CN115354333B - 船用轴的阴极保护装置及船舶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及船舶技术领域，公开了船用轴的阴极保护装置及船舶。船用轴的阴极保护装置用于保护船用轴，船用轴的一端设置在船舶的船体上，另一端与海水接触，船用轴的材质与船体上的碳素结构钢轴的材质不同，包括：牺牲阳极，绝缘连接至船体的外板，牺牲阳极浸入海水内，牺牲阳极的重量与船用轴的材质相匹配；导电件及壳体，壳体与外板连接，导电件与壳体之间密封连接，且导电件绝缘设置在壳体内，导电件的一端与牺牲阳极电连接，另一端电连接有接线端子，接线端子与船用轴电连接；其中，牺牲阳极被配置为先于船用轴失去电子，电子传至船用轴，以抑制船用轴腐蚀。船用轴的阴极保护装置能够为船体上与碳素结构钢轴的材质不同的船用轴提供保护。

Description

船用轴的阴极保护装置及船舶

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及船用轴的阴极保护装置及船舶。

背景技术

由于海水的含盐量相当大，约为3％～3.5％，所以长期航行在海洋中的船舶会受到海水腐蚀，导致船体损坏。因此，需要在船体上设置阴极保护装置，以保护与海水直接接触的船体的外壳和设置在船体上的轴，避免外壳和轴因接触海水而发生腐蚀。其中，轴与碳刷电连接，碳刷通过导线直接与船体的外壳电连接，阴极保护装置与船体的外壳电连接，从而通过阴极保护装置能够分别对外壳和轴进行保护。

目前，船体的外壳和设置在船体上的轴通常是采用普通钢制成的，也即是说，船体上的阴极保护装置能够提供与普通钢的特性相匹配的保护电位，从而能够为由普通钢制成的外壳和轴提供保护。普通钢，又名碳素结构钢，是一种硫、磷含量分别在0.035％～0.05％、碳含量在0.06％～0.38％范围内的碳素结构钢经塑性加工生产的合格产品。其中，与普通钢的特性相匹配的保护电位范围在-0.9mV～-1.1mV。

然而，对于采用S165M马氏体不锈钢为材料制作而成的船用轴，其最佳的保护电位范围为-0.32V～-0.6V，若还采用目前船体上的阴极保护装置，则会对由S165M马氏体不锈钢制成的船用轴产生过保护，导致船用轴出现氢致开裂的问题。氢致开裂具体指的是海水中的氢侵入船用轴的内部，从而导致船用轴产生裂纹。

因此，亟需船用轴的阴极保护装置及船舶，能够解决以上问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种船用轴的阴极保护装置，能够为船体上与碳素结构钢轴的材质不同的船用轴提供保护，避免船用轴出现氢致开裂的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

船用轴的阴极保护装置，用于保护船用轴，所述船用轴的一端设置在船舶的船体上，另一端与海水接触，所述船用轴的材质与所述船体上的碳素结构钢轴的材质不同，包括：

牺牲阳极，绝缘连接至所述船体的外板，所述牺牲阳极浸入海水内，所述牺牲阳极的重量与所述船用轴的材质相匹配；

导电件及壳体，所述壳体与所述外板连接，所述导电件与所述壳体之间密封连接，且所述导电件绝缘设置在所述壳体内，所述导电件的两端伸出至所述壳体外，所述导电件的一端与所述牺牲阳极电连接，另一端电连接有接线端子，所述接线端子与所述船用轴电连接；

其中，所述牺牲阳极被配置为先于所述船用轴失去电子，所述电子传至所述船用轴，以抑制所述船用轴腐蚀。

进一步地，所述船用轴的阴极保护装置还包括：

绝缘垫片，所述绝缘垫片设置在所述外板与所述牺牲阳极之间，且所述绝缘垫片上分别与所述外板和所述牺牲阳极的接触面上均涂覆有第一密封填料。

进一步地，所述导电件包括：

杆芯和杆芯外壳，所述杆芯位于所述杆芯外壳内，所述杆芯的两端分别与所述牺牲阳极和所述接线端子电连接，且所述杆芯外壳由玻璃钢材质制成。

进一步地，所述船用轴的阴极保护装置还包括：

防水件，所述防水件设置在所述杆芯外壳与所述壳体之间。

进一步地，所述防水件包括：

密封垫片，所述密封垫片位于所述杆芯外壳与所述壳体的底端面之间；

第二密封填料，所述第二密封填料填充至所述杆芯外壳、所述密封垫片及所述壳体之间的间隙位置；

第三密封填料，所述第三密封填料位于所述第二密封填料的上方，所述第三密封填料填充至所述杆芯外壳、所述第二密封填料及所述壳体之间的间隙位置。

进一步地，所述第二密封填料为硫化胶，所述第三密封填料为无机矿物绝缘电缆。

进一步地，所述船用轴的阴极保护装置还包括：

压紧螺母，所述压紧螺母螺纹连接至所述杆芯并位于所述壳体内，所述压紧螺母用于压紧所述第三密封填料。

进一步地，所述壳体和所述导电件的数量分别设置有多个，每个所述导电件均与所述牺牲阳极电连接，且一个所述导电件设置在一个所述壳体内并与一个所述船用轴电连接。

进一步地，所述壳体通过全焊透式焊接在所述外板上。

本发明的另一个目的在于提出一种船舶，能够为船体上与碳素结构钢轴的材质不同的船用轴提供保护，避免船用轴出现氢致开裂的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

船舶，包括如上所述的船用轴的阴极保护装置。

本发明的有益效果为：

通过将牺牲阳极绝缘连接至船体的外板，且牺牲阳极浸入在海水内，并使其内绝缘且密封设置有导电件的壳体与外板连接，导电件的两端伸出至壳体外并分别与牺牲阳极和接线端子电连接，接线端子与船用轴电连接，从而能够使牺牲阳极仅只与船用轴形成电连接，不会与船体形成电连接，进而能够使牺牲阳极先于船用轴失去电子，失去的电子能够传至船用轴，以抑制船用轴发生腐蚀；由于牺牲阳极的重量与船用轴的材质相匹配，且船用轴的材质与船体上的碳素结构钢轴的材质不同，从而能够使牺牲阳极与船用轴之间形成与船用轴的材质相匹配的电势差，以使牺牲阳极能够提供与船用轴相匹配的保护电位；以此方式，相当于在船体上额外设置了一个与船用轴相匹配的阴极保护装置，从而能够避免船用轴采用目前船体上的阴极保护装置，也就可以避免由于对船用轴产生过保护而导致的船用轴出现氢致开裂的问题，进而能够为船体上与碳素结构钢轴的材质不同的船用轴提供保护，避免船用轴发生腐蚀。

附图说明

图1是本发明提供的船用轴的阴极保护装置的剖视图。

附图标记：

1-牺牲阳极；2-锁紧螺母；3-绝缘垫片；4-外板；5-导电件；6-壳体；7-接线端子；8-电缆；9-防水件；91-密封垫片；92-第二密封填料；93-第三密封填料；10-压紧螺母。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的结构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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

目前，船体的外壳和设置在船体上的轴通常是采用普通钢制成的，也即是说，船体上的阴极保护装置能够提供与普通钢的特性相匹配的保护电位，从而能够为由普通钢制成的外壳和轴提供保护。普通钢，又名碳素结构钢，是一种硫、磷含量分别在0.035％～0.05％、碳含量在0.06％～0.38％范围内的碳素结构钢经塑性加工生产的合格产品。其中，与普通钢的特性相匹配的保护电位范围在-0.9mV～-1.1mV；然而，对于采用S165M马氏体不锈钢为材料制作而成的船用轴，其最佳的保护电位范围为-0.32V～-0.6V，若还采用目前船体上的阴极保护装置，则会对由S165M马氏体不锈钢制成的船用轴产生过保护，导致船用轴出现氢致开裂的问题。氢致开裂具体指的是海水中的氢侵入船用轴的内部，从而导致船用轴产生裂纹。

为此，本实施例中提出了一种船用轴的阴极保护装置以及包括该船用轴的阴极保护装置的船舶，船舶还包括船体以及船用轴，船用轴的一端设置在船舶的船体上，船用轴的另一端与海水接触，该船用轴的阴极保护装置用于保护船用轴，且船用轴的材质与船体上的碳素结构钢轴的材质不同。其中，碳素结构钢轴具体指的是由普通钢制成的轴，普通钢是一种硫、磷含量分别在0.035％～0.05％、碳含量在0.06％～0.38％范围内的碳素结构钢经塑性加工生产的合格产品。

具体地，如图1所示，船用轴的阴极保护装置包括牺牲阳极1、导电件5及壳体6；其中，牺牲阳极1绝缘连接至船体的外板4，牺牲阳极1浸入海水内，且牺牲阳极1的重量与船用轴的材质相匹配，即能够根据船用轴的具体材质获得船用轴需要的保护电位范围，进而能够根据具体的保护电位范围获得牺牲阳极1的实际重量；壳体6与外板4连接，导电件5与壳体6之间密封连接，且导电件5绝缘设置在壳体6内，导电件5的两端伸出至壳体6外，以使导电件5的一端与牺牲阳极1电连接，导电件5的另一端电连接有接线端子7，接线端子7通过电缆8和碳刷与船用轴电连接；其中，牺牲阳极1能够先于船用轴失去电子，电子传至船用轴，以使牺牲阳极1与船用轴之间形成电势差，进而能抑制船用轴发生腐蚀。碳刷也叫电刷，作为一种滑动接触件，以实现船用轴与电缆8之间的电信号传递。

本实施例相对于现有技术而言增加了一个与船体现有的阴极保护装置不相同的船用轴的阴极保护装置；通过将牺牲阳极1绝缘连接至船体的外板4，且牺牲阳极1浸入在海水内，并使其内绝缘且密封设置有导电件5的壳体6与外板4连接，导电件5的两端伸出至壳体6外并分别与牺牲阳极1和接线端子7电连接，接线端子7与船用轴电连接，从而能够使牺牲阳极1仅只与船用轴形成电连接，不会与船体形成电连接，进而能够使牺牲阳极1先于船用轴失去电子，失去的电子能够传至船用轴，以抑制船用轴发生腐蚀；由于牺牲阳极1的重量与船用轴的材质相匹配，且船用轴的材质与船体上的碳素结构钢轴的材质不同，从而能够使牺牲阳极1与船用轴之间形成与船用轴的材质相匹配的电势差，以使牺牲阳极1能够提供与船用轴相匹配的保护电位；以此方式，相当于在船体上额外设置了一个与船用轴相匹配的阴极保护装置，从而能够避免船用轴采用目前船体上的阴极保护装置，也就可以避免由于对船用轴产生过保护而导致的船用轴出现氢致开裂的问题，进而能够为船体上与碳素结构钢轴的材质不同的船用轴提供保护，避免船用轴发生腐蚀。

其中，牺牲阳极1由电位较负的金属材料制成；当牺牲阳极1与需要被保护的船用轴相连接时，牺牲阳极1能够发生优先离解以提供自由电子，从而抑制了船用轴的腐蚀，故称为牺牲阳极1；牺牲阳极1应有足够负的稳定电位，以保持足够大的驱动电压，同时有较大的理论发生电量，还要有高而稳定的电流效率。

值得说明的是，由于牺牲阳极1的重量与船用轴的材质相匹配，从而使牺牲阳极1能够提供与由多种不同材质制成的船用轴相匹配的保护电位，也即是说，本实施例中的船用轴的阴极保护装置能够适用于由多种不同材质制成的船用轴的保护，以使船用轴的阴极保护装置的通用性较好。其中，通过数学计算公式可以根据船用轴的材质具体计算出船用轴所需的保护电位，再根据计算出的保护电位计算出牺牲阳极1的具体重量。本实施例中，船用轴的材质具体为S165M马氏体不锈钢，且S165M马氏体不锈钢的保护电位范围为-0.32V～-0.6V。其它实施例中，还可以使船用轴的材质为其它有色金属材料。

具体地，壳体6通过全焊透式焊接在外板4上；并且在焊接完成后，采用超声波无损探伤对壳体6与外板4之间的焊缝的质量进行检验，以确保壳体6能够稳定地焊接在外板4上，避免在船舶航行过程中壳体6从外板4上掉落的问题，以保证船舶航行过程中的安全性。

进一步地，如图1所示，船用轴的阴极保护装置还包括绝缘垫片3，绝缘垫片3设置在外板4与牺牲阳极1之间，且在绝缘垫片3上分别与外板4和牺牲阳极1的接触面上均涂覆有第一密封填料，从而能够使外板4与牺牲阳极1之间的绝缘效果较好，进而能够保证牺牲阳极1与船体之间绝缘性，避免牺牲阳极1与船体之间电连接。其中，第一密封填料具体可以为H8702-5密封填料。本实施例中，绝缘垫片3的材质为橡胶。

具体地，导电件5包括杆芯和杆芯外壳，杆芯位于杆芯外壳内，杆芯的两端分别与牺牲阳极1和接线端子7电连接，且杆芯外壳由玻璃钢材质制成，以保证杆芯外壳与壳体6之间的绝缘性，从而能够保证导电件5与壳体6之间的绝缘。本实施例中的杆芯为现有技术中常见的导电结构，此处不再对杆芯的具体结构进行详细赘述。

具体而言，如图1所示，杆芯的两端分别与牺牲阳极1和接线端子7之间为螺纹连接，且在杆芯的两端均设置有锁紧螺母2，从而能够将牺牲阳极1与接线端子7固定设置在杆芯的两端，以使杆芯分别与牺牲阳极1和接线端子7之间形成电连接。

进一步地，如图1所示，船用轴的阴极保护装置还包括防水件9，防水件9设置在杆芯外壳与壳体6之间，防水件9能够避免导电件5与壳体6之间渗水，进而能够保证导电件5的正常使用性能，避免发生事故，以使整个船用轴的阴极保护装置的安全性较高。

具体地，如图1所示，防水件9包括密封垫片91、第二密封填料92以及第三密封填料93；其中，密封垫片91位于杆芯外壳与壳体6的底端面之间，以使壳体6与导电件5之间形成第一层防水防护；第二密封填料92填充至杆芯外壳、密封垫片91及壳体6之间的间隙位置，以使壳体6与导电件5之间形成第二层防水防护；第三密封填料93位于第二密封填料92的上方，第三密封填料93填充至杆芯外壳、第二密封填料92及壳体6之间的间隙位置，以使壳体6与导电件5之间形成第三层防水防护；以此方式，能够使壳体6与导电件5之间形成三重防水防护，以能够保证壳体6与导电件5之间的密封性，避免壳体6与导电件5之间发生渗水事故，以保证导电件5的使用安全性，进而能够保证船舶在航行过程中的安全性。

本实施例中，第二密封填料92具体为3M-2131型硫化胶，第三密封填料93具体为HL990型A60级无机矿物绝缘电缆密封填料。值得说明的是，在将第二密封填料92填入杆芯外壳、密封垫片91及壳体6之间的间隙位置之后，需要等待三至四个小时，以使第二密封填料92固化定型后，再进行第三密封填料93的填入。

进一步地，如图1所示，船用轴的阴极保护装置还包括压紧螺母10，压紧螺母10螺纹连接至杆芯并位于壳体6内，压紧螺母10用于压紧第三密封填料93，以使第三密封填料93、第二密封填料92以及密封垫片91较为紧密地位于壳体6与导电件5的杆芯外壳之间。

具体地，如图1所示，壳体6和导电件5的数量分别设置有多个，每个导电件5均与牺牲阳极1电连接，且一个导电件5设置在一个壳体6内并与一个船用轴电连接，从而能够对多个船用轴同时提供保护电位，以实现多个船用轴的同时保护。本实施例中，壳体6和导电件5的数量均设置有两个。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.船用轴的阴极保护装置，用于保护船用轴，所述船用轴的一端设置在船舶的船体上，另一端与海水接触，所述船用轴的材质与所述船体上的碳素结构钢轴的材质不同，其特征在于，包括：

牺牲阳极（1），绝缘连接至所述船体的外板（4），所述牺牲阳极（1）浸入海水内，所述牺牲阳极（1）的重量与所述船用轴的材质相匹配；

导电件（5）及壳体（6），所述壳体（6）与所述外板（4）连接，所述导电件（5）与所述壳体（6）之间密封连接，且所述导电件（5）绝缘设置在所述壳体（6）内，所述导电件（5）的两端伸出至所述壳体（6）外，所述导电件（5）的一端与所述牺牲阳极（1）电连接，另一端电连接有接线端子（7），所述接线端子（7）与所述船用轴电连接；

其中，所述牺牲阳极（1）被配置为先于所述船用轴失去电子，所述电子传至所述船用轴，以抑制所述船用轴腐蚀；

所述导电件（5）包括：

杆芯和杆芯外壳，所述杆芯位于所述杆芯外壳内，所述杆芯的两端分别与所述牺牲阳极（1）和所述接线端子（7）电连接，且所述杆芯外壳由玻璃钢材质制成；

所述船用轴的阴极保护装置还包括：

防水件（9），所述防水件（9）设置在所述杆芯外壳与所述壳体（6）之间。

2.如权利要求1所述的船用轴的阴极保护装置，其特征在于，所述船用轴的阴极保护装置还包括：

绝缘垫片（3），所述绝缘垫片（3）设置在所述外板（4）与所述牺牲阳极（1）之间，且所述绝缘垫片（3）上分别与所述外板（4）和所述牺牲阳极（1）的接触面上均涂覆有第一密封填料。

3.如权利要求1所述的船用轴的阴极保护装置，其特征在于，所述防水件（9）包括：

密封垫片（91），所述密封垫片（91）位于所述杆芯外壳与所述壳体（6）的底端面之间；

第二密封填料（92），所述第二密封填料（92）填充至所述杆芯外壳、所述密封垫片（91）及所述壳体（6）之间的间隙位置；

第三密封填料（93），所述第三密封填料（93）位于所述第二密封填料（92）的上方，所述第三密封填料（93）填充至所述杆芯外壳、所述第二密封填料（92）及所述壳体（6）之间的间隙位置。

4.如权利要求3所述的船用轴的阴极保护装置，其特征在于，所述第二密封填料（92）为硫化胶，所述第三密封填料（93）为无机矿物绝缘电缆。

5.如权利要求3所述的船用轴的阴极保护装置，其特征在于，所述船用轴的阴极保护装置还包括：

压紧螺母（10），所述压紧螺母（10）螺纹连接至所述杆芯并位于所述壳体（6）内，所述压紧螺母（10）用于压紧所述第三密封填料（93）。

6.如权利要求1-5中任一项所述的船用轴的阴极保护装置，其特征在于，所述壳体（6）和所述导电件（5）的数量分别设置有多个，每个所述导电件（5）均与所述牺牲阳极（1）电连接，且一个所述导电件（5）设置在一个所述壳体（6）内并与一个所述船用轴电连接。

7.如权利要求1-5中任一项所述的船用轴的阴极保护装置，其特征在于，所述壳体（6）通过全焊透式焊接在所述外板（4）上。

8.船舶，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的船用轴的阴极保护装置。