[發(fā)明專利]海洋回淤環(huán)境犧牲陽極服役性能監(jiān)測與失效風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110496510.2
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113337825B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張文鋒;陳韜;李云飛;劉凱;曹忠露;李秋實;楊太年;馬悅;唐聰;王峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中交天津港灣工程研究院有限公司;中交第一航務(wù)工程局有限公司;天津港灣工程質(zhì)量檢測中心有限公司
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02
• 代理公司: 天津創(chuàng)智睿誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12251
• 代理人: 王海濱

本發(fā)明公開了一種海洋回淤環(huán)境犧牲陽極服役性能監(jiān)測與失效風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)，其包括傳感器子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲傳輸子系統(tǒng)和電源模塊；傳感器子系統(tǒng)包括N個傳感器組，每個傳感器組包括設(shè)置在保護盒內(nèi)的電偶對傳感器、保護電流傳感器、腐蝕傳感器、環(huán)境參數(shù)傳感器，N個傳感器組固定在護線管上，護線管通過焊腳焊接在被保護鋼結(jié)構(gòu)上，各傳感器組的導(dǎo)線引至護線管中并沿護線管向上引出接入數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)與數(shù)據(jù)存儲傳輸子系統(tǒng)連接，數(shù)據(jù)存儲傳輸子系統(tǒng)通過無線或有線方式連接監(jiān)控中心。本發(fā)明用于監(jiān)測犧牲陽極服役性能和所處環(huán)境參數(shù)，并對犧牲陽極的失效風(fēng)險進行預(yù)警，保障陰極保護的服役效果和壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于陰極保護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種海洋回淤環(huán)境犧牲陽極服役性能監(jiān)測與失效風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)

鋁合金犧牲陽極以其優(yōu)良的性能在海洋環(huán)境鋼結(jié)構(gòu)陰極保護中應(yīng)用廣泛。當(dāng)鋁合金犧牲陽極在回淤海洋環(huán)境(如回淤港口、回淤的跨海大橋等)使用時，回淤使海泥面逐漸升高，常有原先服役于海水中的犧牲陽極被海泥覆蓋，被動服役海泥環(huán)境中。海底鋼殼沉管隧道、海底管道等鋪設(shè)時，需在海底開挖回填，海泥逐步回淤覆蓋隧道、管道等，預(yù)裝的鋁合金犧牲陽極也將服役于海泥環(huán)境中。

當(dāng)鋁合金犧牲陽極在海泥環(huán)境中服役時，即便是在海泥中性能優(yōu)良的品種，與在海水環(huán)境中服役相比，陽極性能也將有所下降。同時，鋁合金犧牲陽極在海泥環(huán)境中服役時，服役性能會隨海泥性質(zhì)、溫度和使用時間而改變，且存在鈍化失效的風(fēng)險。回淤環(huán)境下，海泥性質(zhì)會隨著淤積時間變化，通常淤積時間越長或越下層的海泥對犧牲陽極性能越不利。此外，由于海泥屬于缺氧環(huán)境，可能促進厭氧細(xì)菌(如硫酸鹽還原菌)的繁殖，造成微生物腐蝕，加速海泥環(huán)境中的鋼材腐蝕。因此，有必要及時掌握犧牲陽極的服役性能，并對失效風(fēng)險進行預(yù)警，以便及時采取處理措施，保障陰極保護的服役效果和壽命。

然而，犧牲陽極被海泥覆蓋后，傳統(tǒng)的潛水檢測需開挖后方能實施，不僅工作量大，耗時耗力，而且在安裝深度較大或海泥覆蓋較厚的部位很難實現(xiàn)。與此同時，潛水檢測在時間上存在不連續(xù)性，易造成失效風(fēng)險預(yù)警不及時。犧牲陽極及其保護效果的監(jiān)測技術(shù)，主要監(jiān)測犧牲陽極發(fā)生電流或鋼結(jié)構(gòu)保護電位(如中國專利CN100585010C和CN211284550U公開的技術(shù)方案)，不能反映犧牲陽極所處環(huán)境參數(shù)的變化，難以實現(xiàn)回淤環(huán)境下犧牲陽極失效風(fēng)險的預(yù)警。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種海洋回淤環(huán)境犧牲陽極服役性能監(jiān)測與失效風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)。用于監(jiān)測犧牲陽極服役性能和所處環(huán)境參數(shù)，并對犧牲陽極的失效風(fēng)險進行預(yù)警，以便及時采取處理措施，保障陰極保護的服役效果和壽命。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種海洋回淤環(huán)境犧牲陽極服役性能監(jiān)測與失效風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)，其包括傳感器子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲傳輸子系統(tǒng)和電源模塊；

傳感器子系統(tǒng)包括N個傳感器組，N≥1，每個傳感器組包括設(shè)置在保護盒內(nèi)的電偶對傳感器、保護電流傳感器、腐蝕傳感器、環(huán)境參數(shù)傳感器，4種傳感器之間澆鑄環(huán)氧樹脂形成絕緣隔離層隔離并形成一體；所述電偶對傳感器包括犧牲陽極探頭、被保護電極和第一參比電極，犧牲陽極探頭為方形，被保護電極為方框形，犧牲陽極探頭位于方框形的被保護電極中心位置，兩者之間用環(huán)氧樹脂澆鑄成絕緣隔離層隔離，并在該絕緣隔離層中設(shè)置所述第一參比電極；所述保護電流傳感器包括集流探頭、第二參比電極和電連接點，集流探頭為圓環(huán)形，第二參比電極設(shè)置在集流探頭中心位置，并用環(huán)氧樹脂澆鑄成絕緣隔離層隔離，集流探頭與電連接點用導(dǎo)線連接，兩者之間串聯(lián)采樣電阻，電連接點與被保護鋼結(jié)構(gòu)焊接連接；腐蝕傳感器包括耐蝕對電極、鋼材電極、犧牲陽極工作電極和第三參比電極，所述鋼材電極、犧牲陽極工作電極對稱分布在第三參比電極兩側(cè)，并分別套裝在耐蝕對電極按布局設(shè)置的3個安裝口中，間隙部分澆鑄環(huán)氧樹脂，形成絕緣隔離層隔離；環(huán)境參數(shù)傳感器包括電阻率探頭、溫度探頭、氧化還原電位電極、溶解氧電極、pH電極、氯離子電極、硫離子電極，以上環(huán)境參數(shù)傳感器的各探頭和電極按布局間隔設(shè)置并用環(huán)氧樹脂澆鑄形成絕緣隔離層隔離；