利用雨水导电的外加电流保护缆索防腐蚀装置及方法与流程

本发明主要涉及大跨桥梁施工与维护领域，尤其涉及一种利用雨水导电的外加电流保护缆索防腐蚀装置及方法。

背景技术：

社会快速发展，大跨桥梁作为现代交通的重要组成部分发挥着越来越重要的作用。悬索桥、斜拉桥和吊杆拱桥等索桥在大跨桥梁中占有相当大的比例，是跨越大江、海峡桥梁项目主要的桥型，有时甚至是唯一合理的桥型。桥梁缆索作为悬索桥或斜拉桥上的主要承重构件，其可靠性、耐久性直接关系到桥梁整体的结构安全。例如现有桥梁吊索的设计使用年限为20年，而吊索的实际使用年限则很少超过20年；与桥梁的设计使用年限100年相差甚远。桥梁缆索损坏的根本原因主要是应力腐蚀与腐蚀疲劳。从桥梁缆索失效的机制来看，主要是由于大气雨水腐蚀和外界荷载的共同作用引起的，即应力腐蚀、腐蚀疲劳耦合作用下引起的损坏，成为整个缆索的薄弱环节，严重时将影响桥梁承载力。由于腐蚀是偶然性的，应力腐蚀、腐蚀疲劳的耦合作用引起的缆索承载能力的损失通过分析的方法很难确定，因此造成对于桥梁缆索使用寿命预测不准确。而缆索护套开裂、破损部位往往腐蚀最为严重，护套一旦失效，缆索钢丝便会遭到不同程度的腐蚀破坏，严重的甚至导致断丝、断索等情况产生，直接影响桥梁的结构安全性。降雨天气时，由于大气中的雨水和氧气的共同作用，此种现象更为严重，造成较大的经济损失。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种利用雨水导电的外加电流保护缆索防腐蚀方法，能够增强在降雨天气对桥梁缆索腐蚀的抑制，减轻腐蚀对桥梁缆索使用寿命的影响，可以大幅提高目前缆索的使用寿命，同时在未降雨时系统处于断路状态，没有电流通过节约电能。

本发明采用的技术方案为：一种利用雨水导电的外加电流保护缆索防腐蚀装置，包括缆索和安装在缆索外侧绝缘护套上的辅助阳极；所述的缆索的端部上设有阴极接入点和外加电流保护装置；所述的外加电流保护装置包括参比电极、直流电源和恒电位仪，所述的参比电极安装在缆索外侧的绝缘护套上并与缆索绝缘；所述的直流电源的一端通过恒电位仪与辅助阳极连接，另一端通过恒电位仪连接在阴极接入点上。

进一步，所述的阴极接入点设置在与辅助阳极相对的缆索端部。

进一步，所述的辅助阳极是由混合氧化物、硅铁或铅材料制成。

进一步，所述的参比电极由硫酸亚汞电极或甘汞电极制成。

本发明还公开了一种利用雨水导电的外加电流保护缆索防腐蚀方法，该方法包括以下步骤：

第一步，根据缆索护套的开裂破损状况在缆索上选择几点，在点位上设置辅助阳极，辅助阳极与缆索绝缘设置；

第二步，在缆索上合适位置设置阴极接入点；

第三步，在缆索护套的损坏位置选择一点或几点，在点位处设置参比电极；

第四步，在缆索底部选择合适位置设置恒电位仪；

第五步，将恒电位仪与辅助阳极、阴极接入点、参比电极用电线连接；

第六步，当有降雨时，降雨雨水作为电解质溶液连通辅助阳极与缆索，使之形成导电回路，使缆索产生阴极极化，抑制缆索锈蚀。

本发明产生的有益效果是：本发明利用降雨雨水形成导电回路，该导电回路在缆索破损部位的缆索上产生了阴极极化，增强了对桥梁缆索腐蚀的抑制，同时未降雨时没有电流通过，节约电能，减轻腐蚀对缆索使用寿命的影响，可以大幅提高目前缆索的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例的用于缆索的防腐蚀的外加电流保护装置的构造示意图；

图2是本发明实施例的缆索结构横断面示意图；

图3是本发明实施例的缆索结构纵断面示意图；

图4是本发明实施例的用于缆索的防腐蚀的外加电流保护装置的连接结构图。

图中：1、缆索，2、绝缘护套，3、辅助阳极，4、阴极接入点，5、直流电源，6、护套破损部位，7、参比电极，8、恒电位仪，9、电压表，10、雨水。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种利用雨水导电的外加电流保护缆索防腐蚀装置，包括缆索1和包覆在缆索1外侧的绝缘护套2，如图2所示。在绝缘护套2上均匀分布有多块辅助阳极3，在缆索1上设置阴极接入点4，所述的辅助阳极3根据缆索绝缘护套2的开裂破损情况、缆索的尺寸、缆索的锈蚀状况、辅助阳极的型号等实际情况进行布置。参比电极7设置在缆索的绝缘护套2外侧并与其接触，保证其在无雨水时与缆索1绝缘。

如图1所示，本发明中的直流电源5用于提供持续、稳定电压或电流，直流电源5的一端通过恒电位仪8分别与所述多个辅助阳极3相连接，其相对的另一端通过恒电位仪8连接在所述阴极接入点4上。其中恒电位仪8的正极连接辅助阳极3，恒电位仪8的负极连接阴极接入点4。在缆索1上连接有电压表9，电压表9在降雨天气可以实时的监测参比电极处缆索的电位，对比监测到的电位指与保护标准的电位值，控制恒电位仪的输出电压使缆索处于被保护状态。恒电位仪8的输出电流、输出电压可以根据使用条件、被保护缆索结构所需的电流和保护系统回路的电阻进行计算确定。

如图3所示，辅助阳极3布置在绝缘护套2的外侧，在外接直流电源5的作用下，为辅助阳极3提供电子，同时，通过降雨雨水10导电，与缆索1的阴极接入点4间形成导电回路，使缆索1上的阴极接入点4发生阴极极化，从而起到抑制锈蚀的作用。辅助阳极3可以采用铂片、镀铂钛、铸铁、石墨或铅银合金等。辅助阳极3具有电化学惰性，阳极极化率低，损耗少等特性。

当降雨时，由于直流电源5可通过恒电位仪8对缆索1暴露在大气中的部分和辅助阳极3施加一定的直流电流，辅助阳极3的表面将发生电化学反应，使其能够不断的向缆索1的阴极接入点4提供电子，从而使缆索1产生阴极极化。当缆索1的阴极接入点4的电位负于某一点位值时，腐蚀的阳极溶解过程就会受到抑制，进而实现对桥梁缆索锈蚀的抑制，可以大幅提高目前缆索的使用寿命，去除了降雨天气下锈蚀对缆索使用寿命的影响，当没有降雨时，系统处于断路状态，电路中没有电流通过节约电能，经济效益和社会效益显著。

本发明在具体实施时，可以同时对多个缆索1实施保护，图1中的恒电位仪可以并联多根缆索1，对其施加外加电流保护。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一部分实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料、数量或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料、数量或者特点可以在任何的一个或者多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。