护方法
CN102953332B (zh) 全密封型拉索及其使用方法
CN108316145B (zh) 一种可感知并降低吊索索体内湿度的智能化吊索
CN110397177A (zh) 复合钢u形抗震钢架及施工方法
CN203259493U (zh) 海上风电基础阴极保护监测用参比电极
CN209619455U (zh) 一种斜拉桥拉索的并联式阴极保护结构
CN209167086U (zh) 一种利用雨水导电的缆索腐蚀实时监测系统
CN211973065U (zh) 一种应用聚脲防护的悬索桥主缆防腐结构
CN207699670U (zh) 利用雨水导电的外加电流保护缆索防腐蚀装置
CN101696503A (zh) 非开挖施工大口径管道阴极保护系统
CN113774791B (zh) 一种斜拉索张拉端锚具结构
CN205741912U (zh) 斜拉桥拉索锚具及其锚固装置
CN211285997U (zh) 一种超大跨度气膜建筑拉索装置
CN220724351U (zh) 一种辅助阳极及外加电流阴极保护系统
CN209602639U (zh) 一种斜拉桥拉索的串联式阴极保护结构
CN214993086U (zh) 一种悬索桥吊杆下锚密封装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant