一种智能型阳极临界寿命监测系统的制作方法

本发明涉及腐蚀防护技术领域，具体地说是一种智能型阳极临界寿命监测系统。

背景技术：

在舰船、舰艇的实际使用过程中，因为所处环境腐蚀因素较为复杂，由腐蚀所造成的事故较多。外加牺牲阳极是目前常用的腐蚀防护手段之一，但是由于海域不同海水盐分浓度的差异性，牺牲阳极的消耗进度差异性十分巨大，由于大量牺牲阳极布置在系统内部或水下，腐蚀溶解的情况不能够被直接观察到，现阶段没有直观简便的监测方法，仅依靠定期更换牺牲阳极，时常会出现因未及时更换牺牲阳极而产生管路或设备严重故障的问题。因此亟待研制一种智能型防腐阳极，在其消耗到一定程度或消耗殆尽以及局部腐蚀严重到需要更换的临界状态时，迅速感知并发出报警信号；同时需要研发一种舰船腐蚀监测系统配合所研制的防腐阳极，当防腐阳极发出报警信号时，监测系统迅速获取信号并通知船员及时采取相应措施。

技术实现要素：

本发明的技术任务是针对现有舰船防腐阳极消耗情况无法有效监测的问题，提出一种智能型阳极临界寿命监测系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种智能型阳极临界寿命监测系统，包括：

至少一个具有临界寿命监测报警功能的防腐阳极，防腐阳极自身带有防腐阳极传感器，该防腐阳极与被保护体相连构成回路，实现被保护体的电化学阴极保护；防腐阳极与被保护体均为金属材质，防腐阳极的活泼性高于所述被保护体；

与所述防腐阳极传感器相连的中控系统；

当防腐阳极消耗至一定程度时，防腐阳极传感器发出信号，中控系统接收到信号后发出相应的报警，从而提示船员及时进行更换。

作为本发明进一步改进的，所述防腐阳极传感器为铝阳极传感器，包括两条金属丝，其中一条为钢丝，另一条为钢丝外有锌镀层，两条金属丝分别焊接在信号传输线上，同时利用胶粘剂（如环氧树脂、环氧腻子等）在焊线处进行封装固定，两金属丝外面套有两节多孔陶瓷外套，两节多孔陶瓷外套利用胶粘剂粘接，以保证隔绝出上下两段空间，最后用水溶性绝缘材质（如糯米纸浆、水溶性明胶等）填充整个传感器。

作为本发明进一步改进的，所述钢丝直径为1-2mm之间，需要保证其具有一定的机械强度，以保证传感器的装填需要，铝阳极传感器直径约为5-10mm。

作为本发明进一步改进的，所述钢丝外锌镀层为实验室电镀锌或者采购。

作为本发明进一步改进的，所述两节多孔陶瓷外套粘接处的直径要略大于后期在被保护体上所开孔的直径（略大1mm），以此作为在被保护体内封装传感器时再次灌入胶粘剂时的支撑台阶，从而保证当传感器置于被保护体内部时仍是两段互相密封的空间。

作为本发明进一步改进的，所述防腐阳极传感器为铁阳极或锌塞传感器，其包括两个金属触发单元，两金属触发单元端部的金属触点分别焊接在两信号传输线上，利用胶粘剂将信号传输线与金属触点封装在一起，使之仅露出两个金属触点，金属触点外由水溶性绝缘材质包覆。

作为本发明进一步改进的，所述铁阳极或锌塞传感器安装在具有金属套管的金属端盖上，信号传输线通过金属端盖中央的开孔引出，同时对开孔做好密封处理，保证可以耐一定的压力。

作为本发明进一步改进的，针对锌塞传感器，金属套管内外都车有螺纹，内部螺纹用于拧装锌塞，安装时，外部螺纹用于将锌塞安装在被保护体上；针对铁阳极传感器，只需在金属套管外部车有螺纹，用于将其拧装在铁阳极上。

作为本发明进一步改进的，防腐阳极传感器安装时，需在阳极上进行开孔，传感器布放位置根据阳极拟设置的临界位置确定，开孔直径由传感器大小决定，开孔深度由阳极报警的临界值确定。

作为本发明进一步改进的，所述铁阳极包括管式铁阳极芯、外套管，管式铁阳极芯作为牺牲阳极，保护与之相连的海水管路，管式铁阳极芯镶嵌在外套管内部，外套管通过法兰与海水管路相连，管式铁阳极芯外表面有若干条环状沟槽，各环状沟槽通过一垂直于他们的连接沟槽相贯通，铁阳极传感器通过螺栓拧在外套管上、连接沟槽处。

作为本发明进一步改进的，针对铝阳极，当阳极消耗50%时，与之对应的中控系统窗口弹出提示“已消耗50%”，当消耗80%时，与之对应的中控系统窗口弹出提示“请及时更换”；针对其他阳极，中控系统检测到信号时，与之对应的窗口弹出提示“请及时更换”。

作为本发明进一步改进的，所述中控系统监测多个阳极的信号，并按照各自所对应阳极的位置划分相应的区域，在屏幕上通过船舶示意图显示出来。

本发明的一种智能型阳极临界寿命监测系统，与现有技术相比所产生的有益效果是：

1、对与之相连设备、管路起到保护作用；

2、当防腐阳极溶解消耗达到临界值时可发出报警信号，监测系统可接收显示报警信号，以提示进行更换。

附图说明

附图1是本发明智能型阳极临界寿命监测系统的连接图；

附图2是本发明铝阳极传感器的结构图；

附图3是本发明铁阳极或锌塞传感器的结构图；

附图4是本发明锌塞传感器的加装方式图；

附图5是本发明铁阳极传感器的加装方式图；

附图6是本发明智能铁阳极在海水管路中的加装方式图；

附图7是本发明试验例的结构图。

具体实施方式

下面结合附图1-7，对本发明的一种智能型阳极临界寿命监测系统作以下详细说明。

如附图1所示，本发明的一种智能型阳极临界寿命监测系统，包括：

至少一个具有临界寿命监测报警功能的防腐阳极，防腐阳极自身带有防腐阳极传感器，该防腐阳极与被保护体相连构成回路，实现被保护体的电化学阴极保护；防腐阳极与被保护体均为金属材质，防腐阳极的活泼性高于所述被保护体；

与所述防腐阳极传感器相连的中控系统；

当防腐阳极消耗至一定程度时，防腐阳极传感器发出信号，中控系统接收到信号后发出相应的报警，从而提示船员及时进行更换。

1、防腐阳极传感器设计方案

船舶涉及的防腐阳极主要有铝合金牺牲阳极，铁合金牺牲阳极，锌塞，电解铜铝阳极。针对不同类型阳极及其使用工况，需要考虑具体的传感器设计，以实现智能阳极的目标。

1.1、适用于铝阳极的传感器

如附图2所示，铝阳极传感器结构：传感器由两条金属丝组成，其中一条为钢丝，另一条为钢丝外有锌镀层（实验室电镀锌或者采购），钢丝直径为1-mm之间（需要保证其具有一定的机械强度，以保证传感器的装填需要），两条金属丝分别焊接在信号传输线上，两金属丝外面套有两节多孔陶瓷外套，两节多孔陶瓷外套利用环氧树脂粘接，以保证隔绝出两段空间，同时利用环氧树脂或环氧腻子在焊线处进行封装固定，该传感器的直径约为5-10mm。另外，两节多孔陶瓷外套粘接的环氧树脂的直径要略大于后期在阳极上所开孔的直径（略大1mm），以此作为在阳极内封装传感器时再次灌入环氧树脂时的支撑台阶，从而保证当传感器置于阳极内部时仍是两段互相密封的空间。最后用糯米纸浆（可溶于水）填充整个传感器，以保证两段金属丝不会因变形而相互接触。

传感原理：将传感器置于铝阳极内部时，传感器下端是两条裸露的金属丝，阳极正常工作是两条裸露的金属丝处于空气中，此时两者之间的电位趋于无穷大，随着阳极的溶解，我们设置当阳极溶解50%时，露出传感器下端，此时海水使两条金属丝导通，此时两者之间产生电位差（及铁与锌的电位差，约为0.5v-1.0v左右），此时监测系统检测到电位差的变化，可提示阳极已消耗50%，随着时间的推移，钢丝外面的锌镀层不断消耗，电位差也逐渐减小。由于传感器内有环氧腻子进行封堵，当阳极消耗至50%时，海水并不能进入阳极上部，随着阳极的进一步溶解，我们设置当阳极溶解消耗70%时，海水可以进入传感器上部即带有锌镀层的部位，此时两者之间的电位差再次恢复为铁与锌的电位差，此时监测系统再次检测到电位差的变化，可提示阳极已消耗80%，并提示需要更换阳极。

1.2、适用于铁阳极或锌塞的传感器

如附图3所示，铁阳极或锌塞传感器结构：传感器由两个耐蚀金属触发单元组成，两金属触发单元端部的两个金属触点分别焊接在信号传输线两条线上，利用环氧树脂将信号传输线和金属触点封装在一起，使之仅露出两个金属触点，金属触点外有水溶性绝缘材质（如水溶性明胶、糯米纸浆等）包覆，该传感器直径约为3-5mm。该传感器安装在具有金属套管的金属端盖上（可用胶粘），信号传输线通过金属端盖中央的开孔引出，同时对开口做好密封处理（保证可以耐一定压力）。

针对锌塞，金属套管内外都车有螺纹，内部螺纹用于拧装锌塞，外部螺纹用于将锌塞安装在被保护部件上；针对铁阳极，只需在套管外部车有螺纹，用于将其拧装在铁阳极上。

传感原理：通过阳极临界寿命的界定，在阳极内部打适当深度的孔用于放置该传感器，当阳极溶解消耗至该孔洞时，海水进入溶解糯米纸浆后使传感器触点导通，使之发出信号，该信号通过布置的线路传输到腐蚀在线监测系统上，以提示船员对其进行及时更换。

2、阳极上传感器的加装方式

利用机床在阳极上进行开孔，传感器布放位置要根据阳极拟设置的临界位置确定，开孔直径传感器大小决定，开孔深度由阳极报警的临界值确定。

2.1锌塞

如附图4所示，用钻头在锌塞上端打孔，在锌塞上端车上螺纹后拧装在带有传感器的金属端盖内，保证传感器置于锌塞所打孔内，然后用环氧树脂或环氧腻子在金属套管和锌塞连接处进行封装，以保证其水密性。

2.2铁阳极

如附图5、6所示，铁阳极由管式铁阳极芯、外套管两部分构成。管式铁阳极芯作为牺牲阳极，保护与之相连的海水管路。管式铁阳极芯镶嵌在外套管内部，外套管通过法兰与海水管路相连接。铁阳极传感器通过螺栓拧在外套管上，管式铁阳极芯外表面有若干条圆环状沟槽，各圆环状沟槽通过一垂直于他们的连接沟槽向贯通，传感器通过安装孔拧在这一连接沟槽上方，当铁阳极腐蚀溶解并消耗到铜合金套筒壁时，将触发传感器。

3、中控系统设计方案

1）系统控制软件可多语言选择；

2）信号传输为485通讯，信号来源为0~1v的电位值或电路开关信号；

3）每套控制软件可监测50个信号，即50个阳极（可区分铝阳极和其他阳极）；

4）将50个信号按照各自所对应阳极的位置划分相应的区域，在屏幕上通过船舶示意图显示出来，每一屏显示一个区域，并与相应文字提示；

5）所监测每个信号都可以在软件面板上独立显示，并且点击各信号可以查询该信号所代表阳极的详细信息及位置；

6）对于铝阳极，当阳极消耗50%时，与之相对应的窗口弹出提示“已消耗50%”，当消耗80%时，与之相对应的窗口弹出提示“请及时更换！”；

7）对于其他阳极，检测到信号时，与之相对应的窗口弹出提示“请及时更换！”；

8）当更换新阳极后，软件的每个控制部分应具备复位功能。

4、试验例

如附图7所示，本试验例以保护铜镍合金海水管路系统为例，将本发明的腐蚀防护监测系统安装在海水管路系统中，本试验例选用的防腐阳极为锌塞和铝阳极块，其中锌塞加装在铜管路内，铝阳极直接置于海水中。通过一定时间的加速试验，当锌塞和铝阳极消耗至临界值时，腐蚀防护监测系统监测到报警信号，并发出及时进行更换的提醒。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。