一種陰極保護裝置的製作方法

2023-06-09 09:56:56 2

本實用新型涉及外加電流陰極保護領域，具體而言，涉及一種陰極保護裝置。

背景技術：

混凝土中鋼筋鏽蝕已成為影響管道結構物耐久性的主要因素之一，人們將防止鋼筋鏽蝕和提高管道結構物耐久性作為主要研究方向，獲得了大量的研究成果，鋼筋防護技術不斷進步。目前，陰極保護廣泛地應用於混凝土結構中的鋼筋防護，外加電流陰極保護系統是混凝土結構中鋼筋防護的最新技術，將鋼筋與外加電源負極相連，使鋼筋變成陰極，進而達到保護鋼筋的目的。

發明人在研究中發現，現有的保護裝置至少存在以下缺點：現有的保護裝置的陽極結構複雜、易損耗且其性質在工作時間稍長時就不穩定。

技術實現要素：

本實用新型的目的還在於提供一種陰極保護裝置，以改善現有保護裝置的陽極結構複雜、易損耗且不能長時間工作的問題。

本實用新型是這樣實現的：

基於上述目的，本實用新型提供了一種陰極保護裝置，包括混凝土陽極、直流電源和管道，所述管道包括管材和絕緣層，所述管材呈管狀，所述絕緣層位於所述管材的內周面，所述混凝土陽極設置在所述管道的外表面，所述管材與所述直流電源的負極電連接，所述混凝土陽極與所述直流電源的正極電連接。

本實用新型提供的陰極保護裝置由混凝土陽極、管材和直流電源形成陰極保護系統，由混凝土陽極做陽極，無需額外的陽極，結構簡單，且由於混凝土陽極與管道具有較好的相容性，在安裝時十分方便，同時覆蓋面積極大，這樣管材可以得到全面保護，使其使用壽命增長，管材被完全包裹再與直流電源連接後，可以減少電能的消耗，從而減少電能浪費，提供管道結構耐久性覆蓋層，可以在取得理想保護效果的同時大大降低成本。

進一步地，所述混凝土陽極包括混凝土基體和連接導體層，所述連接導體層安裝於所述鋼筋混凝土，所述連接導體層位於所述鋼筋混凝土和所述混凝土基體之間。

連接導體層可以使混凝土基體與管道連接的更加牢固。

進一步地，所述連接導體層為碳纖維織物網。

碳纖維織物網不僅具備良好的力學性能，而且其導電性良好、耐腐蝕，電位接近惰性金屬的電化學特性，不僅可以傳遞外加電流，而且使用壽命長；碳纖維織物網適用於結構的不同形狀、不同部位，鋪設在需要保護的結構區域，其覆蓋面積大，能均勻的傳遞陰極保護電流，同時還能使混凝土基體與管道連接的更加牢固。

進一步地，所述混凝土陽極包括多層所述碳纖維織物網和多層所述混凝土基體，多層所述混凝土基體與多層所述碳纖維織物網交錯設置，且所述混凝土基體的層數與所述碳纖維織物網的層數相同。

多層混凝土基體和多層碳纖維織物網交錯設置後形成一種近間距安裝方式，使得結構處於陽極的電壓梯度內，可以提高陰極保護效率。

進一步地，所述混凝土基體採用噴射的方式設置到所述碳纖維織物網上。

採用噴射的方式可以提高混凝土基體的密實性，增強混凝土陽極與碳纖維織物網之間的粘結性能。

進一步地，所述管道還包括混凝土，所述管材包括多根縱向鋼筋和多根箍筋，多根所述縱向鋼筋分別與所述直流電源的負極連接，多根所述箍筋分別與所述直流電源的負極連接，多根所述縱向鋼筋沿所述箍筋的周向間隔設置，多根所述箍筋沿所述縱向鋼筋的長度方向間隔設置，所述混凝土澆注於所述金屬管材形成鋼筋混凝土管道。

多根縱向鋼筋和多根箍筋使管道的結構更加的穩定，同時，多根縱向鋼筋分別與所述直流電源的負極連接，多根箍筋分別與所述直流電源的負極連接，可以對縱向鋼筋和箍筋形成更加全面的保護。

進一步地，相鄰的所述縱向鋼筋通過導線電連接。

用於測量縱向鋼筋之間的電連接性。

進一步地，所述縱向鋼筋和所述箍筋通過扎絲連接。

縱向鋼筋和箍筋通過扎絲連接可以連接的更加的牢固，同時，在澆築混凝土時也不會出現氣泡等影響管道結構強度的雜質。

進一步地，所述混凝土基體採用細集料混凝土製成。

細集料混凝土具有高強、抗裂、抗腐蝕、耐久性好、防火、可設計性強等優點，適用於薄壁結構或耐腐蝕構件以及惡劣環境中結構的覆層材料和結構加固。

進一步地，所述陰極保護裝置還包括控制系統，所述控制系統連接於所述直流電源的負極和所述管材之間。

控制系統可以對直流電機進行控制，使其保持持續的輸出，周期性的進行調整可以有效減少電能的消耗，同時控制裝置還可以對鋼筋進行監控，可以通過控制裝置觀察計算鋼筋的損耗程度。

與現有技術相比，本實用新型實現的有益效果是：

本實用新型提供的陰極保護裝置由混凝土陽極、管材和直流電源形成陰極保護系統，由混凝土陽極做陽極，無需額外的陽極，結構簡單，且由於混凝土陽極與管道具有較好的相容性，在安裝時十分方便，同時覆蓋面積極大，這樣管材可以得到全面保護，使其使用壽命增長，管材被完全包裹再與直流電源連接後，可以減少電能的消耗，從而減少電能浪費。

附圖說明

圖1示出了本實用新型實施例1提供的一種陰極保護裝置的示意圖；

圖2示出了本實用新型實施例1提供的另一種陰極保護裝置的示意圖。

圖中：

縱向鋼筋101；箍筋102；管材103；混凝土104；混凝土基體105；碳纖維織物網106；直流電源107；控制系統108；混凝土陽極109。

具體實施方式

混凝土中鋼筋鏽蝕已成為影響管道結構物耐久性的主要因素之一，人們將防止鋼筋鏽蝕和提高管道結構物耐久性作為主要研究方向，獲得了大量的研究成果，鋼筋防護技術不斷進步。目前，陰極保護廣泛地應用於混凝土結構中的鋼筋防護，外加電流陰極保護系統是混凝土結構中鋼筋防護的最新技術，將鋼筋與外加電源負極相連，使鋼筋變成陰極，進而達到保護鋼筋的目的。發明人在研究中發現，現有的保護裝置至少存在以下缺點：現有的保護裝置的陽極結構複雜、易損耗且其性質在工作時間稍長時就不穩定。

為了使上述問題得到改善，本實用新型提供了一種陰極保護裝置，包括混凝土陽極、直流電源和管道，所述管道包括管材和絕緣層，所述管材呈管狀，所述絕緣層位於所述管材的內周面，所述混凝土陽極設置在所述管道的外表面，所述管材與所述直流電源的負極電連接，所述混凝土陽極與所述直流電源的正極電連接。

本實用新型提供的陰極保護裝置由混凝土陽極、管材和直流電源形成陰極保護系統，由混凝土陽極做陽極，無需額外的陽極，結構簡單，且由於混凝土陽極與管道具有較好的相容性，在安裝時十分方便，同時覆蓋面積極大，這樣管材可以得到全面保護，使其使用壽命增長，管材被完全包裹再與直流電源連接後，可以減少電能的消耗，從而減少電能浪費。

下面通過具體的實施例子並結合附圖對本實用新型做進一步的詳細描述。

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，上面結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行了清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以上對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本實用新型的範圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「上」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，或者是該實用新型產品使用時慣常擺放的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語「第一」、「第二」等僅用於區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「設置」、「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

需要說明的是，在不衝突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

實施例1

參照圖1和圖2，本實施例提供了一種陰極保護裝置，混凝土陽極105、直流電源107和管道，管道包括管材和絕緣層，管材呈管狀，絕緣層位於管材的內周面，混凝土陽極109設置在管道的外表面，管材與直流電源107的負極電連接，混凝土陽極109與直流電源107的正極電連接。

本實施例提供的陰極保護裝置由混凝土陽極109、管材103和直流電源107形成陰極保護系統，由混凝土陽極109做陽極，無需額外的陽極，結構簡單，且由於混凝土陽極109與混凝土104具有較好的相容性，在安裝時十分方便，同時覆蓋面積極大，這樣管材103可以得到全面保護，使其使用壽命增長，管材103被完全包裹再與直流電源107連接後，可以減少電能的消耗，從而減少電能浪費。

管道可以是由管材103和混凝土104澆築而成，然後在管道的外周面和端面設置混凝土陽極109，管道的內周面可以用來安裝外物，比如線纜、光纖等。管道的橫截面可以是呈圓形或者矩形，當然，管道的橫截面根據需要設置成其他形狀一個可以的。

混凝土陽極109包括連接導體層和採用細集料混凝土製成的混凝土基體105。細集料混凝土具有高強、抗裂、抗腐蝕、耐久性好、防火、可設計性強等優點，適用於薄壁結構或耐腐蝕構件以及惡劣環境中結構的覆層材料和結構加固。

集料又稱骨料。骨料分為粗骨料和細骨料。混凝土的主要組成材料之一。主要起骨架作用和減小由於膠凝材料在凝結硬化過程中幹縮溼脹所引起的體積變化，同時還作為膠凝材料的廉價填充料。有天然集料和人造集料之分，前者如碎石、卵石、浮石、天然砂等；後者如煤渣、礦渣、陶粒、膨脹珍珠巖等。顆粒視密度小於1700公斤/立方米的集料稱輕集料，用以製造普通混凝土；特別重的集料，用以製造重混凝土，如防輻射混凝土。集料按顆粒大小分為粗集料和細集料，一般規定粒徑大於4.75毫米者為粗集料，如碎石和卵石，粒逕自小於4.75毫米者為細集料，如天然砂。

連接導體層可以是碳纖維織物網106。碳纖維織物網106不僅具備良好的力學性能，而且其導電性良好、耐腐蝕，電位接近惰性金屬的電化學特性，不僅可以傳遞外加電流，而且使用壽命長；碳纖維織物網106適用於結構的不同形狀、不同部位，鋪設在需要保護的結構區域，其覆蓋面積大，能均勻的傳遞陰極保護電流，同時還能使混凝土陽極105與管道連接的更加牢固。

混凝土陽極109可以包括多層碳纖維織物網106和多層混凝土基體105，多層混凝土基體105與多層碳纖維織物網106交錯設置，且混凝土基體105的層數與碳纖維織物網106的層數相同。多層混凝土基體105和多層碳纖維織物網106交錯設置後形成一種近間距安裝方式，使得結構處於陽極的電壓梯度內，可以提高陰極保護效率。

混凝土基體105可以是採用噴射的方式設置到碳纖維織物網106上。採用噴射的方式可以使混凝土基體105與碳纖維織物網106連接的更加牢固，同時，採用噴射的方式可以避免混凝土基體105與碳纖維織物網106之間產生氣泡。

管道還可以包括混凝土104，管材可以是由鋼筋構成，管材103包括多根縱向鋼筋101和多根箍筋102，多根縱向鋼筋101分別與直流電源107的負極連接，多根箍筋102分別與直流電源107的負極連接，多根縱向鋼筋101沿箍筋102的周向間隔設置，多根箍筋102沿縱向鋼筋101的長度方向間隔設置，然後將混凝土104澆注在管材103上形成鋼筋混凝土管道。多根縱向鋼筋101和多根箍筋102使管道的結構更加的穩定，同時，多根縱向鋼筋101分別與直流電源107的負極連接，多根箍筋102分別與直流電源107的負極連接，可以對縱向鋼筋101和箍筋102形成更加全面的保護，管道的通孔的中心線是與箍筋102的中心線共線。

當然，管材103中應至少包括四根縱向鋼筋101和至少連根箍筋102。

相鄰的縱向鋼筋101通過導線電連接。用於測量縱向鋼筋101之間的電連接性。

縱向鋼筋101和箍筋102通過扎絲連接。縱向鋼筋101和箍筋102通過扎絲連接可以連接的更加的牢固，同時，在澆築混凝土時也不會出現氣泡等影響管道結構強度的雜質。

陰極保護裝置還包括控制系統108，控制系統108連接於直流電源107的負極和管材103之間。控制系統108可以對直流電機進行控制，使其保持持續的輸出，周期性的進行調整可以有效減少電能的消耗，同時控制裝置還可以對管材103進行監控，可以通過控制裝置觀察計算管材103的損耗程度。

實施例2

本實施例也提供了一種陰極保護裝置，本實施例是在陰極保護裝置實施例1的技術方案的基礎上的進一步改進，陰極保護裝置實施例1描述的技術方案同樣適用於本實施例，陰極保護裝置實施例1已公開的技術方案不再重複描述。

具體的，本實施例與陰極保護裝置實施例1的區別在於，本實施例提供的陰極保護裝置的管道中的管材是由一整塊鋼製成，而絕緣層可以是塗層，被噴射在管道的內周面上。

本實用新型只提供了兩種管道的實施方式，本發明提供的陰極保護方法和裝置同樣適用於輸水管道、輸氣管道或者輸油管道等其他形式的管道。

綜上所述，本實用新型提供的陰極保護裝置由混凝土陽極、管材和直流電源形成陰極保護系統，由混凝土陽極做陽極，無需額外的陽極，結構簡單，且由於混凝土陽極與管道具有較好的相容性，在安裝時十分方便，同時覆蓋面積極大，這樣管材可以得到全面保護，使其使用壽命增長，管材被完全包裹再與直流電源連接後，可以減少電能的消耗，從而減少電能浪費。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。