一种导轨式水下钢管桩电极探头及安装装置的制作方法

[0001]
本发明涉及一种导轨式水下钢管桩电极探头及安装装置，主要用于海上风电等海洋工程水下钢管桩结构腐蚀参数测试。


背景技术：

[0002]
钢材是目前海上风电、海洋平台、滨海码头等重大海工装备领域主要适用材料，而钢材在海水中的腐蚀问题始终是影响海工装备耐久性的核心问题。钢材受到潮位、温度、季节等各类环境因素影响，其腐蚀状态与防腐效果始终处于动态变化中。腐蚀电位、腐蚀电流、腐蚀阻抗等参数是作为判断实际工况下钢材腐蚀状态与防腐保护效果的最常用指标。目前针对腐蚀各参数多采用参比电极、阻抗测试片等测试探头，探头需要安装在水下指定位置，与钢管桩结构紧密固定，以防止冲刷浪涌等导致破坏。
[0003]
在实际工程中，因钢管桩打桩过程中强度与振动过大，在桩体上参比电极等探头结构难以直接安装，需要在桩体安装完毕后再行安装，目前安装方式多样，多采用水下焊接或水下紧固等方式人工潜水安装以保证使用效果。专利文献cn201710195283公开了“一种基于永磁吸盘吸附的海洋平台用锚链传感器固定夹具及其安装方法”采用水下机器人进行水下紧固工作，论文“上海长江大桥钢管桩外加电流阴极保护的实时监测系统设计研究”中水下探头采用水下焊接方式连接。其缺点是，采用人工、船机或其他施工设备成本投入大，不利于海上工程大规模安置腐蚀监测等探头，难以全面监控海上风电等钢结构的腐蚀情况，一旦发生突发腐蚀情况，例如阴极保护系统失效、涂料失效、环境酸性污染等情况，极大加剧了钢结构腐蚀风险，易导致经济与安全损失。


技术实现要素：

[0004]
本发明提供一种导轨式水下钢管桩电极探头及安装装置，以解决现有技术存在的上述问题。
[0005]
本发明的技术方案是：一种导轨式水下钢管桩电极探头及安装装置，包括电极探头、导轨和支架，导轨通过至少两根支架沿钢管桩的轴向固定在钢管桩的外侧；电极探头滑动安装在该导轨上，并固定在导轨的预设位置。
[0006]
本发明的优点是：检测探头能够检测不同深度环境的腐蚀参数，不仅可避免水下焊接或水下紧固安装，无需额外的施工专用船机，且可以随时取出更换，无需水下操作，大大节省了施工和维护成本。
附图说明
[0007]
图1是本发明第一实施例（采用管道形导轨）的整体结构示意图；图2是图1中电极探头的结构示意图；图3是本发明第一实施例安装在钢管桩上结构示意图；图4是本发明第二实施例的整体结构示意图；
图5是图4中导轨的结构示意图；图6是图5中导轨的横截面示意图；图7是图4中电极探头的结构示意图；图8是图7的仰视图；图9是本发明第二实施例安装在钢管桩上结构示意图。
[0008]
附图标记说明：1、支架，2、电缆，3、管道形导轨，4、管式探头，5、丝杆，6、内套管，61、凸缘，7、管式参比电极体，8、堵头，9、固定架，10、止向罩，11、电缆护管，12、紧固螺钉，13、凸型导轨，14、安装孔，15、托架，16、棒式参比电极体，17、支撑杆，18、固定架，19、导轨滑块，20、弧形面罩，21、u形箍，22、钢管桩（被保护体），23、横架，24、电缆水密函。
具体实施方式
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本发明一种导轨式水下钢管桩电极探头及安装装置，基本结构包括电极探头、导轨和支架1，导轨通过至少两根支架1沿钢管桩22的轴向固定在钢管桩22的外侧；电极探头滑动安装在该导轨上，并固定在导轨的预设位置。
[0010]
参见图1-图3，是本发明的第一实施例，所述的导轨为管道形导轨3，该管道形导轨3的顶端安装有连接在所述支架1上的可拆卸的固定架9，并通过紧固螺钉12将该管道形导轨3固定；在该管道形导轨3底部装有止向罩10。
[0011]
所述的电极探头为管式探头4，该管式探头4的整体结构包括内套管6、管式参比电极体7和堵头8，在该内套管6的顶端和底端分别设有设有凸缘61（二者为一体结构）和堵头8，在该凸缘61与堵头8之间的内套管6的外侧套装有灌管状的管式参比电极体7，该参比电极体7的电缆2从凸缘61的电缆水密函6引出；该内套管6的中心孔与所述的管道形导轨3滑动配合。
[0012]
所述堵头8的底端为下突出的圆锥台；所述的止向罩10上面设有与该堵头8的底端形状相配合的圆锥台凹槽，在该凹槽内侧镶嵌有橡胶垫片。该管式探头4的顶部通过紧固装置与所述的固定架9连接。所述内套管6（包括凸缘61）和堵头8可为pvc、玻璃钢等非金属耐海水材质，采用环氧砂浆填充密封。止向罩10的直径大于堵头8的直径。
[0013]
所述的紧固装置包括多段丝杆5，每段丝杆5的顶部和底部设有螺纹，并通过设有内螺纹的螺纹管相互连接；最上端的一段丝杆5顶端与所述的固定架9固定。
[0014]
所述的电缆2与丝杆5通过扎带紧密绑扎，防止电缆晃动；在该电缆2上套有电缆护管11。
[0015]
参见图4-图9，是本发明的第二实施例，所述的导轨为凸型导轨13，在该凸型导轨13的底端安装有托架15。
[0016]
所述的电极探头为弧形探头，包括棒式参比电极体16、支撑杆17、固定架18、导轨滑块19和弧形面罩20，导轨滑块19固定在固定架18内，在该导轨滑块19的底面设有与所述的凸型导轨13的突出部滑动配合的凹槽；固定架18的左右两侧各通过支撑杆17与弧形面罩20左右两边的内侧连接；在该固定架18上装有棒式参比电极体16。弧形面罩20用于保护参比电极。
[0017]
所述的棒式参比电极体16设有两个，分别通过两根u形箍21固定在两根板状的横架23上，该横架23的一端连接在该固定架18的一侧。
[0018]
所述的导轨滑块13的突出部为圆柱形，在该导轨滑块13的两边设有用于与钢管桩22固定的安装孔14；所述的导轨滑块19采用石墨制成。
[0019]
本发明的应用方法：实施例1的管道型检测装置适用于5m內的浅水环境。其安装方法是：在钢管桩22打桩之前，将装有管道形导轨3的支架1预先焊接在钢管桩22上，在钢管桩22打桩完毕后，在钢管桩22的顶端平台或爬梯将管式探头4套在管道形导轨3上，管式探头4进入导轨底部后，利用紧固装置固定丝杆5令整体结构紧固，防止管式探头4晃动。电缆2通过电缆护管11连接到操作平台，即可使用。
[0020]
所述管道形导轨3一般为钢质管道，通过固定支架1安装于钢管桩22上，顶部至可操作爬梯位置。所述固定支架焊接在钢桩上，上部的固定架9可拆卸，通过法兰固定在支架1上，下部的支架1固定。
[0021]
所述管式探头4主要用于测量钢管桩22的腐蚀电位，管式探头4也可搭载其它腐蚀探头用于测量其它的腐蚀参数。
[0022]
所述的参比电极体7可为选自高纯锌或银/卤化银中的至少一种，也可以为同种材料或异种材料。
[0023]
所述的电缆2为耐海水电缆，用于传输检测信号。所述的电缆护管11为钢制管道。
[0024]
第二实施例的弧形探头适用于5m以上的深水环境。在钢管桩22打桩之前，将凸型导轨13预先通过焊接或螺栓（穿过安装孔14）紧固方式安装在钢管桩22上，在钢管桩22打桩完毕后，在钢管桩22的顶端平台或爬梯放入弧形的电极探头，弧形电极探头进入导轨底部后，即可使用。探头的电缆2通过电缆护管11连接到操作平台，即可使用。
[0025]
所述凸型导轨13可以为直线型，分多个分段相互对接，亦可以仅一根贯通的导轨。凸型导轨13也可以设置为曲线型，可以是一个贯通导轨。凸型导轨13的末端配固定托架15，托架15由于拖住电极探头的底部，两者紧密配合。
[0026]
所述的弧形探头主要用于测量钢桩的腐蚀电位，弧形探头也可搭载多个其它腐蚀探头用于测量其它的腐蚀参数。