[发明专利]牺牲阳极发生电流监测探头及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种牺牲阳极发生电流监测探头及其制备方法。

背景技术

为了保护钢结构物在海洋环境中免遭腐蚀破坏，通常利用牺牲阳极对全浸区和海泥区钢结构(即阴极)进行阴极保护(见图1)。由于结构形式和环境条件对材料的腐蚀行为影响很大，特别是对于缺乏腐蚀实测数据的新开发海区，现有的牺牲阳极阴极保护设计标准与实际情况往往会有一定出入，造成阴极保护系统设计上的缺陷。为了验证和检验阴极保护设计是否合理、工作状态是否正常，现阶段最有效的技术手段是在牺牲阳极腿上安装电流探头，对牺牲阳极的发生电流进行监测，以便了解牺牲阳极能否在初始极化、维持和末期三个阶段，达到设计规定的保护电流密度。

在现有的海洋石油平台阴极保护监测系统中，监测装置均采用分流器(标准电阻)法测量牺牲阳极发生电流，即通过测量流经标准电阻的电压降求得牺牲阳极发生电流。由于测量时必须使牺牲阳极工作电流全部流经分流器，才能准确地测得牺牲阳极发生电流，安装时必须首先切断牺牲阳极与被保护钢结构(即阴极)之间的电连接(见图2)，将牺牲阳极发生电流先接入电流监测探头13，流经探头内的分流器后，再流入作为阴极的被保护体(见图3)，对阴极实施防腐保护。海洋钢结构(即阴极)的牺牲阳极都是通过与结构同材质的阳极腿焊接到钢结构上的，为了切断牺牲阳极与被保护钢结构(即阴极)之间的电连接，必须分别将牺牲阳极两端与导管架连接的钢结构阳极腿从中间割断，再在截断的阳极腿断面两端焊接上绝缘法兰，利用绝缘法兰将截断的阳极腿接续好，使牺牲阳极重新坐落在被保护的钢结构上。电流探头的连线分别连接到绝缘法兰的两端，使保护电流流经跨接在绝缘法兰的电流探头后，再进入被保护体，实施保护。上述介入式测量方法有以下两个方面的缺陷：

1)由于牺牲阳极、电流探头以及阴极之间是串联连接，牺牲阳极发生电流必须先流经电流探头才能进入被保护体，一旦电流探头损坏，特别是暴露在海水中的探头电缆发生断裂时，直接造成牺牲阳极和被保护结构之间的电连接断路，使牺牲阳极无法对被保护结构实施保护，导致所设计的阴极保护系统失效，从而降低结构的设计寿命。

2)切割阳极腿，利用绝缘法兰对阳极腿实施连接，直接破坏了牺牲阳极整体结构，降低了牺牲阳极本身的结构强度。

发明内容

本发明的目的是提供一种牺牲阳极发生电流监测探头及其制备方法。

为实现上述目的，本发明可以采用以下技术方案：牺牲阳极发生电流监测探头14，其特征在于：探头包括如下组件：霍尔传感器组件、水密电缆5、填充材料6、绝缘封装壳体7和磁屏蔽外护套8；所述霍尔传感器组件由霍尔传感器2、导磁环3和霍尔传感器电路4组成；

导磁环3是具有一个开口的环体，霍尔传感器2设于导磁环的开口中，霍尔传感器电路4与霍尔传感器2电连接；不分流通过牺牲阳极支撑腿电流的磁屏蔽外护套8包覆于绝缘封装壳体7外，霍尔传感器组件设于绝缘封装壳体7内；水密电缆5一端与所述霍尔传感器电路4电连接，另一端伸出所述磁屏蔽外护套8；所述装置中部设有一个穿过导磁环内且和导磁环形状相匹配的通道，所述通道的轴心与导磁环的轴心重合；除霍尔传感器组件和所述通道外，绝缘封装壳体7内的空间充满填充材料6。

所述探头还可包括用于将霍尔传感器2和导磁环3固定在牺牲阳极支撑腿1上的支架9。

所述探头中，当所述导磁环为圆环结构时，所述通道也为圆形通道，且所述通道穿过所述导磁环的内环。

本发明还提供了上述牺牲阳极发生电流监测探头14的制备方法。

本发明提供的上述牺牲阳极发生电流监测探头14的制备方法，包括如下步骤：

1)将具有一个开口的导磁环3套设于牺牲阳极支撑腿1上；

2)将霍尔传感器2和霍尔传感器电路4进行电连接；将霍尔传感器电路4与水密电缆5的一端进行电连接，水密电缆5的另一端游离；将霍尔传感器2置于导磁环3的开口中并固定在牺牲阳极支撑腿1上；

3)将设有开口10的绝缘封装壳体套设于牺牲阳极支撑腿1上，形成空腔体，将霍尔传感器组件封装于绝缘封装壳体内；

4)将填充材料6通过所述开口10灌满所述空腔体；

5)填充材料6凝固后，将磁屏蔽外护套8包覆在绝缘封装壳体7外，磁屏蔽外护套8不分流通过牺牲阳极支撑腿的电流；水密电缆5的游离端伸出磁屏蔽外护套8；

得到安装于牺牲阳极支撑腿1上的牺牲阳极发生电流监测探头14。

步骤1)中的导磁环3和步骤2)中的霍尔传感器2可通过支架9固定在牺牲阳极支撑腿1上。