一种用于海洋工程钢制基础防腐的牺牲阳极装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于海洋工程钢制基础防腐的牺牲阳极装置，适用于海洋工程结构技术领域。

背景技术：

随着海上风力发电、海上采油作业等行业的迅速发展，海洋工程的结构安全性受到了越来越多的重视。钢结构因自重轻、施工快等优点在海洋工程中得到了广泛应用，但海上钢质基础结构长期处在极度严酷的海洋环境中，因此，必须采用切实可行的防腐措施。海洋工程中常用的钢结构防腐措施有覆盖层保护和阴极保护，阴极保护分为牺牲阳极阴极保护法和外加电流阴极保护法。牺牲阳极方式因其结构简单、技术成熟、稳定性高等优点，成为目前国内在役海上风电场、海上采油平台的主要防腐措施。使用时，将牺牲阳极固定在钢制桩基础上，通过钢制桩基础、牺牲阳极、海水三者之间的电化学反应达到保护钢制桩基础的目的。

如果在陆上打桩前将牺牲阳极简单固定安装在桩基础上，牺牲阳极块难以承受巨大打桩冲击能量，打桩过程中牺牲阳极块会脱落、断裂。当前国内通常做法是在钢制桩沉桩完成后再派潜水员水下焊接牺牲阳极块，但对于离岸较远、水深较深或涌浪较大的外海，水下焊接存在较大的危险；且受限于潜水员身理，一般难以焊接水下25m以深处的牺牲阳极块。因此，水下25m以深处的钢制桩基础难以被牺牲阳极有效保护。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种结构简单、安装方便、成本较低的用于海洋工程钢制基础防腐的牺牲阳极装置，以减少打桩冲击能量对牺牲阳极的影响，确保牺牲阳极的完整性和良好的工作性能。

本实用新型所采用的技术方案是：一种用于海洋工程钢制基础防腐的牺牲阳极装置，其特征在于：具有焊接于钢制基础上的上支撑架和下支撑架，以及设置于上支撑架和下支撑架之间的牺牲阳极，牺牲阳极含有铁芯；

所述牺牲阳极上端与上支撑架之间、牺牲阳极下端与下支撑架之间均设有减震橡胶；

所述铁芯上端依次穿过减震橡胶和上支撑架上的通孔Ⅰ后连接S型导电扁钢的一端，该S型导电扁钢另一端焊接固定于钢制基础上；所述铁芯下端依次穿过减震橡胶和下支撑架上的通孔Ⅱ后连接S型导电扁钢的一端，S型导电扁钢另一端焊接固定于钢制基础上。

所述减震橡胶上与牺牲阳极接触的端面为向所述钢制基础倾斜的减震斜面；所述牺牲阳极的上、下端端面为与对应减震橡胶上减震斜面相适配的斜面。

所述上支撑架包括上牛腿腹板和焊接固定于上牛腿腹板两侧的牛腿翼板，上牛腿腹板上开有可供所述牺牲阳极穿过的通孔Ⅲ，上牛腿腹板的上方对应通孔Ⅲ设有外压板，外压板经螺栓固定于上牛腿腹板，外压板上开有所述通孔Ⅰ。

所述外压板上对应所述牺牲阳极设有若干限制牺牲阳极横向移动的上限位板。

所述下支撑架包括下牛腿腹板和焊接固定于上牛腿腹板两侧的牛腿翼板，下牛腿腹板开有所述通孔Ⅱ。

所述下牛腿腹板上对应所述牺牲阳极设有若干限制牺牲阳极横向移动的下限位板。

所述S型导电扁钢上开有能够穿过所述铁芯的通孔Ⅳ，铁芯插装于通孔Ⅳ后与S型导电扁钢焊接固定。

所述S型导电扁钢厚度为2～10mm，两端采用圆弧过渡。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出一种采用传统焊接与高强螺栓相结合的方式增加了牺牲阳极和钢制基础的有效连接，解决了打桩过程中牺牲阳极脱落等问题。在牺牲阳极两端加设减震橡胶，并对导电扁钢采用S型设计，减少了打桩冲击能量对牺牲阳极及导电扁钢的影响，保证了牺牲阳极的完整性和良好的工作性能。本实用新型中与牺牲阳极上下两端面接触的减震橡胶端面为向钢制基础倾斜的减震斜面，由于该减震斜面的存在，在打桩过程中减震橡胶可对牺牲阳极产生向钢制基础靠近的作用力，有效避免导电扁钢与钢质基础的连接点在打桩过程中松动或脱开。

同时，本实用新型的牺牲阳极紧固结构在陆地加工完成，无需水下作业，既有效排除了海上作业/水下作业的危险，又可适用于水下任意深度钢制基础，不受潜深限制。

附图说明

图1是本实用新型的主视图。

图2是本实用新型的侧视图。

图3是本实用新型中S型导电扁钢示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实施例一种用于海洋工程钢制基础防腐的牺牲阳极装置，包括焊接于钢制基础9(本例为钢管桩)上、上下对应布置的上支撑架和下支撑架，以及设置于上支撑架和下支撑架之间的牺牲阳极8，牺牲阳极带有铁芯8-1。

本实施例的上支撑架包括水平焊接于钢制基础9上的上牛腿腹板1，上牛腿腹板1两侧还经用于加强连接的牛腿翼板4焊接固定于钢制基础9。上牛腿腹板1上开有通孔Ⅲ1-1，通孔Ⅲ1-1可供牺牲阳极8穿过。通孔Ⅲ1-1的上方设有外压板3，外压板3经高强螺栓固定于上牛腿腹板1，外压板3上开有与铁芯8-1大小相适配的通孔Ⅰ3-1。外压板3下端面上、通孔Ⅰ3-1周围焊接有用于限制牺牲阳极8横向移动设置的上限位板5，上限位板5对应插装于上牛腿腹板1上的通孔Ⅲ1-1内。

本实施例的下支撑架包括水平焊接于钢制基础9上的下牛腿腹板2，牛腿腹板1两侧还经用于加强连接的牛腿翼板4焊接固定于钢制基础9。下牛腿腹板2上开有与铁芯8-1大小相适配的通孔Ⅱ2-1。下牛腿腹板2上端面上、通孔Ⅱ2-1周围焊接有用于限制牺牲阳极8横向移动设置的下限位板10。

本例中牺牲阳极8竖直布置，牺牲阳极8上端与上支撑架之间、牺牲阳极下端与下支撑架之间均设置有减震橡胶7。牺牲阳极8上端置于上限位板5之间，牺牲阳极8的铁芯8-1上端依次穿过减震橡胶7轴向的通孔和外压板3上的通孔Ⅰ3-1后连接S型导电扁钢6，该S型导电扁钢一端与铁芯8-1上端焊接固定，另一端与钢制基础9焊接固定。牺牲阳极8下端置于下限位板10之间，牺牲阳极8的铁芯8-1下端依次穿过减震橡胶7轴向的通孔和下牛腿腹板2的通孔Ⅱ2-1后连接S型导电扁钢6，该S型导电扁钢一端与铁芯8-1上端焊接固定，另一端与钢制基础9焊接固定。

如图3所示，S型导电扁钢6上开有能够穿过铁芯8-1的通孔Ⅳ6-1，铁芯8-1插装于通孔Ⅳ6-1后与S型导电扁钢6焊接固定，S型导电扁钢6因其结构优势能够有效地保护自身在打桩过程中不受损坏。S型导电扁钢6的厚度为2～10mm，两端采用圆弧过渡，保证打桩过程中扁钢的抗震动性能。

本实施例中牺牲阳极8上下的两个减震橡胶7与牺牲阳极8接触的端面为向钢制基础9倾斜的减震斜面7-1，牺牲阳极8的上、下端的端面为与对应减震橡胶7上减震斜面相适配的斜面。减震橡胶7在打桩过程可对牺牲阳极8起到减震缓冲作用，向钢制基础9倾斜的减震斜面7-1可在打桩过程对牺牲阳极8产生向钢制基础9靠近的作用力，有效避免打桩过程中焊接于铁芯上的S型导电扁钢6与钢制基础9之间的焊接固定部位松脱。

本例在工厂焊接时，先在钢质基础9上焊接上牛腿腹板1和下牛腿腹板2，再在上牛腿腹板1、下牛腿腹板2以及钢质基础9上焊接牛腿翼板4；然后分别在外压板3和下牛腿腹板2上焊接上限位板5和下限位板10。

本例在工厂安装时，在牺牲阳极8两端部放置减震橡胶7，套装于铁芯8-1上，牺牲阳极8与两端的减震橡胶7整体套入上支撑架和下支撑架之间，并通过外压板3和上牛腿腹板1之间高强螺栓的连接将牺牲阳极8固定在钢制基础9(钢管桩的桩壁)上。固定好牺牲阳极8后，分别在铁芯8-1上下端上焊接S型导电扁钢6。现场固定S型导电扁钢6时，将带有通孔Ⅳ6-1的一端穿过铁芯8-1并与该铁芯焊接，另一端焊接在钢制基础9上。