基于水下插拔电连接器阴极保护快速修复装置及修复方法

本发明基于水下插拔电连接器阴极保护快速修复装置及修复方法，涉及海洋金属防腐，尤其涉及基于水下插拔电连接器应用于海洋浮式平台的的外加电流阴极保护快速修复装置及其快速修复方法。

背景技术：

1、海洋浮式平台是一种钢结构平台，是目前应用较为广泛的钻井平台、建设平台。这种海洋平台利用锚泊漂浮在大洋之上。由于海水是一种强腐蚀介质，如果不采取有效的防腐蚀措施，浮式平台在苛刻的海洋环境中必将遭受腐蚀破环，会缩短平台服役寿命，对国家经济财产造成损失。

2、海洋环境中钢结构平台的腐蚀防护一般采用牺牲阳极阴极保护方法。但牺牲阳极溶解过程中大量的铝、锌及重金属离子被释放到海水中，对海洋生态造成潜在威胁，由于电解铝行业属于高耗能产业，这样牺牲阳极的冶炼和溶解消耗对自然环境造成了双重污染。对于已达到设计寿命，但仍需要继续延寿使用的浮式平台，或者原有阴极保护系统失效需要更换的在役海上平台，必须通过阴极保护修复技术来延长使用寿命。考虑到环境因数，外加电流修复方法结构更简单，更环保。

3、中国专利文献cn108286249a公开了一种海洋平台张紧式外加电流阴极保护系统，所述系统包括整流器、上端固定装置、连接件ⅰ、复合电缆、连接件ⅱ和下端固定装置；复合电缆在指定位置上设置参比电极和辅助阳极，复合电缆上下两端分别设置端部索节，端部索节与固定装置之间经连接部件连接。通过调整复合电缆的张紧力限制其挠度变形，避免复合电缆、辅助阳极及参比电极在风、浪、流的作用下与海洋平台结构发生碰撞而损坏。安装布置方法的特征在于在海洋平台下水之前，预安装张紧式外加电流阴极保护系统及其固定装置，待平台就位后，再下放张紧式外加电流阴极保护系统其他部件完成海上系统组装，系统中各部件的数量及分布位置可有数值模拟仿真计算确定，这种安装方法只能做到平台整体的阴极保护，不能对局部进行有效修复，辅助阳极布放在导管架平台中轴，由上至下释放电流，只能调控平台整体的电流分布。

4、中国专利文献cn104278277a公开了一种阴极保护快速修复用牺牲阳极堆，所述牺牲阳极堆包括：一牺牲阳极堆、与牺牲阳极堆相连的安装卡箍，其中，安装卡箍为：与管状金属结构物配合安装的u型结构；牺牲阳极堆为框架式结构，包括：一框架、安装在框架上的数个牺牲阳极和配重块。此发明结构简单、安装方便，不仅能够对海洋金属结构物的阴极保护进行快速修复，避免了海洋金属结构物受到海水腐蚀破坏；而且，其只需水下机器人或者潜水员即可便捷安装；虽说降低了安装成本，但这种结构形式不能做到精准的修复控制，牺牲阳极布置后不能再次更改，对于接下来的电位变化不能做到进一步调控。应用外加电流系统可以控制不同阳极的输出电流，进而可以做到针对性的调整。同时牺牲阳极系统本身对比外加电流系统会对海洋环境会造成破坏，大量金属离子释放到海洋环境中去，造成一定程度的污染。

5、中国专利文献cn113981454a公开了浮式平台的外加电流阴极保护局部修复装置及其修复方法，所述装置：防水接线箱、电位监测仪、海洋浮式平台甲板、海洋浮式平台、电流监测传感器、电位监测传感器、牺牲阳极和牺牲阳极保护框架；此发明电流控制设备装于防水接线箱的内部；网状辅助阳极和参比电极设置于海洋浮式平台的外部，通过辅助阳极密封结构和参比电极密封结构固定在复合电缆上，与复合电缆内部的电线相连接；复合电缆缠绕在放线装置上；复合电缆的首端与电流控制装置电连接，尾端连接到牺牲阳极保护框架上。所述网状辅助阳极和参比电极装置会随服役年限的增加出现损耗，从而可能出现工作效率低甚至不工作的状态，此时水下阴极保护快速修复就会失效从而需要重新布放其他的快速修复装置，大大提高作业成本与作业时间。除此之外，如果浮式平台其他水下结构外面或者牺牲阳极随服役年限也出现受损情况时，这种发明也需要再另外布放其他修复装置来进行快速修复，这会导致水下装置更加杂乱，海生物附着更加严重，影响平台作业吃水导致其他危险产生。除此之外，多次布放该快速修复装置也会增加材料耗材从而提高作业成本，并且也会增加海上作业时间，从而增加作业人员的危险性。

6、然而，海洋平台结构复杂待修复区域位置不确定以及待修复区域所需保护电流大小也不同，除此之外，随着服役年限的增加，越来越多的地方可能出现受损情况，因此需要根据实际受损情况以及未来受损情况，设计可以灵活布放、快速安装、长期可靠的阴极保护快速修复装置。减少海上作业时间，减小海上作业风险，保障作业人员人身安全是非常必要的。其次，减少二次或多次布放成本也是十分必要的。

7、针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的基于水下插拔电连接器阴极保护快速修复装置及修复方法，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

技术实现思路

1、根据上述现有技术提出的随着服役年限的增加，浮式平台水下部分越来越多的地方出现受损情况，需要修复，但是平台结构的复杂待修复区域位置的不确定性，以及修复区域所需要保护电流大小不同等技术问题，而提供一种基于水下插拔电连接器阴极保护快速修复装置及修复方法。本发明根据实际受损情况以及未来受损情况，设计可以灵活布放、快速安装、长期可靠的阴极保护快速修复装置，从而起到减少海上作业时间，减小海上作业风险，保障作业人员人身安全，减少二次或多次布放成本。

2、本发明采用的技术手段如下：

3、一种基于水下插拔电连接器阴极保护快速修复装置，包括：放线张紧装置、复合电缆、电位监测传感器端部连接模块、防水接线箱、电流控制设备、电位监测设备和中间连接模块；所述的电位监测传感器和电位监测设备设置于浮式保障平台上；复合电缆缠绕在放线张紧装置上，一端与防水接线箱内的电流控制设备和电位监测设备相连接，另一端的端部设置端部连接模块，用于固定装于浮式保障平台的底部；复合电缆的中部设置有多个中间连接模块，用于与浮式保障平台的固定连接；

4、进一步地，复合电缆上设置有多个水下插拔电连接器插座；

5、进一步地，水下插拔电连接器插座上可以插装水下插拔电连接器插头；

6、进一步地，水下插拔电连接器插头上单独装配棒状辅助阳极和参比电极中的一个；

7、进一步地，复合电缆上还设置有多个预设水下插拔电连接器插座；

8、进一步地，复合电缆上还设置有具有防水功能的密封装置对水下插拔电连接器插座和水下插拔电连接器插头以及预设水下插拔电连接器插座进行密封。

9、进一步地，密封装置设置于复合电缆上，与复合电缆内部芯线进行电连接。

10、进一步地，水下插拔电连接器插座依次与复合电缆内部的不同芯线进行电连接并记录；

11、进一步地，复合电缆首端中与互相间隔的水下插拔电连接器插座电连接的芯线与电位监测设备上的数据采集卡装置端子箱连接，其余复合电缆首端中与互相间隔的水下插拔电连接器插座电连接的内部芯线与防水接线箱中电流控制设备连接；

12、进一步地，相邻两个所述的水下插拔电连接器插座之间的间距为2-5米。

13、进一步地，电流控制设备的负极通过地线与海洋平台相连接，正极与复合电缆首端中互相间隔的水下插拔电连接器插座进行电连接。

14、进一步地，连接复合电缆与水下插拔电连接器插座的密封装置的抗水压强度大于1.5mpa。

15、进一步地，水下插拔电连接器插头与水下插拔电连接器插座部分抗水压强度大于10mpa。

16、进一步地，棒状辅助阳极通过防水接头装于水下插拔电连接器插头上；

17、进一步地，参比电极通过防水接头装于水下插拔电连接器插头上。

18、进一步地，预设水下插拔电连接器插座上拧装有水下插拔电连接器插座保护帽，留作备用。

19、进一步地，基于水下插拔电连接器阴极保护快速修复装置的修复方法包括如下步骤：

20、1、通过海洋浮式平台上安装的电位监测传感器对平台整体电位进行监测，通过电位监测软件实时反馈信息，当平台监测点电位不满足规范-800mv～-1150mv(ag/agcl)时，电位监测软件会发出报警，软件会通过大数据计算，初步判断平台失效区域，潜水人员或rov入水检查，确定牺牲阳极失效区域或防腐涂层脱落位置，并在周围布放复合缆修复装置；

21、2、通过计算设计复合电缆上的水下插拔电连接器插座位置，将带有棒状辅助阳极以及参比电极的水下插拔电连接器插头与水下插拔电连接器插座进行插合，未插合的水下插拔电连接器插座上面拧上水下插拔电连接器插座保护帽，留作备用；

22、3、将设计好的复合电缆首端接到防水接线箱中，复合电缆内部芯线分别按设计分别连接在电流控制设备与电位监测设备上；复合电缆承载主体缠绕在放线张紧装置上，另一端端部通过端部连接模块连接在牺牲阳极保护框架上；

23、4、利用电流控制设备对棒状辅助阳极通电达到对平台进行外加电流阴极保护；

24、5、通过海洋浮式平台上安装的电位监测传感器进行平台电位监测，其次与复合电缆连接的水下插拔电连接器插头上的参比电极也可以作为监测点，对海洋浮式平台整体电位进行监测；改变电流控制设备对棒状辅助阳极通电的电流大小，通过电位监测软件实时反馈数据，确定该快速修复装置生效；

25、6、随着海洋服役年限的增加，海洋浮式平台水下结构外表面其他位置可能陆续会出现牺牲阳极失效区域或防腐涂层脱落区域，此时，可派潜水员在失效区域位置附近预设的水下插拔电连接器插座上分别插上带有棒状辅助阳极以及参比电极的水下插拔电连接器插头；

26、7、利用电流控制设备对新插上的棒状辅助阳极通电达到对平台进行外加电流阴极保护；

27、8、通过海洋浮式平台上安装的电位监测传感器以及水下插拔电连接器插头的参比电极对平台整体电位进行监测，通过电位监测软件实时反馈数据，确定该快速修复装置生效。

28、较现有技术相比，本发明具有以下优点：

29、1、本发明提供的基于水下插拔电连接器阴极保护快速修复装置及修复方法，提供的基于水下插拔电连接器的阴极保护快速修复装置可以有效的保证水密问题，所研制的快速修复装置长期可靠，快速有效；

30、2、本发明提供的基于水下插拔电连接器阴极保护快速修复装置及修复方法，复合电缆上预设多个水下插拔电连接器插座，当随服役年限增加，其他部位出现受损情况时，可以立即派潜水人员插上带有棒状辅助阳极水下插拔电连接器插和及参比电极的水下插拔电连接器插头，实现更加快速修复，以此实现一次布放，使得海洋浮式平台全周期保护及延寿；

31、3、本发明提供的基于水下插拔电连接器阴极保护快速修复装置及修复方法，通过在平台上利用电位监测软件分析出待修复区域，并在甲板上进行基于水下插拔电连接器的阴极保护快速修复装置的安装与布放，减少了作业的风险，达到了保障作业人员人身安全的目的，此外，服役年限后续受损区域修复更加迅速，大大减少作业成本与作业时间。

32、综上，应用本发明的技术方案解决了现有技术中的随着服役年限的增加，浮式平台水下部分越来越多的地方出现受损情况，需要修复，但是平台结构的复杂待修复区域位置的不确定性，以及修复区域所需要保护电流大小不同等问题。