CN114614293B - 一种深海腐蚀原位检测用模块化电极及水密插接系统 - Google Patents

一种深海腐蚀原位检测用模块化电极及水密插接系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种深海腐蚀原位检测用模块化电极及水密插接系统，包括耐压水密转换器、多通道水密母端插接头、深海固态参比电极、多通道水密公端插接头、第一水密传输屏蔽线缆、第二水密传输屏蔽线缆、第三水密传输屏蔽线缆和连接母端插接头，所述第一水密传输屏蔽线缆的一端设置有多通道水密公端插接头，且多通道水密公端插接头通过锁紧螺母连接有连接母端插接头,该发明，通过采用分体式模块化多通道结构，利用分布式深海固态参比电极可同时进行多个通道的腐蚀电位数据采集，每个通道工作稳定互不干扰，同时，每个结构之间通过水密插接接头进行连接，便于组装与现场布设，进而降低了维护成本，提高了维护效率。

Description

一种深海腐蚀原位检测用模块化电极及水密插接系统
技术领域
本发明涉及金属结构深海环境腐蚀技术领域，具体为一种深海腐蚀原位检测用模块化电极及水密插接系统。
背景技术
海洋环境是一种苛刻的腐蚀环境，港口设施、石油平台、海底管线、海洋船舶、深潜器等金属结构物在设计和使用过程中都必须仔细考虑海洋环境带来的腐蚀问题。其中，与表层海水环境明显不同，深海环境具有高静水压、低温、低溶解氧等特点，材料及其结构的深海环境适应性发生改变，服役于其中的深海装备腐蚀问题尤为复杂。为了保证装备良好运行，必须进行实海环境的装备腐蚀状况检测，时刻监测海洋装备腐蚀防护状况。
目前，腐蚀监检测装置的传感器多使用环氧树脂灌封胶，以提高其长期监测稳定性和准确性，如专利文献[CN201911314245.0]中发明的一种基于长周期光纤光栅套筒结构的钢筋长期腐蚀监测传感器，[CN202010573154.5]中发明的一种涂层失效的实时监测方法及腐蚀监测传感器，以及[CN202110704648.7]中发明的一种耦合四探针电势降测量与丝束电极技术的腐蚀监测传感器，均采用了环氧树脂灌封胶进行封装。这种封装方式在常规环境，如大气环境、浅表海水环境等，均具有良好的应用效果。然而，在深海环境中，一方面，低温使得环氧树脂脆性增加；另一方面，环氧树脂封装和搅拌固化操作可能会引入少量微气孔，导致环氧树脂耐静水压力能力变差，这些都导致腐蚀监测传感器在深海环境下的监测稳定性大大下降，服役周期大大缩短。因此，需要一种新的封装方法，以提高腐蚀监测传感器在深海环境下的适用性。
另外，腐蚀监测装置的数据传输多采用一体式线缆结构，即传感器与数据传输直接连接，使得重要部位的线缆一旦破损，需要重新更换整套线缆，或者对破损部位重新拆解封装，这种维护方式成本较高，耗时耗力，极为不便。因此，需要一种新的连接方式，提高腐蚀监检测装置连接系统的更换效率，降低维护成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种深海腐蚀原位检测用模块化电极及水密插接系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种深海腐蚀原位检测用模块化电极及水密插接系统，包括耐压水密转换器、多通道水密母端插接头、深海固态参比电极、多通道水密公端插接头、第一水密传输屏蔽线缆、第二水密传输屏蔽线缆、第三水密传输屏蔽线缆和连接母端插接头，所述第一水密传输屏蔽线缆的一端设置有多通道水密公端插接头，且多通道水密公端插接头通过锁紧螺母连接有连接母端插接头,连接母端插接头设置在第三水密传输屏蔽线缆的一端，第三水密传输屏蔽线缆的另一端设置在深海固态参比电极上，第一水密传输屏蔽线缆的另一端与耐压水密转换器内设置的接线端子相连，同时耐压水密转换器位于第一水密传输屏蔽线缆的另一侧设置有第二水密传输屏蔽线缆,第二水密传输屏蔽线缆上设置有多通道水密母端插接头。
优选的，所述耐压水密转换器包括内部插座安装板、连接接线端子、屏蔽层和硫化胶密实壳体，且内部插座安装板通过接线与多个连接接线端子相连，形成内部分接线结构，且内部分接线结构外部套设有信号屏蔽层，同时屏蔽层外部封装形成有硫化胶密实壳体。
优选的，所述多通道水密母端插接头为多芯结构，包括插接母头和锁紧螺母，其中插接母头包括一个固定用插接母端接孔以及多个数据采集接孔，孔内插接有金属插针，金属插针自由端连接有线缆接孔部位，同时锁紧螺母套接在插接母头外侧壁上。
优选的，所述深海固态参比电极包括电极芯、安装接线端子和保护壳体，且电极芯包括银杆和银/氯化银网，银/氯化银网多层缠绕在银杆上，同时银杆与接线端子连接，且银杆与安装接线端子均设置在保护壳体内，同时银/氯化银网位于保护壳体前端内部。
优选的，所述第一水密传输屏蔽线缆由包裹层、水密橡胶绕包层、干扰屏蔽层、绝缘饶包层和电芯组成。
优选的，所述包裹层的内部中心设置有两个相互对应的电芯,且每个电芯的外侧均设置有绝缘饶包层,绝缘饶包层的外侧设置有水密橡胶绕包层。
优选的，所述水密橡胶绕包层和绝缘饶包层之间设置有干扰屏蔽层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明涉及的水密插接系统采用分体式模块化多通道结构，通过采用水密插接接头连接，结构稳定，插接方便，各个结构模块之间互不干扰，可随时更换；
2)本发明涉及的深海固态参比电极，采用硫化橡胶封装，设计有独特的保护壳体，监测精度高，使用周期长；
3)本发明涉及的水密耐压屏蔽线缆，为多层结构，可减少深海压力、海流冲刷和电磁信号影响，数据传输稳定；
4)本发明涉及的一种深海腐蚀原位检测用模块化电极及水密插接系统，既可用于实验室条件，也可用于浅海和深海环境，运行稳定，使用周期长。
附图说明
图1为本发明的整体结构立体图；
图2为本发明中第一水密传输屏蔽线缆的剖视图；
图3为本发明中深海固态参比电极的立体图；
图4为本发明中第三水密传输屏蔽线缆的安装示意图；
图5为本发明中深海固态参比电极的内部结构图；
图6为深海固态参比电极的校准结果图；
图7为铝合金5A06模拟深海环境腐蚀电位原位检测结果图；
图8为标准饱和Ag/AgCl参比电极检测结果对比图；
图中：1、耐压水密转换器；2、多通道水密母端插接头；3、深海固态参比电极；4、多通道水密公端插接头；5、第一水密传输屏蔽线缆；6、第二水密传输屏蔽线缆；7、第三水密传输屏蔽线缆；8、连接母端插接头；501、包裹层；502、水密橡胶绕包层；503、干扰屏蔽层；504、绝缘饶包层；505、电芯。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-8，本发明提供的一种实施例：一种深海腐蚀原位检测用模块化电极及水密插接系统，包括耐压水密转换器1、多通道水密母端插接头2、深海固态参比电极3、多通道水密公端插接头4、第一水密传输屏蔽线缆5、第二水密传输屏蔽线缆6、第三水密传输屏蔽线缆7和连接母端插接头8，第一水密传输屏蔽线缆5由包裹层501、水密橡胶绕包层502、干扰屏蔽层503、绝缘饶包层504和电芯505组成，包裹层501的内部中心设置有两个相互对应的电芯505,且每个电芯505的外侧均设置有绝缘饶包层504,绝缘饶包层504的外侧设置有水密橡胶绕包层502，且水密橡胶绕包层502和绝缘饶包层504之间设置有干扰屏蔽层503，第一水密传输屏蔽线缆5、第二水密传输屏蔽线缆6和第三水密传输屏蔽线缆7均为水密耐压屏蔽线缆，同时内部结构以及安装方式均一致，同时电芯505材质可为铜、银材质，绝缘饶包层504可为聚酰亚胺、聚四氟乙烯材料制作而成，第一水密传输屏蔽线缆5的一端设置有多通道水密公端插接头4，且多通道水密公端插接头4通过锁紧螺母连接有连接母端插接头8,连接母端插接头8设置在第三水密传输屏蔽线缆7的一端，第三水密传输屏蔽线缆7的另一端设置在深海固态参比电极3上，第一水密传输屏蔽线缆5的另一端与耐压水密转换器1内设置的接线端子相连，同时耐压水密转换器1位于第一水密传输屏蔽线缆5的另一侧设置有第二水密传输屏蔽线缆6,第二水密传输屏蔽线缆6上设置有多通道水密母端插接头2，耐压水密转换器1包括内部插座安装板、连接接线端子、屏蔽层和硫化胶密实壳体，且内部插座安装板通过接线与多个连接接线端子相连，形成内部分接线结构，且内部分接线结构外部套设有信号屏蔽层，同时屏蔽层外部封装形成有硫化胶密实壳体；多通道水密母端插接头2和连接母端插接头8均为水密插接接头，其内部结构以及连接方式均一致，多通道水密母端插接头2为多芯结构，包括插接母头和锁紧螺母，其中插接母头包括一个固定用插接母端接孔以及多个数据采集接孔，孔内插接有金属插针，金属插针自由端连接有线缆接孔部位，同时锁紧螺母套接在插接母头外侧壁上；深海固态参比电极3包括电极芯、安装接线端子和保护壳体，且电极芯包括银杆和银/氯化银网，银/氯化银网多层缠绕在银杆上，同时银杆与接线端子连接，且银杆与安装接线端子通过硫化胶耐压封装，一体成型得到保护壳体，同时银/氯化银网位于保护壳体前端内部
工作原理：当使用该发明时，首先将多通道水密母端插接头2与深海检测装置中的公端连接接头连接，随后将该发明中设置的深海固态参比电极3分布在多个通道内，从而进行多个通道的腐蚀电位数据采集，且该发明中的深海固态参比电极3、耐压水密转换器1以及深海检测装置均通过水密耐压屏蔽线缆以及水密插接接头连接，从而有利于模块化组装，同时利用水密插接接头连接，各部位之间可随意更换，便捷方便，同时该发明，使用海深可达到5000m，腐蚀电位检测精度≤0.5mV。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种包括深海腐蚀原位检测用模块化电极的水密插接系统，包括耐压水密转换器(1)、多通道水密母端插接头(2)、深海固态参比电极(3)、多通道水密公端插接头(4)、第一水密传输屏蔽线缆(5)、第二水密传输屏蔽线缆(6)、第三水密传输屏蔽线缆(7)和连接母端插接头(8)，其特征在于：所述第一水密传输屏蔽线缆(5)的一端设置有多通道水密公端插接头(4)，且多通道水密公端插接头(4)通过锁紧螺母连接有连接母端插接头(8),连接母端插接头(8)设置在第三水密传输屏蔽线缆(7)的一端，第三水密传输屏蔽线缆(7)的另一端设置在深海固态参比电极(3)上，第一水密传输屏蔽线缆(5)的另一端与耐压水密转换器(1)内设置的连接接线端子相连，同时耐压水密转换器(1)位于第一水密传输屏蔽线缆(5)的另一侧设置有第二水密传输屏蔽线缆(6),第二水密传输屏蔽线缆(6)上设置有多通道水密母端插接头(2)；
所述耐压水密转换器(1)包括内部插座安装板、连接接线端子、屏蔽层和硫化胶密实壳体，且内部插座安装板通过接线与多个连接接线端子相连，形成内部分接线结构，且内部分接线结构外部套设有信号屏蔽层，同时屏蔽层外部封装形成有硫化胶密实壳体。
2.根据权利要求1所述的一种包括深海腐蚀原位检测用模块化电极的水密插接系统，其特征在于：所述多通道水密母端插接头(2)为多芯结构，包括插接母头和锁紧螺母，其中插接母头包括一个固定用插接母端接孔以及多个数据采集接孔，孔内插接有金属插针，金属插针自由端连接有线缆接孔部位，同时锁紧螺母套接在插接母头外侧壁上。
3.根据权利要求1所述的一种包括深海腐蚀原位检测用模块化电极的水密插接系统，其特征在于：所述深海固态参比电极(3)包括电极芯、安装接线端子和保护壳体，且电极芯包括银杆和银/氯化银网，银/氯化银网多层缠绕在银杆上，同时银杆与安装接线端子连接，且银杆与安装接线端子均设置在保护壳体内，同时银/氯化银网位于保护壳体前端内部。
4.根据权利要求1所述的一种包括深海腐蚀原位检测用模块化电极的水密插接系统，其特征在于：所述第一水密传输屏蔽线缆(5)由包裹层(501)、水密橡胶绕包层(502)、干扰屏蔽层(503)、绝缘饶包层(504)和电芯(505)组成。
5.根据权利要求4所述的一种包括深海腐蚀原位检测用模块化电极的水密插接系统，其特征在于：所述包裹层(501)的内部中心设置有两个相互对应的电芯(505),且每个电芯(505)的外侧均设置有绝缘饶包层(504),绝缘饶包层(504)的外侧设置有水密橡胶绕包层(502)。
6.根据权利要求5所述的一种包括深海腐蚀原位检测用模块化电极的水密插接系统，其特征在于：所述水密橡胶绕包层(502)和绝缘饶包层(504)之间设置有干扰屏蔽层(503)。
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