一种船用外加电流阴极保护立体阳极装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种船用外加电流阴极保护立体阳极装置，其特征在于，包括阳极床、水密罩和水密罩法兰，水密罩的一端密封连接水密罩法兰，另一端密封连接阳极床，阳极床内设有阳极座和接线柱，阳极座中设有阳极，接线柱的一端连接阳极，另一端从阳极床中露出并设于水密罩中，阳极与接线柱构成阳极系统，所述的阳极系统与阳极床之间设有电绝缘结构和密封结构，水密罩的侧壁密封连接电缆穿线管接口法兰接管。所述的阳极为立体结构。本发明采用立体结构阳极体设计，在特定的工作尺寸范围内，有效增大了阳极系统的工作面积，并减小了阳极系统的安装尺寸，大大提高了阳极系统的空间效率。
【专利说明】—种船用外加电流阴极保护立体阳极装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种船用外加电流阴极保护(ICCP)立体阳极装置。
【背景技术】
[0002]海洋环境中的船体和钢结构，在海水介质中存在严重的电化学腐蚀，需要采取一定的腐蚀防护措施。涂料防护技术使用涂料在被保护构件表面成膜，起到腐蚀防护的作用，是腐蚀防护的有效方法，被应用广泛。但由于受到成膜涂料自身的完整性影响，比如涂装缺陷，碰撞破损，老化，涂层毛细孔渗透等，仍然存在着一定的腐蚀影响，危及船体，钢结构等的安全，且影响到后续的维护成本。因此，需要采取进一步的附加保护措施。常见的防护措施包括牺牲阳极和外加电流阴极保护(ICCP)等方法。
[0003]牺牲阳极方法，属于一种电化学保护方法，是采用在钢板表面安装比被保护结构金属活性更高的金属阳极，在高活性金属阳极与被保护钢板之间主动形成原电池结构，高活性金属构件自然成为原电池的阳极端，被保护件作为阴极端，以牺牲消耗阳极的方式对被保护件起到保护作用。该种阳极随时间消耗，定期人工更换被消耗的阳极构件，起到持续的防护目的。该方法的缺点是施工工程量大，构件重量增加了被保护件的整体负荷，且增加了船舶水下阻力，影响船舶的动力消耗，还存在阳极构件脱落，水下维护困难，初次安装和维护成本高的缺点。
[0004]外加电流阴极保护(ICCP)，同属于电化学保护方法，通过在被保护构件的水下部分安装不溶性阳极，并以被保护钢板或钢构件作为阴极，在阳极和阴极间施加直流电流，并通过自动调节施加电流的大小控制被保护件的化学电位，起到被保护件腐蚀防护的目的。具有寿命长，安装简单，重量轻，对被保护件影响小，维护成本低，使用管理方便，安全可靠等优点，得到广泛应用。ICCP系统的基本构成包括:不溶性阳极系统，参比电极，电源系统，电缆等。不溶性阳极系统用于电流输出；参比电极用于被保护钢构件表面的化学电位的实时检测；电源系统用于为不溶性阳极提供并自动调节和控制电流输出，并通过电缆将电源系统的电流输送到不溶性阳极。电源系统按照系统设定的控制电位，自动调节输出电流大小，对被保护钢构件表面的电位进行跟踪和控制。不溶性阳极系统，是外加电流阴极保护(ICCP)系统的关键部件，通常采用金属钛作为基材，并在基材表面镀复稀有贵金属或贵金属氧化物，形成电极体。作为关键部件，ICCP阳极需要具备高电流输出能力，电极体尺寸小，质量轻，性能稳定，使用寿命长，结构可靠，安装简便的特点。如图1所示，现有的ICCP阳极系统，其结构由阳极座1，阳极体2，内/外密封环3，绝缘套4，接线柱5，水密填料函6，固定螺栓7、垫片螺母8，外密封垫9，船体钢板10，压紧垫片11，压紧螺母12，绝缘垫片13，水密罩14，金属垫片15，定位螺母16，电缆接线环17，水密罩法兰18，水密罩法兰螺栓19，电缆穿线管连接法兰20和接线电缆21等组成。采用在硬质刚性板状玻璃纤维增强塑料材料的阳极座I上复合不溶性条状或圆形平面结构的阳极体2，形成ICCP阳极系统，并通过绝缘套4封装的接线柱5保证阳极体与被保护结构件的绝缘，通过相应的内/外密封环3以及外密封垫9形成密封结构，而安装在被保护体钢板的工作平面上。其缺点是:1)平面结构阳极体，在额定的电流密度条件下的平面结构尺寸偏大，阳极系统尺寸偏大；2)过大的安装尺寸以及刚性结构，尤其是在船体弧形曲面部位，不利于阳极系统的安装，并对系统安装的可靠性造成影响；3)外平面阳极系统的安装，增加了水的流动组力；4)被保护体外平面阳极系统的安装，容易造成阳极系统的碰撞损坏；5)刚性阳极座与船体钢板平面间采用平面法兰形式的密封形式，较大法兰结构体尺寸受船体钢板平面度的影响，容易产生阳极座结构平面变形，造成结构渗漏隐患；6)为避免碰撞损坏的不利影响，常采取嵌入式的安装方式，即是在船体钢板上设置相应的嵌入式结构阳极系统安装床，床内留取足够的阳极系统的安装深度，保证安装后的阳极系统外结构面不超出船体钢板外平面，从而将阳极系统嵌入到船体钢板外平面之内。嵌入式安装方式，能有效避免阳极系统的碰撞损坏，也有利于减少水流阻力。一方面为保证阳极床的安装，需要在被保护体钢板平面上开足够大小的安装孔，保证阳极床的正常焊接；另一方面，为保证结构安全，阳极床的安装开孔在各个方向上的尺寸应尽可能小；因此，大尺寸规格嵌入式结构的阳极系统的使用因此受到一定限制。7)阳极系统采用硬质板状玻璃纤维增强塑料体阳极座，成型困难，加工成本高；8)阳极系统阳极座与阳极体之间采用环氧树脂浇铸粘合，容易产生贴合缺陷，引起系统渗漏；9)多道独立密封结构，增加了渗漏风险；10)安装后的阳极系统密封测试困难:安装后的阳极系统，必须进行可靠的密封性测试，以确保船舶的运行安全。现有ICCP阳极系统，自身没有简便的密封性测试结构，通常在完成安装后，需要由施工单位按照阳极系统的实际尺寸，特别制作密封测试箱，进行密封性检测，费工费事，往往因为受施工进度影响，被施工方省却，留下安全隐患。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服上述缺点，提供一种船用外加电流阴极保护立体阳极装置。
[0006]为了达到上述目的，本发明提供了一种船用外加电流阴极保护立体阳极装置，其特征在于，包括阳极床、水密罩和水密罩法兰，水密罩的一端密封连接水密罩法兰，另一端密封连接阳极床，阳极床内设有阳极座和接线柱，阳极座中设有阳极，接线柱的一端连接阳极，另一端从阳极床中露出并设于水密罩中，阳极与接线柱构成阳极系统，所述的阳极系统与阳极床之间设有电绝缘结构和密封结构，水密罩的侧壁密封连接电缆穿线管接口法兰接管。
[0007]优选地，所述的阳极为立体结构，包括基体板以及垂直结合在基体板上的多组立体板。
[0008]优选地，所述的阳极座由橡胶制成。
[0009]优选地，所述的阳极系统与阳极床之间的电绝缘结构包括阳极座以及设于接线柱与阳极床之间的绝缘子和绝缘环。
[0010]优选地，所述的阳极系统与阳极床之间的密封结构包括阳极座和设于阳极系统与阳极床之间的电绝缘结构与阳极床之间的密封圈。
[0011]优选地，所述的水密罩的侧壁通过嵌在水密罩侧壁上的连接管密封连接电缆穿线管接口法兰接管，所述的连接管一端通过螺纹连接电缆穿线管接口法兰接管，另一端通过螺纹连接电缆填料函螺母，电缆穿线管接口法兰接管与电缆填料函螺母之间设有电缆密封填料环。
[0012]优选地，所述的阳极床通过压力测试板紧固螺栓连接压力测试盖板，压力测试盖板与阳极床之间设有压力测试密封圈，压力测试盖板上设有压力测试管路接口。
[0013]优选地，所述的阳极床固定连接船体钢板。
[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0015]1、为满足阳极系统安装开孔最小化的目的，本发明采用立体结构阳极体设计，在特定的工作尺寸范围内，有效增大了阳极系统的工作面积，并减小了阳极系统的安装尺寸，大大提高了阳极系统的空间效率；阳极系统尺寸的有效减小，有效改善了大尺寸法兰安装面的安全性，降低了法兰密封面的渗漏风险；
[0016]2、为避免硬质刚性材料阳极座安装时的贴合结构面的弧面条件适应性和法兰面的密封渗漏，本发明采用具有一定形变能力和回弹能力的橡胶柔性材料作为阳极座，改善了阳极系统安装面于被保护系统安装平面之间的平面贴合，改善了安装条件，增强了安装的适应性，同时降低了安装不利可能造成的渗漏风险；
[0017]3、本发明具有更完善的内部密封结构，有效提高了阳极系统的运行安全；
[0018]4、本发明的接线引入装置的密封设计，排除了舱内通过水密罩和电缆接线可能产生的外部渗漏的风险；
[0019]5、本发明采用可更换的电缆引线接口结构设计，适应多种环境的安装条件，方便现场安装的实施；当系统水密罩安装在水下环境中时，采用法兰结构与电缆穿线管进行连接，保证水密安全；当系统水密罩安装在非水下环境时，直接采用螺纹连接的电缆填料函进行密封，方便现场施工，节约施工费用，提高施工效率；
[0020]6、本发明具有密封性测试结构件，为安装后的现场密封检测提供了简便可行的措施，节省了检测设施费用和测试耗时。
[0021]7、本发明的阳极系统同时适用于嵌入式安装和非嵌入式安装条件。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为现有的ICCP阳极系统结构示意图；
图2为本发明的船用外加电流阴极保护立体阳极装置结构示意图。
图3为本发明的阳极结构示意图。
[0023]
【具体实施方式】
[0024]为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并作详细说明如下。
[0025]实施例
[0026] 如图2所示，本发明的船用外加电流阴极保护立体阳极装置包括阳极床103、水密罩109和水密罩法兰110，水密罩109的一端密封连接水密罩法兰110，另一端密封连接阳极床103，阳极床103内设有阳极座102和接线柱107，所述的阳极座102由橡胶制成。阳极座102中设有阳极101，接线柱107的一端连接阳极101，另一端从阳极床103中露出并设于水密罩109中，阳极101与接线柱107构成阳极系统，所述的阳极系统与阳极床103之间设有电绝缘结构和密封结构，所述的阳极系统与阳极床103之间的电绝缘结构包括阳极座102以及设于接线柱107与阳极床103之间的绝缘子104和绝缘环105，绝缘环105位于阳极床103的接线柱出口，。所述的阳极系统与阳极床103之间的密封结构包括阳极座102和设于阳极系统与阳极床103之间的电绝缘结构与阳极床103之间的密封圈105。所述的水密罩109的侧壁通过嵌在水密罩109侧壁上的连接管密封连接电缆穿线管接口法兰111接管，所述的连接管一端通过螺纹连接电缆穿线管接口法兰111接管，另一端通过螺纹连接电缆填料函螺母113，电缆穿线管接口法兰111接管与电缆填料函螺母113之间设有电缆密封填料环112。所述的阳极床103通过压力测试板紧固螺栓116连接压力测试盖板114，压力测试盖板114与阳极床103之间设有压力测试密封圈115，压力测试盖板114上设有压力测试管路接口 117。所述的阳极床103嵌入船体钢板并固定连接船体钢板118。
[0027]如图3所示，所述的阳极101为立体结构，如图3，包括基体板201以及垂直结合在基体板201上的多组立体板202。通过控制立体板的尺寸和分布密度，实现立体阳极工作面积的调整。立体阳极嵌入阳极座3内，构成阳极系统。
[0028]使用时，将外部电缆引入电缆穿线管接口法兰111接管并与接线柱107连接，在阳极与船体钢板118之间施加电流以保护船体钢板118。由水密罩109和水密罩法兰110、阳极床103与船体钢板118形成的密闭结构对阳极系统进行保护，并防止可能发生的外部渗漏对船舶舱内带来的风险，也防止舱内的液体进入密闭腔室之内；与水密罩109采取螺纹连接的电缆穿线管接口法兰111接管，作为外部电缆的引入接口，既可以完成密封结构的电缆穿入，适用于水下环境，也可以方便用户根据使用条件更换为同螺纹规格的标准电缆填料函，实现快速电联引入；同时通过电缆填料函螺母113压紧电缆填料函螺母113对电缆进行密封处理，防止液体渗漏；通过附加的压力测试盖板114由压力测试板紧固螺栓116紧固，并由压力测试密封圈115形成阳极体外部区域的密封结构，并通过压力测试管路接口 117接入密封测试液体，可满足装配阶段或现场施工阶段的系统密封性检测；现场安装的系统，在完成密封性测试后，将附加的测试件拆除，并储存以备后用。
【权利要求】
1.一种船用外加电流阴极保护立体阳极装置，其特征在于，包括阳极床(103)、水密罩(109)和水密罩法兰(110)，水密罩(109)的一端密封连接水密罩法兰(110)，另一端密封连接阳极床(103)，阳极床(103)内设有阳极座(102)和接线柱(107)，阳极座(102)中设有阳极(101)，接线柱(107)的一端连接阳极(101)，另一端从阳极床(103)中露出并设于水密罩(109)中，阳极(101)与接线柱(107)构成阳极系统，所述的阳极系统与阳极床(103)之间设有电绝缘结构和密封结构，水密罩(109)的侧壁密封连接电缆穿线管接口法兰(111)接管。
2.如权利要求1所述的船用外加电流阴极保护立体阳极装置，其特征在于，所述的阳极(101)为立体结构，包括基体板(201)以及垂直结合在基体板(201)上的多组立体板(202)。
3.如权利要求1所述的船用外加电流阴极保护立体阳极装置，其特征在于，所述的阳极座(102)由橡胶制成。
4.如权利要求1所述的船用外加电流阴极保护立体阳极装置，其特征在于，所述的阳极系统与阳极床(103)之间的电绝缘结构包括阳极座(102)以及设于接线柱(107)与阳极床(103)之间的绝缘子(104)和绝缘环(105)。
5.如权利要求1所述的船用外加电流阴极保护立体阳极装置，其特征在于，所述的阳极系统与阳极床(103)之间的密封结构包括阳极座(102)和设于阳极系统与阳极床(103)之间的电绝缘结构与阳极床(103)之间的密封圈(105)。
6.如权利要求1所述的船用外加电流阴极保护立体阳极装置，其特征在于，所述的水密罩(109)的侧壁通过嵌在水密罩(109)侧壁上的连接管密封连接电缆穿线管接口法兰(111)接管，所述的连接管一端通过螺纹连接电缆穿线管接口法兰(111)接管，另一端通过螺纹连接电缆填料函螺母(113)，电缆穿线管接口法兰(111)接管与电缆填料函螺母(113)之间设有电缆密封填料环(112)。
7.如权利要求1所述的船用外加电流阴极保护立体阳极装置，其特征在于，所述的阳极床(103)通过压力测试板紧固螺栓(116)连接压力测试盖板(114)，压力测试盖板(114)与阳极床(103)之间设有压力测试密封圈(115)，压力测试盖板(114)上设有压力测试管路接口 (117) ο
8.如权利要求1所述的船用外加电流阴极保护立体阳极装置，其特征在于，所述的阳极床(103)固定连接船体钢板(118)。
【文档编号】C23F13/10GK104178769SQ201410337125
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】计明, 曾晓燕, 葛跃生, 蒋文辉 申请人:上海船研环保技术有限公司