一种新型牺牲阳极及其施工方法与流程

本发明涉及牺牲阳极领域，具体地说，是一种适用于泥泞、沼泽地区的新型牺牲阳极及其施工方法。

背景技术：

金属腐蚀按腐蚀环境可分为大气腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀和化学介质腐蚀，按机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，所述电化学腐蚀是金属与电解质发生电化学反应，在反应过程中，金属被氧化至高价态，而存在于电解质中的其他反应物，电子的受体被还原成较低的价态，金属失去电子氧化的过程就是电化学腐蚀。电化学腐蚀过程伴随着电流的流动，金属腐蚀缩短了金属管道的使用寿命，降低了金属管道的输送能力，对钢筋混凝土的结构破坏也较为严重。牺牲阳极是借助阳极与被保护金属之间有较大电位差从而产生电流来达到阴极极化的目的，通过牺牲阳极与金属管构成回路，由阳极与钢管之间的电位差作为驱动力通过阳极材料溶解提供电流使钢管极化至保护电位而达到保护。

常用的牺牲阳极为长方体结构，水平或竖直地间隔埋入金属管附近，电缆焊接于牺牲阳极，施工方式较为复杂，一般需要袋装阳极制作、阳极床定位、阳极床开挖、阳极埋设以及阳极浇水浸透饱和、阳极通电点处理与焊接，其中袋装阳极制作是将干净的阳极块放入填报料中防止污染，在埋设点挖好阳极坑和电缆坑，再将袋装阳极块放入阳极坑中，回填土前将阳极布袋埋好后，向阳极坑内灌水，使阳极填料吸满水后回土夯实。而当金属管铺设在泥泞或沼泽区域时，开挖的阳极床难以固定保持，需要打桩和表面敷设砂浆来固型，埋设好牺牲阳极后，再取出固定桩，而大型机械设备不仅难以在泥泞、沼泽区域施工，对于固定桩的打入和取出更加困难，不利于施工作业。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种新型牺牲阳极及其施工方法，其克服现有技术的不足，结构节凑，便于快速作业安装，简化施工步骤，适用于泥泞、沼泽地区。

本发明的另一目的在于提供一种新型牺牲阳极及其施工方法，其结构简单、适用性好，不需要复杂地机械制造步骤，降低生产成本，安装方便可靠，免去打桩和表面敷设砂浆，减少工程量，不需专业人员安装维护。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种新型牺牲阳极包括阳极部以及从所述阳极部轴向向下延伸的定位部，所述定位部设有尖端和支端，所述尖端位于所述定位部的下端，所述支端毗邻所述阳极部，所述尖端适于穿透泥地，得以使所述定位部自主进入泥地，使得所述阳极部自定位于泥地上。

根据本发明的一实施例，所述阳极部包括阳极体以及填料层，所述阳极体包覆于所述填料层内，所述阳极体由膨润土、石膏、硫酸钠以及成型剂组成，所述填料层的外围包覆有支撑材料。

根据本发明的一实施例，所述成型剂由硝酸钠、环氧树脂以及羧甲基纤维素组成，所述填料层的成分以质量百分数计为：40％～70％石膏、10％～30％膨润土、1％～10％工业硫酸钠、5％～20％羧甲基纤维素、0％～20％环氧树脂以及0％～10％硝酸钠。

根据本发明的一实施例，所述定位部包括支撑棒以及钻杆，所述支撑棒轴向贯穿所述阳极部，所述钻杆沿着所述支撑棒螺旋向下地渐缩延伸，所述支撑棒和所述钻杆的下端形成所述定位部的尖端，所述钻杆的上端形成所述支端。

根据本发明的一实施例，所述钻杆一体地螺旋连接于所述支撑棒。

根据本发明的一实施例，所述支端的曲壁宽度不大于所述阳极部的宽度。

根据本发明的一实施例，所述定位部进一步包括螺帽，所述支撑棒设有接合端，所述接合端位于所述支撑棒的上端，所述接合端突出于所述阳极部，所述螺帽固接于所述接合端。

根据本发明的一实施例，所述接合端设有焊接槽，所述焊接槽形成于所述接合端的上表面，所述焊接槽为弯曲结构，电缆得以弯曲地焊接于所述焊接槽中。

根据本发明的一实施例，所述新型牺牲阳极进一步包括外盖，所述外盖设有接合部，所述接合部面向所述接合端的焊接槽，所述外盖可分离地连接于所述焊接槽。

根据本发明的一实施例，所述焊接槽从内向外逐渐加深，所述接合部的突出高度适配于所述焊接槽的槽深，所述接合部设有内侧和外侧，所述外侧高于所述内侧。

根据本发明的一实施例，所述阳极体选自锌合金、镁合金、铝合金以及硅铁的一种或多种，所述支撑棒选自钢管、锌合金、镁合金、铝合金以及硅铁的一种或多种，所述钻杆选自钢材、锌合金、镁合金、铝合金以及硅铁的一种或多种。

根据本发明的一实施例，所述阳极体的电位低于所述定位部的电位，所述支撑棒为钢管材质，所述钻杆为钢材。

一种新型牺牲阳极的施工方法，其包括步骤：

S100在管道的下方或侧边选择定位点；

S200将新型牺牲阳极的尖端对准所述定位点，其中，所述新型牺牲阳极包括阳极部和定位部，所述尖端位于所述定位部的下端，所述阳极部包括阳极体和包覆于所述阳极体外表面的填料层；

S300施加作用力于所述新型牺牲阳极，使得所述定位部自主进入泥地中，使得所述阳极部自定位于泥地上；以及

S400焊接电缆于所述新型牺牲阳极上，再将泥地上的泥土覆盖于所述阳极部上，使得所述阳极部埋设于泥地内。

根据本发明的一实施例，所述步骤S300具体包括步骤：

S310施加转动力于所述定位部的接合端，所述接合端突出于所述阳极部，所述定位部包括支撑棒和钻杆，所述钻杆沿着所述支撑棒螺旋向下地渐缩延伸；以及

S320所述定位部自转地钻入所述泥地内，使得所述阳极部自定位于泥地上。

附图说明

图1是根据本发明的一优选实施例的新型牺牲阳极的立体结构图。

图2是根据本发明的上述优选实施例的新型牺牲阳极的正视图。

图3A是根据本发明的上述优选实施例的新型牺牲阳极的俯视图。

图3B是根据本发明的沿图3A的A-A线的剖视图。

图4A是根据本发明的上述优选实施例的立体结构图。

图4B是根据本发明的上述优选实施例的接合端的示意图。

图5A是根据本发明的上述优选实施例的外盖的结构示意图。

图5B是根据本发明的上述优选实施例的外盖的侧视图。

图6A是根据本发明的第一变形实施例的结构示意图。

图6B是根据本发明的第二变形实施例的结构示意图。

图7是根据本发明的第三变形实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图1至图7所示的是一种新型牺牲阳极1，所述新型牺牲阳极1包括阳极部10以及从所述阳极部10轴向向下延伸的定位部20，所述定位部20设有尖端201和支端202，所述尖端201位于所述定位部20的下端，所述支端202毗邻所述阳极部10，所述尖端201适于穿透泥地，得以使所述定位部20自主进入泥地，使得所述阳极部10自定位于泥地上。从而所述新型牺牲阳极1的结构节凑，便于快速作业安装，简化施工步骤，适用于泥泞、沼泽地区。

其中，自主进入泥地是指所述定位部20旋转钻入泥地或插入泥地或嵌入泥地，不需要挖设阳极坑，再在阳极坑中打桩和敷设砂浆，不需要这些外部固定的施工步骤，通过直接对所述新型牺牲阳极1自身进行旋转或下压得以使所述定位部20自定位于泥地中。

所述阳极部10包括阳极体11以及填料层12，所述阳极体11包覆于所述填料层12内，所述填料层12由膨润土、石膏、硫酸钠以及成型剂组成，通过所述成型剂得以使所述填料层12包覆在所述阳极体11的四周，不需要将牺牲阳极1进行松散的袋装阳极制作，所述阳极部10中的填料层12固设于所述阳极体11的四周，得以直接将所述新型牺牲阳极1取出安装于泥地，不需要在现场进行阳极袋装，以免阳极表面受到污染难以去除而影响使用性能。

其中，所述成型剂有助于提高电化学性能，所述成型剂由硝酸钠、环氧树脂以及羧甲基纤维素组成，硝酸钠有助于降低所述阳极部10周围环境的电阻率，增加阳极输出电流，使电流尽可能地均匀，环氧树脂有助于固化所述填料层12，同时起到活化表面，防止腐蚀产生的结壳，维持阳极输出电流稳定的作用，羧甲基纤维素得以对所述填料层12保水增稠，得以将石膏和膨润土粘结成型，附着于所述阳极体11的四周而不会脱落，同时，羧甲基纤维素遇水溶解得以软化所述填料层12，膨润土有较强的吸水性，有助于形成半透膜，阻止土壤中阴离子的流失。当所述新型牺牲阳极1安装于泥地时，所述填料层12遇水软化，得以降低周围泥地的电阻率，由于所述阳极部10本身带有所述填料层12，也就省去了袋装阳极的施工步骤，得以直接进行安装。

其中，所述填料层12的成分以质量百分数计为：40％～70％石膏、10％～30％膨润土、1％～10％工业硫酸钠、5％～20％羧甲基纤维素、0％～20％环氧树脂以及0％～10％硝酸钠。

优选地，所述填料层12的成分以质量百分数计为：55％石膏、15％膨润土、5％工业硫酸钠、10％羧甲基纤维素、10％环氧树脂以及5％硝酸钠。

其中，所述填料层12的外围包覆有支撑材料，如无纺布或编织布料。

其中，所述填料层12厚度一致、密实，所述填料层12的厚度大于2cm。

图1至图5B所示的是一种优选的新型牺牲阳极1，所述定位部20包括支撑棒21以及钻杆22，所述支撑棒21轴向贯穿所述阳极部10，所述钻杆22沿着所述支撑棒21螺旋向下地渐缩延伸，所述支撑棒21和所述钻杆22的下端形成所述定位部20的尖端201，所述钻杆22的上端形成所述支端202，所述钻杆22位于所述阳极部10的下方。从而，通过旋转所述新型牺牲阳极1，得以使所述定位部20的尖端201穿透泥土，使得所述定位部20快速钻入泥泞沼泽区域的泥地中，所述阳极部10自定位于泥地上，不需要取出木桩或所述定位部20，所述定位部20得以在泥地中随着所述牺牲阳极1腐蚀而消除。

所述钻杆22和所述支撑棒21的材质得以相同或不同，优选地，所述钻杆22一体地螺旋连接于所述支撑棒21，得以轴向增强扭矩结构。

其中，所述钻杆22设有倾角α和曲壁221，所述倾角α为所述曲壁221和水平线之间的夹角，所述倾角α为2～20°，优选地，所述倾角α为5～10°。根据不同的泥地硬度，得以制备不同倾角α的所述定位部20。

其中，所述曲壁221从所述支撑棒21向外的宽度逐渐向下减小，直至所述钻杆22的下端与所述支撑棒21的下端形成所述尖端201。

其中，所述支端202的曲壁221宽度不大于所述阳极部10的宽度，增加所述定位部20的抗拔力，同时有助于所述新型牺牲阳极1的安装和运输，也避免材质的浪费。

所述定位部20进一步包括螺帽23，所述支撑棒21设有接合端211，所述接合端211位于所述支撑棒21的上端，所述接合端211突出于所述阳极部10，所述螺帽23固接于所述接合端211，自转设备得以连接所述螺帽23，控制所述支撑棒21转动，连带所述钻杆22自转向下，自主地钻入泥地中。

其中，所述螺帽23为六角结构。

所述接合端211设有焊接槽212，所述焊接槽212形成于所述接合端211的上表面，所述焊接槽212为弯曲结构，电缆得以弯曲地焊接于所述焊接槽212中，防止电缆或焊点受力拽脱。

所述新型牺牲阳极1进一步包括外盖30，所述外盖30设有接合部31，所述接合部31面向所述接合端211的焊接槽212，所述外盖30可分离地连接于所述焊接槽212，当正常状态时，所述外盖30覆盖于所述接合端211，得以保持所述焊接槽212的洁净，有效防止所述焊接槽212受到污染，影响焊接效果，当所述定位部20自定位于泥地中时，需要进行电缆焊接，打开所述外盖30即可。

其中，所述焊接槽212从内向外逐渐加深，所述接合部31的突出高度适配于所述焊接槽212的槽深，所述接合部31设有内侧311和外侧312，所述外侧312高于所述内侧311。

其中，所述阳极体11选自锌合金、镁合金、铝合金以及硅铁的一种或多种，所述支撑棒21选自钢管、锌合金、镁合金、铝合金以及硅铁的一种或多种，所述钻杆22选自钢材、锌合金、镁合金、铝合金以及硅铁的一种或多种。优选地，所述阳极体11的电位低于所述定位部20的电位，所述新型牺牲阳极1通过浇铸而成，所述支撑棒21为钢管材质，所述钻杆22为钢材，电缆焊接于所述支撑棒21的上表面，所述支撑棒21的电位高于外周的所述阳极体11的电位，通过电缆所述阳极体11得以对外界相连的管道进行保护而避免管道腐蚀，所述定位部20也得以有效保持定位于泥地中，不会先于所述阳极体11而腐蚀殆尽，保持所述定位部20的稳定性和可靠性。

图6A所示的是所述新型牺牲阳极1A的第一种变形结构，所述定位部20A的尖端201A为矛型结构，通过向下的压力，所述定位部20A得以锚固于泥地中。

图6B所示的是所述新型牺牲阳极1B的第二种变形结构，所述定位部20B为尖平结构，所述定位部20B的侧面较为扁平，易于插入泥地中。

图7所示的所述新型牺牲阳极1C的第三种变形结构，所述定位部20C的上部为支端202C，所述定位部20C的下部的尖端201C，所述尖端201C的内径小于所述支端202C，所述尖端201C表面有螺纹结构，所述支端202C表面为叠加的串型结构，增加锚固抗拔力。

一种新型牺牲阳极1的施工方法，其包括步骤：

S100在管道的下方或侧边选择定位点；

S200将新型牺牲阳极1的尖端201对准所述定位点，其中，所述新型牺牲阳极1包括阳极部10和定位部20，所述尖端201位于所述定位部20的下端，所述阳极部10包括阳极体11和包覆于所述阳极体11外表面的填料层12；

S300施加作用力于所述新型牺牲阳极1，使得所述定位部20自主进入泥地中，使得所述阳极部10自定位于泥地上；以及

S400焊接电缆于所述新型牺牲阳极1上，再将泥地上的泥土覆盖于所述阳极部10上，使得所述阳极部10埋设于泥地内。

进一步地，所述步骤S300具体包括步骤：

S310施加转动力于所述定位部20的接合端211，所述接合端211突出于所述阳极部10，所述定位部20包括支撑棒21和钻杆22，所述钻杆22沿着所述支撑棒21螺旋向下地渐缩延伸；以及

S320所述定位部20自转地钻入所述泥地内，使得所述阳极部10自定位于泥地上。

进一步地，所述S400包括步骤S410：电缆弯曲地焊接于所述接合端211的焊接槽212内。

从而所述新型牺牲阳极1结构简单、适用性好，不需要复杂地机械制造步骤，降低生产成本，安装方便可靠，免去打桩和表面敷设砂浆，减少工程量，不需专业人员安装维护。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。