CN113122851A - 一种港口码头钢桩牺牲阳极阴极保护装置及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种港口码头钢桩牺牲阳极阴极保护装置及安装方法，其包括悬挂基座、支撑件、牺牲阳极以及馈电电缆，悬挂基座与码头上部结构内同各钢桩电连接的结构钢筋连接，支撑件连接在悬挂基座底部，且所述支撑件外表面设置有阳极固定装置，牺牲阳极通过阳极固定装置固定在支撑件周围，馈电电缆连接牺牲阳极和悬挂基座，形成“原电池”结构，从而实现对钢桩的保护。本装置通过对牺牲阳极的预安装，避免水下作业，降低牺牲阳极阴极保护系统的安装安全风险，提高安装效率，且方便实现牺牲阳极电流的监测与检测，效果显著，便于推广使用。

Description

一种港口码头钢桩牺牲阳极阴极保护装置及安装方法

技术领域

本发明属于钢结构腐蚀防护技术领域，尤其涉及一种港口码头钢桩牺牲阳极阴极保护装置及安装方法。

背景技术

港口码头钢桩长期处于海洋环境中，受到海水侵蚀，腐蚀问题严峻。现有技术中，一般采用涂层联合牺牲阳极的方法来保护钢桩。牺牲阳极通常在码头主体施工完成后由潜水员以水下焊接的方式安装在钢桩表面。但是水下焊接施工工艺复杂，效率低，安全风险高，施工期间受风浪影响较大。

目前对牺牲阳极溶解情况评估主要通过对牺牲阳极尺寸进行水下探摸，但这种方法不能够准确的得到阳极消耗情况。事实上，通过跟踪测量牺牲阳极发射电流可更为精确地获取牺牲阳极的消耗情况，并据此评估牺牲阳极剩余寿命，为钢桩防腐蚀再设计提供支撑。然而通过水下焊接安装的牺牲阳极后期进行电流检测或安装电流监测系统实施难度大。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种港口码头钢桩牺牲阳极阴极保护装置，该保护装置结构简单，安装方便，无需水下焊接安装，可有效降低牺牲阳极的安装风险，提高安装效率。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种港口码头钢桩牺牲阳极阴极保护装置，包括悬挂基座、支撑件、牺牲阳极以及馈电电缆，所述悬挂基座与码头上部结构内的结构钢筋连接，通过结构钢筋实现与钢桩的电连接；所述支撑件固定在所述悬挂基座的底部，其外表面设有阳极固定装置；所述牺牲阳极通过阳极固定装置固定在所述支撑件外侧；所述馈电电缆一端与所述牺牲阳极连接，另一端连接到所述悬挂装置上。装置形成“原电池”结构，从而实现对钢桩的保护。

与现有技术对比，本发明的牺牲阳极阴极保护装置通过设置悬挂基座和支撑件，将牺牲阳极预安装在码头底部，无需水下焊接，降低牺牲阳极阴极保护系统的安装安全风险，有效提高安装效率，且安装方便，效果显著，便于推广使用。

进一步地，该装置还包括电流测试窗口、电流监测传感器和数据采集仪，所述电流测试窗口设置在所述支撑件上，所述电流监测传感器通过电流测试窗口安装在所述馈电电缆上，采集电流数据传送至外设的数据采集仪，全程监测馈电电缆的电流变化，并通过进一步分析，判断牺牲阳极的溶解情况。当实施牺牲阳极电流检测时，可用钳式电流表从电流测试窗口中测量流过馈电电缆的电流。

进一步地，所述支撑件由一个或若干个中空的管道组成，所述管道的两端均设有法兰，管道之间通过法兰连接。根据牺牲阳极安装深度的要求连接若干个管道，形成支撑件。支撑件再通过法兰固定在悬挂基座下方。支撑件以多个中空管道组合而成，适配更多不同规模的港口码头以及不同的牺牲阳极安装位置，有效提高该装置的利用率，并解决了在码头下受限空间中的安装问题。

进一步地，所述阳极固定装置包括两个夹持器，所述两个夹持器分别固定在所述支撑件的外壁上。两个夹持器的位置根据牺牲阳极的尺寸而定。

进一步地，所述夹持器包括固定片和活动片，所述固定片和活动片相对位置均开设有螺栓孔和半圆形凹槽。固定牺牲阳极时，牺牲阳极的铁芯放置在固定片的半圆形凹槽中，活动片覆盖在铁芯上，螺栓穿过对应的螺栓孔，螺帽锁死。牺牲阳极通过夹持器固定片和活动片固定在支撑件上，避免了现场施工时的水下焊接，提高施工安全性。

进一步地，所述悬挂基座上部设有与所述结构钢筋连接的挂钩，下部设有与所述支撑件匹配的法兰。悬挂基座通过挂钩连接在结构钢筋上，下部与支撑件法兰连接，从而固定支撑件。悬挂基座的挂钩设计使悬挂基座的安装更稳固，并有利于悬挂基座与结构钢筋通过焊接等方式实现电连接。

优选地，所述半圆形凹槽内设有缓冲垫。在半圆形凹槽内设置缓冲垫，可以进一步稳固牺牲阳极铁芯，防止其移动，同时也可以降低后续使用过程中牺牲阳极铁芯受风浪影响出现折断情况的可能性。

本发明还提供一种港口码头钢桩牺牲阳极阴极保护装置的安装方法，其包括以下步骤：

步骤一：将悬挂基座上部的挂钩连接到结构钢筋上，调节悬挂基座的位置，使悬挂基座底面与码头上部结构底部持平；

步骤二：将牺牲阳极固定在阳极固定装置中；

步骤三：将馈电电缆一端焊接在牺牲阳极上，另一端连接到悬挂基座；

步骤四：将支撑件与悬挂基座底部对接固定。

本装置通过上述方法安装固定，操作方便，无需水下焊接，降低施工危险性，提高施工效率。

进一步地，在步骤二中，在支撑件表面开设电流测试窗，在馈电电缆上安装电流监测传感器。

优选地，在步骤三中，馈电电缆与牺牲阳极、悬挂基座的焊接处采用涂层保护。

附图说明

图1为本发明的一种港口码头钢桩牺牲阳极阴极保护装置的结构示意图；

图2为本发明的一种港口码头钢桩牺牲阳极阴极保护装置中悬挂基座的结构示意图；

图3为本发明的一种港口码头钢桩牺牲阳极阴极保护装置中支撑件的结构示意图；

图4为本发明的一种港口码头钢桩牺牲阳极阴极保护装置中阳极夹持器的结构示意图。

其中，附图说明，1-码头上部结构；2-钢桩；3-结构钢筋；4-悬挂基座；41-挂钩；42-螺栓；5-管道；51-上端法兰；52-下端法兰；53-阳极夹持器；54-电缆孔；55-法兰螺栓孔；56-法兰螺栓；57-电流测试窗口；531-固定片；532-活动片；533-半圆形凹槽；534-螺栓孔；535-固定螺栓；536-固定螺帽；6-牺牲阳极；61-牺牲阳极铁芯；7-馈电电缆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，港口码头一般包括桩基和码头上部结构1，桩基包括若干根钢桩2，在港口码头施工过程中，通过码头上部结构1内部的结构钢筋3实现若干根钢桩2之间的电连接。在港口码头投入使用时，钢桩2会受到海水侵蚀，为此本实施例提供一种可用于保护港口码头钢桩2的牺牲阳极阴极保护装置，其包括悬挂基座4、支撑件、牺牲阳极6和馈电电缆7，悬挂基座4与码头上部结构1内部的结构钢筋3连接，实现与钢桩2的电连接；支撑件通过悬挂基座4固定到码头上部结构1的底部；牺牲阳极6通过阳极固定装置固定在支撑件周围，馈电电缆7一端连接牺牲阳极6，一端连接到悬挂基座4上，从而实现牺牲阳极6和钢桩2的电连接，实现对钢桩2的保护。

具体地，如图2所示，所述悬挂基座4由不锈钢或镀锌钢制成，其整体为圆盘状，顶部设有挂钩41，方便悬挂并焊接在结构钢筋3上，底部设有若干螺栓42，通过螺栓42与支撑件5连接，从而将支撑件5固定在码头上部结构1下方。

具体地，如图3所示，所述支撑件为中空塑料管，由一个或多个管道5组成，各个管道5上端口与下端口均设有法兰，上端法兰51带有法兰螺栓孔55，下端法兰52带有法兰螺栓56，此处所述法兰螺栓56与法兰螺栓孔55的规格与悬挂基座底部螺栓42相同，上端法兰螺栓孔55的位置与悬挂基座底部螺栓42以及下端法兰螺栓56位置对应。各管道5之间通过法兰连接，并用螺帽固定，根据现场施工需求增加管道节段数，实现支撑件的长度的调节，满足施工要求。

如图4所示，在支撑件的外表面设有阳极固定装置，本实施例采用阳极固定装置包括两个阳极夹持器53，分别固定在支撑件外壁上，两个阳极夹持器53的距离与牺牲阳极6的尺寸匹配，且每个阳极夹持器53均包括固定片531和活动片532，固定片531固定在支撑件上，且固定片531和活动片532的中部相对位置均设有对应的半圆形凹槽533，半圆形凹槽533的半径与牺牲阳极铁芯61匹配，在半圆形凹槽533周围设置贯穿的固定螺孔534；在固定牺牲阳极6时，牺牲阳极铁芯61放置在固定片531的半圆形凹槽533中，活动片532压在固定片上531，并穿过固定螺栓535将两部分合拢，最后用固定螺帽536固定，将牺牲阳极6固定在支撑件侧边。

本实施例中，在支撑件外侧的任一个阳极夹持器53附近，开设有电缆孔54，电缆孔54带有固定接头，馈电电缆7一端与牺牲阳极铁芯61连接，另一端穿过电缆孔54，进入到支撑件5内部，往上引连接到悬挂基座4，从而连通牺牲阳极6和钢桩2，实现对钢桩2的保护。

进一步地，在支撑件上端开设有电流测试窗口57，电流测试窗口57位于水面上，工作人员可将钳式电流表从电流测试窗口57中深入支撑件内部，测量流过馈电电缆7的电流；同时，在馈电电缆7连接后，通过电流测试窗口57在馈电电缆7上安装电流监测传感器，监测流过馈电电缆7的电流变化情况，并将数据传送至数据采集仪，便于存储和后续分析处理。

本实施例中，在固定片531与活动片532的半圆形凹槽533内设置橡胶垫，使牺牲阳极铁芯61固定更为牢固，在使用过程中不易折断。

基于上述技术方案，本装置通过以下安装方法进行安装：

步骤一：将悬挂基座4的挂钩41悬挂并焊接在结构钢筋3上，调节悬挂基座4的位置，使悬挂基座4底面与码头上部结构1底部持平；

步骤二：将牺牲阳极6放置在阳极夹持器53中，牺牲阳极铁芯61置于上下两端夹持器的固定片531的半圆形凹槽533中，活动片532压在固定片531上，通过固定螺栓535、固定螺帽536将活动片532和固定片531锁死，从而固定牺牲阳极6；

步骤三：将馈电电缆7一端焊接在牺牲阳极铁芯61上，在焊接处均涂抹保护涂层，馈电电缆7另一端穿过电缆孔54进入管道5内部，从管道5上端口拉出；

步骤四：根据需要将多个管道5接长，形成支撑件，每次接长时均将馈电电缆7从新接的管道5的上端口拉出，最后，将馈电电缆7焊接到悬挂基座4上，在焊接处均涂抹保护涂层；

步骤五：在支撑件表面开设电流测试窗口57，在馈电电缆7上安装电流监测传感器；

步骤六：将支撑件与悬挂基座4对接，管道上端法兰螺栓孔55与悬挂基座底部螺栓42配合，并用螺帽进行固定。

由上述安装过程可得，本装置通过对牺牲阳极的预安装，避免水下作业，降低牺牲阳极阴极保护系统的安装安全风险，提高安装效率，且安装方便，效果显著，便于推广使用；同时本装置采用电流监测传感器时刻监测馈电电缆的电流情况，解决以往牺牲阳极发射电流难以测量的问题，可以准确地判断牺牲阳极的腐蚀情况，且电流监测传感器的安装及对电流的检测均可在水上进行，无需潜水作业，降低危险性。

以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限定本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所做出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种港口码头钢桩牺牲阳极阴极保护装置，其特征在于，包括悬挂基座、支撑件、牺牲阳极以及馈电电缆，所述悬挂基座与码头上部结构内的结构钢筋固定连接；所述支撑件固定连接在所述悬挂基座的底部，其外表面设有阳极固定装置；所述牺牲阳极通过阳极固定装置固定在所述支撑件外侧；所述馈电电缆一端与所述牺牲阳极连接，另一端连接到所述悬挂装置上。

2.根据权利要求1所述的一种港口码头钢桩牺牲阳极阴极保护装置，其特征在于，还包括电流测试窗口、电流监测传感器和数据采集仪，所述电流测试窗口设置在所述支撑件上，所述电流监测传感器安装在所述馈电电缆上，采集电流数据传送至外设的数据采集仪。

3.根据权利要求1所述的一种港口码头钢桩牺牲阳极阴极保护装置，其特征在于，所述支撑件由一个或若干个中空的管道组成，所述管道的两端均设有法兰，管道之间通过法兰连接，所述支撑件通过法兰与所述悬挂基座连接。

4.根据权利要求1所述的一种港口码头钢桩牺牲阳极阴极保护装置，其特征在于，所述阳极固定装置包括两个夹持器，所述两个夹持器分别固定在所述支撑件的外壁上。

5.根据权利要求4所述的一种港口码头钢桩牺牲阳极阴极保护装置，其特征在于，所述夹持器包括固定片和活动片，所述固定片和活动片相对位置均开设有螺栓孔和半圆形凹槽。

6.根据权利要求1所述的一种港口码头钢桩牺牲阳极阴极保护装置，其特征在于，所述悬挂基座上部设有与所述结构钢筋连接的挂钩，下部设有与所述支撑件匹配的法兰。

7.根据权利要求5所述的一种港口码头钢桩牺牲阳极阴极保护装置，其特征在于，所述半圆形凹槽内设有缓冲垫。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的一种港口码头钢桩牺牲阳极阴极保护装置的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将悬挂基座上部的挂钩连接到结构钢筋上，调节悬挂基座的位置，使悬挂基座底面与码头上部结构底部持平；

步骤二：将牺牲阳极固定在阳极固定装置中；

步骤三：将馈电电缆一端焊接在牺牲阳极上，另一端连接到悬挂基座；

步骤四：将支撑件与悬挂基座底部对接固定。

9.根据权利要求8所述的一种港口码头钢桩牺牲阳极阴极保护装置的安装方法，其特征在于，在步骤二中，在支撑件表面开设电流测试窗，在馈电电缆上安装电流监测传感器。

10.根据权利要求8所述的一种港口码头钢桩牺牲阳极阴极保护装置的安装方法，其特征在于，在步骤三中，馈电电缆与牺牲阳极、悬挂基座的焊接处采用涂层保护。

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