[发明专利]预应力钢筒混凝土管道的阴极保护测试探头和制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及阴极保护领域，具体为一种预应力钢筒混凝土管道的阴极保护测量组元。

背景技术

自从1946年法国第一次将阴极保护技术应用到预应力混凝土结构上开始，几十年间，美国、阿根廷、秘鲁、澳大利亚、利比亚、西班牙、加拿大等国家对其进行了广泛的研究，并在许多预应力混凝土管道上采用了阴极保护，以便最大限度的减小PCCP（预应力钢筒混凝土管道）运行过程中预应力钢丝的腐蚀破坏，延长PCCP的使用寿命。

为了判断阴极保护效果，需要获得准确的测量数据，由于PCCP 的结构特征，传统的钢质管道用测试探头无法测量得到钢丝的自然腐蚀电位，无法模拟出PCCP的混凝土环境，也无法模拟PCCP 中预应力钢丝承受一定的应力状态，因此无法满足PCCP 阴极保护测试的要求。

因此，随着PCCP 的应用日益增多，PCCP 阴极保护测试探头的开发也成为一项迫在眉睫的工作。

中国专利CN 102146566 A公开了一种预应力钢筒混凝土管道的阴极保护测量组元，所述阴极保护测量组元为位于混凝土结构体中的三部分构成：第一个组成部分是处于阴极保护状态下的钢丝试件：测量组元被保护体；第二个组成部位是处于自然腐蚀状态下的钢丝试件：自然腐蚀体；第三个组成部分是长效硫酸铜参比电极。该发明参比电极都与钢丝试件共同处于混凝土环境中，所用的参比电极是经典的硫酸铜参比电极。

中国专利CN101738368 B公开了一种PCCP 阴极保护测试探头及测试方法，探头包括：混凝土结构体，模拟PCCP 管的混凝土芯；在混凝土结构体中设置彼此间隔开的处于无应力状态的第一钢丝、参比电极、辅助电极，结构体上缠绕处于应力状态的第二钢丝，第二钢丝所承受预应力大于或等于所模拟管中钢丝承受的预应力，第二钢丝与PCCP 预应力钢丝材料相同；多根电缆，包括第一钢丝电缆、第二钢丝电缆、参比电极电缆和辅助电极电缆，相应电缆的一端与对应第一钢丝、第二钢丝、参比电极和辅助电极分别电相连，而各电缆的另一端从混凝土结构体伸出；外护层，覆盖在混凝土结构体表面；所述混凝土结构体、第一钢丝、外护层均采用与所模拟PCCP 相同的材料。这种测试探头及测试方法，主要用于测量混凝土管钢丝（特别是PCCP 及钢筋混凝土结构预应力钢丝）的自然腐蚀电位、阴极保护极化电位、腐蚀速率、极化特性等参数。

现有技术存在的缺点是：

中国专利CN 102146566 A只解决了处于阴极保护状态下钢丝电位的测量，但是最大问题是测量的试件均不是一定预应力状态下的。由于预应力钢丝在自腐蚀状态下与不受应力的自然状态钢丝，在腐蚀电化学特征上仍然存在差异，尤其是腐蚀环境苛刻条件下，这种差异将更加明显。因此，这种方法只是对不受力的钢丝自腐蚀和阴极保护做出对比，无法真正模拟一定应力状态下钢丝腐蚀与阴极保护的电化学特征。

中国专利CNCN 101738368 B实现了预应力状态下的阴极保护钢丝电位测量，真实的模拟了预应力钢丝的环境。但是，其自腐蚀状态下的钢丝则是自然状态（无预应力）的，仍然无法测量预应力钢丝真正的自腐蚀状态。对PCCP钢丝，只能测量预应力下的保护电位，没有模拟自腐蚀试样的受力状态，两根试样的工况状态是存在较大差异的，因此，两根钢丝在腐蚀电化学特征上仍然存在差异。如果直接对比钢丝受到阴极保护与否的电位差异，不能消除预应力对电位的影响。另外，该专利设计难以制备钢丝直径在5毫米以上的预应力探头，为了防止预应力松弛，两端的夹具要求也比较高。总体而言，钢丝预应力状态的保持和制备不能准确计量，重现性差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术中存在的问题，提供一种有效地测量PCCP中预应力状态下钢丝的自腐蚀电位、阴极保护极化电位及其他腐蚀参数的阴极保护测试探头。通过测试探头来获得预应力钢丝的阴极保护参数，从而对PCCP阴极保护效果和运行状态做出评估。本发明还提供了一种PCCP钢丝预应力加载所需螺纹的特殊制备方法。PCCP钢丝表面硬度很高，加工试样两端的细牙螺纹，通过数控车床粗加工螺纹牙型、外圆磨、普通车床精加工、板牙过丝等一系列组合步骤形成特殊的制备方法。