CN220537925U - 一种钢结构外加电流阴极保护系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及钢结构阴极保护技术领域，提供一种钢结构外加电流阴极保护系统，包括：多个阴极保护单元；多个阴极保护单元分布式安装在每个节段上；所述阴极保护单元，包括：恒电位仪、第一参比模块、第二参比模块、一个阴极接头和至少两个电连接接头；所述电连接接头安装在钢结构内的主筋上；所述电连接接头之间依次通过跨接电缆连接；所述阴极接头安装在钢结构内的主筋上；所述阴极接头通过阴极主缆与恒电位仪的负极连接，所述恒电位仪的正极与辅助阳极连接；所述恒电位仪的第一参比端与第一参比模块连接，所述恒电位仪的第二参比端与第二参比模块连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及钢结构阴极保护技术领域，尤其涉及一种钢结构外加电流阴极保护系统。
背景技术
水运工程主体采用预制混凝土钢筋结构，混凝土结构外表面与海床接触并处于潮湿环境中，影响混凝土结构耐久性的主导因素是氯离子的侵蚀，氯离子渗入引起钢结构锈蚀往往导致混凝土结构发生破坏，使用寿命受到严重威胁。水运工程结构建成后暴露于海泥中，直接面临着严峻的腐蚀环境。为确保水运工程整体结构在设计年限内安全稳定的运行使用，需对水运工程钢结构采取阴极保护措施。
阴极保护措施主要有牺牲阳极保护和外加电流阴极保护两种方式。牺牲阳极保护主要用于低电阻率环境介质和保护电流需用量小的结构物体系。外加电流阴极保护往往用于保护电流需用量大或环境介质电阻率高的体系。这两种阴极保护技术在一定的应用条件下都可以扩展到更大的范围。
牺牲阳极保护广泛应用于保护小型(电流一般小于1A)或处于低土壤电阻率环境下(土壤电阻率小于100Ω/m)的金属结构。但牺牲阳极的使用寿命一般不会超过3年，最多5年。根据工程结构设计年限，运营初期牺牲阳极保护可5年一更换，随着运营时间加长，更换频次相应的增加，运营维护成本相应随之增加。
现有技术的外加电流阴极保护较为简单，覆盖范围小，适用于单个构件，无法满足大型水运工程的阴极保护，保护效果较差。
实用新型内容
本实用新型主要解决现有技术的外加电流阴极保护较为简单，覆盖范围小，不能适用于大型水运工程等技术问题，提出一种钢结构外加电流阴极保护系统，以适用于大型水运工程的阴极保护，提高保护效果，使大型水运工程运行稳定。
本实用新型提供了一种钢结构外加电流阴极保护系统，包括：多个阴极保护单元；多个阴极保护单元分布式安装在每个节段上；
所述阴极保护单元，包括：恒电位仪、第一参比模块、第二参比模块、一个阴极接头和至少两个电连接接头；
所述电连接接头安装在钢结构内的主筋上；所述电连接接头之间依次通过跨接电缆连接；
所述阴极接头安装在钢结构内的主筋上；
所述阴极接头通过阴极主缆与恒电位仪的负极连接，所述恒电位仪的正极与辅助阳极连接；
所述恒电位仪的第一参比端与第一参比模块连接，所述恒电位仪的第二参比端与第二参比模块连接。
优选的，所述阴极接头和电连接接头分别通过预埋的不锈钢连接套筒安装在主筋上。
优选的，在混凝土浇筑前，所述不锈钢连接套筒与主筋绑扎并焊接，所述不锈钢连接套筒的口部采用塑料盖扣紧。
优选的，采用不锈钢螺栓和不锈钢垫片，将跨接电缆的铜鼻子接入到电连接接头上；
采用不锈钢螺栓和不锈钢垫片，将阴极主缆的铜鼻子接入到阴极接头上。
优选的，所述跨接电缆采用16mm2的铜芯电缆。
优选的，所述恒电位仪的第一参比端通过第一参比电缆与第一参比模块连接；
所述恒电位仪的第二参比端通过第二参比电缆与第二参比模块连接。
优选的，第一参比模块，包括：二氧化锰参比电极、钛参比电极和第一测试接头；
所述二氧化锰参比电极、钛参比电极采用扎带绑扎在水平方向的钢筋下方；
所述第一测试接头采用不锈钢连接套筒焊接主筋上。
优选的，所述第二参比模块采用锌参比电极。
优选的，还包括：汇流极；
所述汇流极与阴极接头连接；
所述汇流极还与第二参比模块连接。
本实用新型提供的一种钢结构外加电流阴极保护系统，与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型的钢结构外加电流阴极保护系统，包括多个阴极保护单元；多个阴极保护单元分布式安装在每个节段上。本实用新型能够适用于大型水运工程的阴极保护，满足大型水运工程外加电流阴极保护节段之间跨接电连接设计及施工，提高保护效果，使大型水运工程运行稳定、达到规定的保护年限。提高结构耐久性和外加电流阴极保护系统施工工程质量，达到技术先进、安全可靠、经济合理。
2、阴极接头和电连接接头通过预埋的不锈钢连接套筒安装在主筋上。在混凝土浇筑前，所述不锈钢连接套筒与主筋绑扎并焊接，所述不锈钢连接套筒的口部采用塑料盖扣紧，实现预埋。阴极接头和电连接接头安装稳定、效果好。
3、本实用新型第一参比模块采用“双参比电极测量技术”，同时使用二氧化锰参比电极、钛参比电极，以延长参比电极的测量寿命，提高检测数据的可靠性；为长期准确可靠地测量钢筋的保护电位。本实用新型第二参比模块采用高纯锌参比电极，测量钢结构的保护电位。
4、对于一些不能预埋不锈钢连接套筒的特殊钢构件阴极保护时，在钢构件上设置汇流极，并将汇流极与阴极接头连接，实现通电保护。
5、本实用新型采用外加电流阴极保护，在大型水运工程钢结构大电流环境中，经济效益比较高，电流可调，寿命较长，保护范围比较大。另外参比电极选型及安装、牺牲阳极等预制构件施工可以根据实际需求合理选择使用。
附图说明
图1是本实用新型提供的钢结构外加电流阴极保护系统的布置示意图；
图2是本实用新型提供的阴极接头和电连接接头的侧面示意图；
图3是本实用新型提供的第一参比模块的布置示意图；
图4是本实用新型提供的汇流极的布置示意图。
附图标记：1、钢结构；2、混凝土；3、阴极接头；4、电连接接头；5、跨接电缆；6、阴极主缆；7、恒电位仪；8、第一参比电缆；9、第一参比模块；10、第二参比模块；11、辅助阳极；12、第一参比端；13、第二参比端；14、第二参比电缆；15、汇流极；16、不锈钢接线箱；17、扎带；18、二氧化锰参比电极；19、钛参比电极；20、第一测试接头；21、第二测试接头。
具体实施方式
为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。
本实用新型实施例提供的钢结构外加电流阴极保护系统布置在水运工程主体上。水运工程主体包括多个管节，管节跨度一般在150m-200m之间；而每个管节包括多个节段，节段长度一般在20m-25m之间，6-8个节段形成一个管节；每个节段包括多个钢结构1，钢结构1内含有大量纵横交错的钢筋，有多根主筋。在保护范围内，水运工程主体内所有被保护钢筋应具有良好的电连续性，以保证实施外加电流阴极保护时都能成为阴极。
实施例一
如图1所示，本实用新型实施例提供的钢结构外加电流阴极保护系统，包括：多个阴极保护单元；多个阴极保护单元分布式安装在每个节段上。
所述阴极保护单元，包括：恒电位仪7、第一参比模块9、第二参比模块10、一个阴极接头3和至少两个电连接接头4。
所述电连接接头4安装在钢结构1内的主筋上；所述电连接接头4之间依次通过跨接电缆5连接。具体的，采用不锈钢螺栓和不锈钢垫片，将跨接电缆5的铜鼻子接入到电连接接头4上。所述跨接电缆5采用16mm2的铜芯电缆。
如图2所示，电连接接头4竖直方向设置。所述电连接接头4通过预埋的不锈钢连接套筒安装在主筋上。在混凝土2浇筑前，所述不锈钢连接套筒与主筋绑扎并焊接，所述不锈钢连接套筒的口部采用塑料盖扣紧，实现预埋。
所述阴极接头3安装在钢结构1内的主筋上。阴极接头3竖直方向设置。所述阴极接头3通过预埋的不锈钢连接套筒安装在主筋上。
所述阴极接头3通过阴极主缆6与恒电位仪7的负极连接，具体的，采用不锈钢螺栓和不锈钢垫片，将阴极主缆6的铜鼻子接入到阴极接头3上。阴极主缆6一端接恒电位仪7上午负极，另一端贯通整个主体结构与阴极接头3相连。
所述恒电位仪7正极与辅助阳极11连接；其中，所述辅助阳极11可以采用辅助阳极地床的形式。
所述恒电位仪7的第一参比端12通过第一参比电缆8与第一参比模块9连接；所述恒电位仪7的第二参比端13通过第二参比电缆14与第二参比模块10连接。
本实用新型根据主体结构的设计年限设置第一参比模块9。如图3所示，第一参比模块9，包括：二氧化锰参比电极18、钛参比电极19和第一测试接头20；所述二氧化锰参比电极18、钛参比电极19采用扎带17绑扎在水平方向的钢筋下方，以免浇筑混凝土2时冲击电极表面，且二氧化锰参比电极18、钛参比电极19位于两侧外墙的最外侧主筋附近。所述第一测试接头20采用不锈钢连接套筒焊接主筋上，具体在侧墙的内侧的主筋上。第一参比模块9内的参比电缆及测试电缆沿钢筋下方固定在钢筋上。第一参比模块9内的参比电缆及测试电缆的电缆接头分别引入预埋的不锈钢接线箱16中。
第一参比模块9采用“双参比电极测量技术”，同时使用二氧化锰参比电极18、钛参比电极19，以延长参比电极的测量寿命，提高检测数据的可靠性；为长期准确可靠地测量钢筋的保护电位。
所述第二参比模块10采用锌参比电极，采用高纯锌参比电极。暴露于海床的重要钢构件，采用高纯锌参比电极测量钢结构的保护电位。
水运工程主体贯通后，实施阴极保护时，阴极电缆6贯通整个隧道与阴极接头3相连。水运工程主体贯通后，在适宜结构附近安装恒电位仪7和辅助阳极11，作为阴极保护站。
实施例二
本实施例在实施例一的基础上，增设汇流极15。
所述钢结构外加电流阴极保护系统，还包括：汇流极15；如图4所示，所述汇流极15与阴极接头3连接；所述汇流极15还与第二参比模块10连接。
对于一些不能预埋不锈钢连接套筒的特殊钢构件阴极保护时，在钢构件上设置汇流极15，并将汇流极15与阴极接头3连接，实现通电保护。第二参比模块10上具有第二测试接头21。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种钢结构外加电流阴极保护系统，其特征在于，包括：多个阴极保护单元；多个阴极保护单元分布式安装在每个节段上；
所述阴极保护单元，包括：恒电位仪(7)、第一参比模块(9)、第二参比模块(10)、一个阴极接头(3)和至少两个电连接接头(4)；
所述电连接接头(4)安装在钢结构(1)内的主筋上；所述电连接接头(4)之间依次通过跨接电缆(5)连接；
所述阴极接头(3)安装在钢结构(1)内的主筋上；
所述阴极接头(3)通过阴极主缆(6)与恒电位仪(7)的负极连接，所述恒电位仪(7)的正极与辅助阳极(11)连接；
所述恒电位仪(7)的第一参比端(12)与第一参比模块(9)连接，所述恒电位仪(7)的第二参比端(13)与第二参比模块(10)连接。
2.根据权利要求1所述的钢结构外加电流阴极保护系统，其特征在于，所述阴极接头(3)和电连接接头(4)分别通过预埋的不锈钢连接套筒安装在主筋上。
3.根据权利要求2所述的钢结构外加电流阴极保护系统，其特征在于，在混凝土(2)浇筑前，所述不锈钢连接套筒与主筋绑扎并焊接，所述不锈钢连接套筒的口部采用塑料盖扣紧。
4.根据权利要求2所述的钢结构外加电流阴极保护系统，其特征在于，采用不锈钢螺栓和不锈钢垫片，将跨接电缆(5)的铜鼻子接入到电连接接头(4)上；
采用不锈钢螺栓和不锈钢垫片，将阴极主缆(6)的铜鼻子接入到阴极接头(3)上。
5.根据权利要求2所述的钢结构外加电流阴极保护系统，其特征在于，所述跨接电缆(5)采用16mm2的铜芯电缆。
6.根据权利要求1所述的钢结构外加电流阴极保护系统，其特征在于，所述恒电位仪(7)的第一参比端(12)通过第一参比电缆(8)与第一参比模块(9)连接；
所述恒电位仪(7)的第二参比端(13)通过第二参比电缆(14)与第二参比模块(10)连接。
7.根据权利要求1所述的钢结构外加电流阴极保护系统，其特征在于，第一参比模块(9)，包括：二氧化锰参比电极(18)、钛参比电极(19)和第一测试接头(20)；
所述二氧化锰参比电极(18)、钛参比电极(19)采用扎带(17)绑扎在水平方向的钢筋下方；
所述第一测试接头(20)采用不锈钢连接套筒焊接主筋上。
8.根据权利要求7所述的钢结构外加电流阴极保护系统，其特征在于，所述第二参比模块(10)采用锌参比电极。
9.根据权利要求1所述的钢结构外加电流阴极保护系统，其特征在于，还包括：汇流极(15)；
所述汇流极(15)与阴极接头(3)连接；
所述汇流极(15)还与第二参比模块(10)连接。
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