【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属腐蚀和防护领域，具体是涉及一种海洋大气区环境钢结构阴极保护装置及方法。
技术介绍
1、钢结构由于其自身具有高抗压、高抗折、易加工等优点，而被广泛应用于各个领域的工程建设中。近年来，因跨海交通工程建设步伐加快，使得钢结构在海洋工程中的使用也变得越来越多。然而，受恶劣的海洋环境影响，钢结构容易遭受腐蚀，从而严重影响钢结构的耐用性。
2、目前，针对钢结构的防护方法包括外加电流阴极保护、牺牲阳极阴极保护和涂层保护等。其中，阴极保护技术主要针对于结构物水下区防护，无法对浪溅及大气区进行有效防护。而涂层保护在长期的干湿循环、阳光照射及应力作用下容易发生局部劣化、脱落，使钢结构基底暴露在恶劣环境下。特别是在海洋环境中，出现微裂纹、微破损的涂层难以在腐蚀初期被发现，，这使得钢结构缺损涂层局部会形成“大阴极小阳极”的腐蚀情景，导致钢结构点蚀严重，腐蚀加速。而牺牲阳极阴极保护、外加电流阴极保护技术作为有效防止钢结构腐蚀的手段，广泛应用于海洋工程水下区结构中。但在大气环境中，由于在钢结构和阳极之间缺乏必要的电解质，无法形成离子流通通道。同时，在空气中牺牲阳极表面容易形成一层钝化膜，影响牺牲阳极持续发挥作用，因此两种阴极保护技术无法用于大气区。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的不足，提出一种海洋大气区环境钢结构阴极保护装置，该装置通过结合牺牲阳极阴极保护技术和外加电流阴极保护技术能有效的对海洋大气区环境的钢结构进行防护，从而避免了避免钢结构局部形成“
2、本专利技术的另一个目的是提供海洋大气区环境钢结构阴极保护方法。
3、本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：
4、一种海洋大气区环境钢结构阴极保护装置，包括外壳、螺栓底座、接触头机构、控制系统、参比电极、牺牲阳极阴极保护模块和外加电流阴极保护模块；
5、所述外壳为圆环形，所述外壳的壳体内设有环形磁铁；
6、所述牺牲阳极阴极保护模块包括牺牲阳极、电解液层和电解液槽，所述牺牲阳极、电解液层和电解液槽均安装在所述外壳内，所述接触头机构的上端与待保护的钢结构连接，所述接触头机构的下端固定安装在所述牺牲阳极的上端，所述牺牲阳极与所述待保护的钢结构之间设有所述电解液层，且所述电解液层中含有电解液，所述牺牲阳极通过所述电解液层与所述待保护的钢结构连接；所述电解液槽安装在所述外壳的内壁，且所述电解液槽与所述电解液层连接；所述参比电极设置在所述电解液槽内；所述电解液槽用于给所述电解液层补充电解液，所述电解液用于活化所述牺牲阳极并作为所述牺牲阳极与待保护的钢结构间的离子传输通道；所述外壳的内壁底部设有螺纹，所述螺栓底座通过此螺纹与所述外壳螺纹连接，且所述螺栓底座的上端与牺牲阳极的下端连接；
7、所述外加电流阴极保护模块包括阳极铂片、锂电池和太阳能板，所述阳极铂片安装在所述电解液层内，所述太阳能片设置在所述外壳外，所述太阳能片用于给所述锂电池充电，所述锂电池安装在所述外壳内，所述锂电池用于为所述控制系统供电；
8、所述外壳内设有容纳腔，所述控制系统安装在所述容纳腔内，所述控制系统通过相应的导线分别与所述接触头机构、牺牲阳极、锂电池、阳极铂片和参比电极连接；所述控制系统根据所述锂电池的电量以及待保护的钢结构与所述参比电极的电位差选择所述牺牲阳极或锂电池对所述待保护的钢结构进行通电以实施阴极保护。
9、优选的，所述接触头机构包括接触头、支柱、第一弹簧、第一导电垫片、第二导电垫片和绝缘垫片，所述支柱为圆柱型，所述第一弹簧、第一导电垫片、第二导电垫片和绝缘垫片均设置在所述支柱内，所述第一弹簧的上端与所述接触头的连接，所述第一弹簧的下端与所述第一导电垫片的上端连接，所述第一导电垫片的下端设有绝缘垫片，所述第一导电垫片的下端通过所述绝缘垫片与所述第二导电垫片的上端连接，所述第二导电垫片的下端与所述牺牲阳极的上端连接，所述第一导电垫片和第二导电垫片分别通过相应的导线与所述控制系统连接。
10、优选的，所述牺牲阳极内设有导电铁芯，所述导电铁芯的一端与所述第二导电垫片的下端连接，所述导电铁芯通过所述第二导电垫片与所述控制系统连接。
11、优选的，所述电解液层包括高吸水材料和电解液，所述高吸水材料采用有机发泡塑料或高吸水性树脂。
12、优选的，所述电解液由kcl和licl组成，所述kcl和licl的摩尔比为1比1～3。
13、优选的，所述控制系统还包括有报警警示信号灯，当所述控制系统检测到待保护的钢结构与所述参比电极的电位差低于-780mv(vs.ag/agcl)时，所述报警警示信号灯显示为常亮绿灯；反之，所述报警警示信号灯显示为常闪红灯。
14、优选的，所述螺栓底座包括底座、密封垫片和第二弹簧，所述底座为中空螺栓型结构，所述第二弹簧设于所述底座内，所述第二弹簧的一端与所述底座连接，所述第二弹簧的另一端与所述密封垫片的下端连接，所述密封垫片的上端与所述牺牲阳极的下端连接。
15、优选的，所述牺牲阳极采用铝-锌-铟合金或铝-锌合金。
16、优选的，还包括有备用电解液槽，所述备用电解液槽安装在所述外壳的内壁，且所述备用电解液槽与电解液槽对称设置。
17、一种海洋大气区环境钢结构阴极保护方法，采用所述的海洋大气区环境钢结构阴极保护装置，包括以下步骤：
18、s1、对涂层破损的钢结构进行清洗，除去所述涂层破损的钢结构的表面锈层，以保证该破损位点与钢结构基地处于良好导电状态；
19、s2、对步骤s1所述破损位点的电位进行检测，并对距离所述破损位点半径范围0.5m～1m内不同方向的八个点进行电位检测；
20、s3、当检测到步骤s2所检测的各个点位的电位均正于-750mv(vs.ag/agcl)时，将所述海洋大气区环境钢结构阴极保护装置的接触头对准所述破损点位，并利用所述海洋大气区环境钢结构阴极保护装置中的磁铁固定在钢结构表面；
21、s4、拧紧所述螺栓底座，使所述牺牲阳极、接触头和钢结构表面的接触紧密；
22、s5、检查所述海洋大气区环境钢结构阴极保护装置是否紧固，观察位于所述海洋大气区环境钢结构阴极保护装置侧面底部的报警警示信号灯是否处于绿灯常亮的状态，若否，则再次对步骤s2所述8个点位进行点位检测，对电位不满足-780mv～-1050mv(vs.ag/agcl)的剩余点位安装所述海洋大气区环境钢结构阴极保护装置，直至所有所述海洋大气区环境钢结构阴极保护装置的报警警示信号灯均处于绿灯常亮状态，完成对所述涂层破损的钢结构的阴极保护。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点：
23、1、本专利技术的一种海洋大气区环境钢结构阴极保护装置通过结合牺牲阳极阴极保护技术和外加电流的阴极技术可有效的对钢结构有效防护及智能维护，避免由于钢结构局本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种海洋大气区环境钢结构阴极保护装置，其特征在于，包括外壳、螺栓底座、接触头机构、控制系统、参比电极、牺牲阳极阴极保护模块和外加电流阴极保护模块；
2.根据权利要求1所述的海洋大气区环境钢结构阴极保护装置，其特征在于，所述接触头机构包括接触头、支柱、第一弹簧、第一导电垫片、第二导电垫片和绝缘垫片，所述支柱为圆柱型，所述第一弹簧、第一导电垫片、第二导电垫片和绝缘垫片均设置在所述支柱内，所述第一弹簧的上端与所述接触头的连接，所述第一弹簧的下端与所述第一导电垫片的上端连接，所述第一导电垫片的下端设有绝缘垫片，所述第一导电垫片的下端通过所述绝缘垫片与所述第二导电垫片的上端连接，所述第二导电垫片的下端与所述牺牲阳极的上端连接，所述第一导电垫片和第二导电垫片分别通过相应的导线与所述控制系统连接。
3.根据权利要求2所述的海洋大气区环境钢结构阴极保护装置，其特征在于，所述牺牲阳极内设有导电铁芯，所述导电铁芯的一端与所述第二导电垫片的下端连接，所述导电铁芯通过所述第二导电垫片与所述控制系统连接。
4.根据权利要求1所述的海洋大气区环境钢结构阴极保护装置，其
5.根据权利要求1所述的海洋大气区环境钢结构阴极保护装置，其特征在于，所述电解液由KCl和LiCl组成，所述KCl和LiCl的摩尔比为1比1～3。
6.根据权利要求1所述的海洋大气区环境钢结构阴极保护装置，其特征在于，所述控制系统还包括有报警警示信号灯，当所述控制系统检测到待保护的钢结构与所述参比电极的电位差低于-780mV时，所述报警警示信号灯显示为常亮绿灯；反之，所述报警警示信号灯显示为常闪红灯。
7.根据权利要求1所述的海洋大气区环境钢结构阴极保护装置，其特征在于，所述螺栓底座包括底座、密封垫片和第二弹簧，所述底座为中空螺栓型结构，所述第二弹簧设于所述底座内，所述第二弹簧的一端与所述底座连接，所述第二弹簧的另一端与所述密封垫片的下端连接，所述密封垫片的上端与所述牺牲阳极的下端连接。
8.根据权利要求1所述的海洋大气区环境钢结构阴极保护装置，其特征在于，所述牺牲阳极采用铝-锌-铟合金或铝-锌合金。
9.根据权利要求1所述的海洋大气区环境钢结构阴极保护装置，其特征在于，还包括有备用电解液槽，所述备用电解液槽安装在所述外壳的内壁，且所述备用电解液槽与电解液槽对称设置。
10.一种海洋大气区环境钢结构阴极保护方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的海洋大气区环境钢结构阴极保护装置，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种海洋大气区环境钢结构阴极保护装置，其特征在于，包括外壳、螺栓底座、接触头机构、控制系统、参比电极、牺牲阳极阴极保护模块和外加电流阴极保护模块；
2.根据权利要求1所述的海洋大气区环境钢结构阴极保护装置，其特征在于，所述接触头机构包括接触头、支柱、第一弹簧、第一导电垫片、第二导电垫片和绝缘垫片，所述支柱为圆柱型，所述第一弹簧、第一导电垫片、第二导电垫片和绝缘垫片均设置在所述支柱内，所述第一弹簧的上端与所述接触头的连接，所述第一弹簧的下端与所述第一导电垫片的上端连接，所述第一导电垫片的下端设有绝缘垫片，所述第一导电垫片的下端通过所述绝缘垫片与所述第二导电垫片的上端连接，所述第二导电垫片的下端与所述牺牲阳极的上端连接，所述第一导电垫片和第二导电垫片分别通过相应的导线与所述控制系统连接。
3.根据权利要求2所述的海洋大气区环境钢结构阴极保护装置，其特征在于，所述牺牲阳极内设有导电铁芯，所述导电铁芯的一端与所述第二导电垫片的下端连接，所述导电铁芯通过所述第二导电垫片与所述控制系统连接。
4.根据权利要求1所述的海洋大气区环境钢结构阴极保护装置，其特征在于，所述电解液层包括高吸水材料和电解液，所述高吸水材料采用有机发泡塑料或高吸水性树脂。
5.根据权利要求1所述的海洋大气区环境钢...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈昊翔，李剑，刘晓峰，张东方，刘双，刘国强，范志宏，温杰，
申请(专利权)人：中交四航工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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