專利名稱：預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道的陰極保護(hù)測(cè)量組元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及陰極保護(hù)領(lǐng)域，具體為一種預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道(PCCP管道) 的陰極保護(hù)測(cè)量組元。
背景技術(shù)：
在對(duì)PCCP管道實(shí)施陰極保護(hù)時(shí)，按提供陰極極化電流的方式不同，有外加電流式陰極保護(hù)和犧牲陽極式陰極保護(hù)兩種方式可供選擇。通常，選擇犧牲陽極式陰極保護(hù)方式。犧牲陽極式陰極保護(hù)方式在實(shí)施時(shí)，首先要選擇合適的犧牲陽極(如鋅合金犧牲陽極)以及能保證犧牲陽極電化學(xué)性能的填包料。把犧牲陽極裝入填包料袋中，埋在離 PCCP管道2 3米遠(yuǎn)的地方；根據(jù)PCCP管徑的大小，有時(shí)在管子的橫截面上要埋幾支犧牲陽極，這種多支的犧牲陽極，通常布置在管道橫截面的“4點(diǎn)鐘”、“8點(diǎn)鐘”或“6點(diǎn)鐘”的位置。其次，把犧牲陽極和PCCP管道通過電纜可靠地聯(lián)接起來。即，電纜的一端焊接在犧牲陽極的鋼芯上，電纜的另一端焊接在PCCP管道的預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼筒上；焊接處都要焊牢，并做好防腐絕緣。最后，由PCCP管道上焊接出測(cè)量保護(hù)參數(shù)用的電纜，引到測(cè)試樁內(nèi)的接線板上， 供測(cè)量用。常規(guī)的測(cè)量方法是將便攜式硫酸銅參比電極放在PCCP管道的正上方，并充分澆水，使其與大地處于良好接觸，然后用數(shù)字萬用表的黑筆(負(fù)端)與參比電極相連，紅表筆(正端)與測(cè)試樁內(nèi)的PCCP引出的測(cè)量電纜相連(在接線板上有端子)，打開萬用表，置于2V直流電壓檔，就可以測(cè)得PCCP的陰極保護(hù)電位了。這種常規(guī)的測(cè)量方法的最大缺點(diǎn)在于對(duì)犧牲陽極式陰極保護(hù)的PCCP管道而言， 它不能測(cè)出陰極保護(hù)極化值ΔΕ。評(píng)價(jià)陰極保護(hù)的效果如何，要依據(jù)美國(guó)的NACE RP0100-2004標(biāo)準(zhǔn)給出的判斷準(zhǔn)則 (我國(guó)也正在制定同類標(biāo)準(zhǔn)，判斷準(zhǔn)則是一致的)。在判斷準(zhǔn)則中，給出了二項(xiàng)指標(biāo)一是PCCP管道的陰極保護(hù)電位不能比-IOOOmV更負(fù)。過負(fù)可能會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼絲氫脆，將產(chǎn)生爆管的安全事故。這一指標(biāo)，通過常規(guī)的測(cè)量方法是可以測(cè)得的。二是PCCP管道的陰極極化值應(yīng)能達(dá)到IOOmV (或略小于IOOmV)，在這樣的陰極極化值作用下，PCCP管道達(dá)到了陰極保護(hù)。這一指標(biāo)，通過常規(guī)測(cè)量方法，在犧牲陽極式陰極保護(hù)的情況下，是測(cè)不出來的。因此，用常規(guī)的測(cè)量方法，無法評(píng)價(jià)PCCP管道的陰極保護(hù)狀況。這是因?yàn)?，陰極極化值A(chǔ)E = E。p_E。。 ，其中E。p為PCCP管道的陰極保護(hù)電位(或管/地電位)，E。。 為沒有施加陰極保護(hù)時(shí)，PCCP管道的腐蝕電位(或自然電位)。犧牲陽極焊上去之后，就不再斷開了，因此也就測(cè)不出E。。 。于是，無法確定ΔΕ、無法確定PCCP的陰極保護(hù)狀況。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道的陰極保護(hù)測(cè)量組元，解決現(xiàn)有技術(shù)中無法確定陰極保護(hù)極化值、不能準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)陰極保護(hù)狀況等問題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道的陰極保護(hù)測(cè)量組元，所述陰極保護(hù)測(cè)量組元為位于混凝土結(jié)構(gòu)體中的三部分構(gòu)成第一個(gè)組成部分是處于陰極保護(hù)狀態(tài)下的鋼絲試件測(cè)量組元被保護(hù)體；第二個(gè)組成部位是處于自然腐蝕狀態(tài)下的鋼絲試件自然腐蝕體；第三個(gè)組成部分是長(zhǎng)效硫酸銅參比電極。所述測(cè)量組元被保護(hù)體鋼絲試件的一端焊上電纜，電纜的另一端引到測(cè)試樁內(nèi)的接線板上，并將其與由預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道上引出的電纜在測(cè)試樁內(nèi)的接線板上跨接， 使測(cè)量組元被保護(hù)體與預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道的預(yù)應(yīng)力鋼絲處于電導(dǎo)通狀態(tài)。所述的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道的陰極保護(hù)測(cè)量組元，測(cè)量組元被保護(hù)體接到萬用表的紅筆端或恒電位儀的對(duì)電極端。所述自然腐蝕體鋼絲試件的一端焊上電纜，電纜的另一端引到測(cè)試樁內(nèi)的接線板上，使該鋼絲試件處于自然腐蝕狀態(tài)。所述的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道的陰極保護(hù)測(cè)量組元，自然腐蝕體接到萬用表的紅筆端或恒電位儀的工作電極端。所述的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道的陰極保護(hù)測(cè)量組元，長(zhǎng)效硫酸銅參比電極的一端焊上電纜，電纜的另一端引到測(cè)試樁內(nèi)的接線板上。所述的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道的陰極保護(hù)測(cè)量組元，長(zhǎng)效硫酸銅參比電極接到萬用表的黑筆端或恒電位儀的參比電極端。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及有益效果如下1、本實(shí)用新型在結(jié)構(gòu)上為三電極處于自然狀態(tài)下的鋼絲試件，處于保護(hù)狀態(tài)下的鋼絲試件和參比電極。參比電極都與鋼絲試件共同處于混凝土環(huán)境中，所用的參比電極不同是經(jīng)典的硫酸銅參比電極。本實(shí)用新型解決犧牲陽極不能全部同步斷開或有嚴(yán)重雜散電流干擾的情況下，預(yù)應(yīng)力鋼絲的自然腐蝕電位測(cè)量問題；施加陰極保護(hù)后，預(yù)應(yīng)力鋼絲的陰極保護(hù)電位測(cè)量問題。在此基礎(chǔ)上，解決預(yù)應(yīng)力鋼絲是否達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的指標(biāo)的判斷、評(píng)價(jià)問題。2、本實(shí)用新型強(qiáng)調(diào)了與PCCP陰極保護(hù)工程實(shí)踐有密切關(guān)系的保護(hù)電流密度測(cè)量的功能，以及陰極極化值ΔΕ和頂降的確定。3、本實(shí)用新型在用三電極結(jié)構(gòu)的測(cè)量組元進(jìn)行極化曲線和腐蝕速度測(cè)量時(shí)，完全可以用原來處于保護(hù)狀態(tài)下的鋼絲試件做為輔助電極(接到恒電位儀的“C”端)，處于自然腐蝕狀態(tài)下的鋼絲試件做為研究電極(接到恒電位儀的“W”端)，參比電極仍做上述測(cè)量中的參比電極(接到恒電位儀的“R”端)。上述的極化曲線一般為弱極化區(qū)或線性區(qū)的測(cè)量，對(duì)被測(cè)量體系擾動(dòng)小，測(cè)量周期短。4、參比電極必須具備的性能是在長(zhǎng)期使用時(shí)電位穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，交換電流密度大(不易極化)，使用壽命長(zhǎng)，有一定的機(jī)械強(qiáng)度。參比電極必須是可逆電極，可逆電極必須是處于平衡狀態(tài)。本實(shí)用新型中使用的是長(zhǎng)效硫酸銅參比電極，屬于用得最普遍、用的歷史最悠久的四種參比電極之一(氯化銀電極、鋅及鋅合金電極、硫酸銅電極、甘汞電極)。理論研究和長(zhǎng)期的普遍使用實(shí)踐均已證明硫酸銅參比電極具備上述的全部必備性能。5、本實(shí)用新型探頭(組元)沒有規(guī)定的或固定的尺寸，混凝土層能把三電極包裹起來，厚度、間距適中即可。6、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，使用壽命(周期)長(zhǎng)，可以達(dá)到20年，鋼絲試件及整個(gè)測(cè)量組元加工制作較容易，可滿足NACERP0100-2004美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的陰極保護(hù)準(zhǔn)則的測(cè)量要求，可用于PCCP管道的陰極保護(hù)效果評(píng)價(jià)。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1測(cè)量組元被保護(hù)體(Φ7πιπι) ；2長(zhǎng)效(硫酸銅)參比電極；3自然腐蝕體 (Φ7πιπι) ；4混凝土結(jié)構(gòu)體。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道的陰極保護(hù)測(cè)量組元由位于混凝土結(jié)構(gòu)體4中的三部分組成第一個(gè)組成部分是處于陰極保護(hù)狀態(tài)下的鋼絲試件測(cè)量組元被保護(hù)體1，用來模擬PCCP管道中的預(yù)應(yīng)力鋼絲的保護(hù)狀態(tài)。具體做法是該鋼絲試件的一端焊上電纜并做好防腐絕緣，電纜的另一端引到測(cè)試樁內(nèi)的接線板上，并將其與由PCCP管道上引出的電纜在測(cè)試樁內(nèi)的接線板上跨接，使測(cè)量組元被保護(hù)體1與PCCP管道的預(yù)應(yīng)力鋼絲處于電導(dǎo)通狀態(tài)，均處于陰極保護(hù)狀態(tài)。于是，由測(cè)量組元被保護(hù)體1接到萬用表的紅筆端或恒電位儀的“C”端(“C”端是對(duì)電極端)，測(cè)得的陰極保護(hù)電位，就代表了 PCCP管道的預(yù)應(yīng)力鋼絲的陰極保護(hù)電位Ε。ρ。第二個(gè)組成部位是處于自然腐蝕狀態(tài)下的鋼絲試件自然腐蝕體3，也焊出一條引出電纜，電纜的另一端也引到測(cè)試樁內(nèi)的接線板上，但不與由管道上引出的電纜跨接，使該鋼絲試件處于自然腐蝕狀態(tài)，模擬PCCP管道不施加陰極保護(hù)時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼絲的自然腐蝕狀態(tài)。于是，由該自然腐蝕體3接到萬用表的紅筆端或恒電位儀的“W”端(“W”端是工作電極端)，測(cè)得的腐蝕電位，就代表了 PCCP管道中預(yù)應(yīng)力未施加陰極保護(hù)時(shí)的腐蝕電位 Ecorr0第三個(gè)組成部分是長(zhǎng)效(硫酸銅)參比電極2，長(zhǎng)效(硫酸銅)參比電極2焊出一條引出電纜，引到測(cè)試樁內(nèi)的接線板上，作為參照比較的電極，長(zhǎng)效(硫酸銅)參比電極 2接到萬用表的黑筆端或恒電位儀的“R”端(“R”端是參比電極端)，在測(cè)量陰極保護(hù)電位 Ε。ρ和腐蝕電位Ε。。 時(shí)用。在測(cè)量組元內(nèi)預(yù)置長(zhǎng)效硫酸銅參比電極的優(yōu)點(diǎn)在于，可顯著地降低測(cè)量中的IR降，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。有了這個(gè)預(yù)置的參比電極，測(cè)量時(shí)就可以不用便攜式參比電極了，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)比較方便。當(dāng)長(zhǎng)效參比電極失效后，也可用便攜式參比電極在地面測(cè)量，并不影響到測(cè)量組元的功能。由本實(shí)用新型的測(cè)量組元可以測(cè)得(I)PCCP管道的陰極保護(hù)電位Eep(判斷是否比-IOOOmV更負(fù))；(2)PCCP管道的腐蝕電位E。。rr(評(píng)價(jià)其腐蝕傾向或程度)；[0038](3)確定陰極極化值A(chǔ)E = Ecp-Ecorr(判斷PCCP管道是否達(dá)到保護(hù)準(zhǔn)則)；(4)處于保護(hù)狀態(tài)的鋼絲試件的斷電電位E。ff ；(5)確定 IR 降，IR = Ecp-Eoff ；(6)處于保護(hù)狀態(tài)下的鋼絲試件的保護(hù)電流I。p ；(7)確定保護(hù)狀態(tài)下鋼絲試件的保護(hù)電流密度i。p = ICP/S(S為鋼絲試件的面積。 該參數(shù)可為判斷測(cè)量組元埋設(shè)處附近的預(yù)應(yīng)力鋼絲的保護(hù)電流密度提供依據(jù)；可謂同類腐蝕環(huán)境條件下，陰極保護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)選擇提供參考)。本實(shí)用新型測(cè)量組元的測(cè)量方法如下陰極保護(hù)電位E。p、腐蝕電位E。m的測(cè)量方法及陰極極化值Δ E的確定方法，如前所述。斷電電位E。ff的測(cè)量在處于保護(hù)狀態(tài)的鋼絲試件端子與PCCP引出線端子處在兩個(gè)端子跨接時(shí)，將帶鱷魚夾的萬用表黑筆端夾牢在長(zhǎng)效參比電極的端子上，將帶鱷魚夾的萬用表紅筆端夾牢在保護(hù)狀態(tài)下的鋼絲試件端子上，萬用表置于2V直流電壓檔，記錄陰極保護(hù)電位E。p。然后，斷開兩個(gè)端子的跨接，在斷開跨接的(幾乎)同時(shí)，馬上讀取(記錄) 萬用表顯示的數(shù)值，該數(shù)值即為斷電電位E。ff。這一參數(shù)測(cè)量過程中的關(guān)鍵步驟在于斷開跨接的(幾乎)同時(shí)，馬上、立刻、(幾乎)同步地讀取(記錄)萬用表顯示的數(shù)值。測(cè)量結(jié)束，恢復(fù)好跨接。IR降得確定E。p_E。ff = IR0因?yàn)樵跍y(cè)量組元中，長(zhǎng)效參比電極的鋼絲試件之間的距離很小，即R很??；而且鋼絲試件的陰極保護(hù)電流I也很小，通常在微安級(jí)。故，頂會(huì)很小。鋼絲試件的保護(hù)電流I。p的測(cè)量將帶鱷魚夾的萬用表的黑筆夾牢在處于保護(hù)狀態(tài)的鋼絲試件的接線端子上，紅筆夾牢在管道引出線的端子上。把萬用表調(diào)至直流電流檔， 位于2mA檔，打開萬用表，處于測(cè)量狀態(tài)。然后，斷開跨接，讀取(記錄)電流值I。p;如果測(cè)量當(dāng)量程過大，可調(diào)向更小的下一級(jí)量程，直至能讀出電流值。關(guān)鍵操作步驟在于先接入萬用表，后斷開，不能反。測(cè)量結(jié)束后，恢復(fù)跨接。保護(hù)電流密度的確定i。p = Icp/S = Icp/ π dl式中，d為鋼絲直徑，cm ；1為暴露于混凝土中的鋼絲試件的長(zhǎng)度，cm ；icp為保護(hù)電流密度，mA/cm2或μ A/cm2。本實(shí)用新型PCCP陰極保護(hù)測(cè)量組元的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)如下表 權(quán)利要求1. 一種預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道的陰極保護(hù)測(cè)量組元，其特征在于，所述陰極保護(hù)測(cè)量組元為位于混凝土結(jié)構(gòu)體中的三部分構(gòu)成第一個(gè)組成部分是處于陰極保護(hù)狀態(tài)下的鋼絲試件測(cè)量組元被保護(hù)體；第二個(gè)組成部位是處于自然腐蝕狀態(tài)下的鋼絲試件自然腐蝕體；第三個(gè)組成部分是長(zhǎng)效硫酸銅參比電極。
專利摘要本實(shí)用新型涉及陰極保護(hù)領(lǐng)域，具體為一種預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道的陰極保護(hù)測(cè)量組元。所述陰極保護(hù)測(cè)量組元為位于混凝土結(jié)構(gòu)體中的三部分構(gòu)成第一個(gè)組成部分是處于陰極保護(hù)狀態(tài)下的鋼絲試件測(cè)量組元被保護(hù)體；第二個(gè)組成部位是處于自然腐蝕狀態(tài)下的鋼絲試件自然腐蝕體；第三個(gè)組成部分是長(zhǎng)效硫酸銅參比電極。本實(shí)用新型參比電極都與鋼絲試件共同處于混凝土環(huán)境中，所用的參比電極不同是經(jīng)典的硫酸銅參比電極，解決犧牲陽極不能全部同步斷開或有嚴(yán)重雜散電流干擾的情況下，預(yù)應(yīng)力鋼絲的自然腐蝕電位測(cè)量問題；施加陰極保護(hù)后，預(yù)應(yīng)力鋼絲的陰極保護(hù)電位測(cè)量問題。在此基礎(chǔ)上，解決預(yù)應(yīng)力鋼絲是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的指標(biāo)的判斷、評(píng)價(jià)問題。
文檔編號(hào)C23F13/06GK202063997SQ20112005671
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者孫國(guó)濤, 常守文, 張勇, 李文新, 李紅偉, 臧晗宇 申請(qǐng)人:沈陽中科弘大腐蝕控制工程技術(shù)有限公司