[發明專利]預應力鋼筒混凝土管道的陰極保護測試探頭和制備方法

有效

• 申請號: 201410192512.2
• 申請日: 2014-05-08
• 公開（公告）號: CN104005032A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 趙永韜;鐘周全;韓嚴;何向國;玄曉陽;李威力
• 申請（專利權）人: 青島雙瑞海洋環境工程股份有限公司
• 主分類號: C23F13/22
• 分類號: C23F13/22
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生;趙永偉

技術領域

本發明涉及陰極保護領域，具體為一種預應力鋼筒混凝土管道的陰極保護測量組元。

背景技術

自從1946年法國第一次將陰極保護技術應用到預應力混凝土結構上開始，幾十年間，美國、阿根廷、秘魯、澳大利亞、利比亞、西班牙、加拿大等國家對其進行了廣泛的研究，并在許多預應力混凝土管道上采用了陰極保護，以便最大限度的減小PCCP（預應力鋼筒混凝土管道）運行過程中預應力鋼絲的腐蝕破壞，延長PCCP的使用壽命。

為了判斷陰極保護效果，需要獲得準確的測量數據，由于PCCP?的結構特征，傳統的鋼質管道用測試探頭無法測量得到鋼絲的自然腐蝕電位，無法模擬出PCCP的混凝土環境，也無法模擬PCCP?中預應力鋼絲承受一定的應力狀態，因此無法滿足PCCP?陰極保護測試的要求。

因此，隨著PCCP?的應用日益增多，PCCP?陰極保護測試探頭的開發也成為一項迫在眉睫的工作。

中國專利CN?102146566?A公開了一種預應力鋼筒混凝土管道的陰極保護測量組元，所述陰極保護測量組元為位于混凝土結構體中的三部分構成：第一個組成部分是處于陰極保護狀態下的鋼絲試件：測量組元被保護體；第二個組成部位是處于自然腐蝕狀態下的鋼絲試件：自然腐蝕體；第三個組成部分是長效硫酸銅參比電極。該發明參比電極都與鋼絲試件共同處于混凝土環境中，所用的參比電極是經典的硫酸銅參比電極。

中國專利CN101738368?B公開了一種PCCP?陰極保護測試探頭及測試方法，探頭包括：混凝土結構體，模擬PCCP?管的混凝土芯；在混凝土結構體中設置彼此間隔開的處于無應力狀態的第一鋼絲、參比電極、輔助電極，結構體上纏繞處于應力狀態的第二鋼絲，第二鋼絲所承受預應力大于或等于所模擬管中鋼絲承受的預應力，第二鋼絲與PCCP?預應力鋼絲材料相同；多根電纜，包括第一鋼絲電纜、第二鋼絲電纜、參比電極電纜和輔助電極電纜，相應電纜的一端與對應第一鋼絲、第二鋼絲、參比電極和輔助電極分別電相連，而各電纜的另一端從混凝土結構體伸出；外護層，覆蓋在混凝土結構體表面；所述混凝土結構體、第一鋼絲、外護層均采用與所模擬PCCP?相同的材料。這種測試探頭及測試方法，主要用于測量混凝土管鋼絲（特別是PCCP?及鋼筋混凝土結構預應力鋼絲）的自然腐蝕電位、陰極保護極化電位、腐蝕速率、極化特性等參數。

現有技術存在的缺點是：

中國專利CN?102146566?A只解決了處于陰極保護狀態下鋼絲電位的測量，但是最大問題是測量的試件均不是一定預應力狀態下的。由于預應力鋼絲在自腐蝕狀態下與不受應力的自然狀態鋼絲，在腐蝕電化學特征上仍然存在差異，尤其是腐蝕環境苛刻條件下，這種差異將更加明顯。因此，這種方法只是對不受力的鋼絲自腐蝕和陰極保護做出對比，無法真正模擬一定應力狀態下鋼絲腐蝕與陰極保護的電化學特征。

中國專利CNCN?101738368?B實現了預應力狀態下的陰極保護鋼絲電位測量，真實的模擬了預應力鋼絲的環境。但是，其自腐蝕狀態下的鋼絲則是自然狀態（無預應力）的，仍然無法測量預應力鋼絲真正的自腐蝕狀態。對PCCP鋼絲，只能測量預應力下的保護電位，沒有模擬自腐蝕試樣的受力狀態，兩根試樣的工況狀態是存在較大差異的，因此，兩根鋼絲在腐蝕電化學特征上仍然存在差異。如果直接對比鋼絲受到陰極保護與否的電位差異，不能消除預應力對電位的影響。另外，該專利設計難以制備鋼絲直徑在5毫米以上的預應力探頭，為了防止預應力松弛，兩端的夾具要求也比較高。總體而言，鋼絲預應力狀態的保持和制備不能準確計量，重現性差。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于克服上述現有技術中存在的問題，提供一種有效地測量PCCP中預應力狀態下鋼絲的自腐蝕電位、陰極保護極化電位及其他腐蝕參數的陰極保護測試探頭。通過測試探頭來獲得預應力鋼絲的陰極保護參數，從而對PCCP陰極保護效果和運行狀態做出評估。本發明還提供了一種PCCP鋼絲預應力加載所需螺紋的特殊制備方法。PCCP鋼絲表面硬度很高，加工試樣兩端的細牙螺紋，通過數控車床粗加工螺紋牙型、外圓磨、普通車床精加工、板牙過絲等一系列組合步驟形成特殊的制備方法。