[发明专利]用于监测海底部件(尤其电缆连接器)的状况的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及对海底金属部件(如电缆连接器)进行监测，尤其涉及警示这类部件的聚合物护套将要发生剥离。

背景技术

在水下由于腐蚀电池的产生而会出现金属腐蚀。钢和许多其他金属在水下电化学性质不稳定，因此在没有保护措施的情况下将会发生腐蚀。因此，水下使用的大多数金属连接到牺牲阳极上。电化学腐蚀将会引起活性更大的金属(牺牲阳极)溶解。在腐蚀电池中，阴极不溶解，从而可主要保护金属。但是，以这种方式保护水下基础结构会引起海底电缆出现阴极剥离，人们认识到阴极剥离是引起海底电缆故障的主要原因。

发明内容

本发明认为，通过监测金属部件(如，连接器的金属壳体)和该金属部件的保护性聚合物护套之间的交界面处的局部PH值，可对海底部件进行监测。在本发明的优选形式中，提供了一种能在十分长的时间内进行这种监测的装置。

在一种形式中，本发明提供了一种水下装置，其包括设置在聚合物护套中的金属部件，还包括用于可灵敏显示该金属部件和护套之间的交界面处的PH值的构件。

该金属部件可以是连接器的金属壳体。术语“连接器”用于表示连接到水下壳体或其他结构上的电缆连接器的任何结构，不论是可释放或不可释放的，不论是进行外部连接或内部连接(在“穿透器”的实例中)。当电缆从连接器伸展时，靠近连接器的电缆部分将被聚合物护套覆盖。所述构件可包括化学指示剂，护套优选半透明以足以能用肉眼直观观察指示剂。化学指示剂可以包括酚酞。

本发明还提供了一种制造用于海底电缆连接器的PH值指示器的方法，该海底电缆连接器具有金属壳体，该方法包括以下步骤：

(i)将半透明的热缩套筒设置在壳体上；

(ii)将套筒的一端收缩到壳体上以在套筒和壳体之间形成容器；

(iii)使容器中局部填充有化学指示剂溶液；

(iv)热缩套筒的另一端以密封套筒内的指示剂；以及

(v)将电缆连接到连接器上。

该方法优选还包括步骤：将半透明的聚合物护套模制在套筒和靠近连接器的电缆上。

附图说明

图1是说明图，示出了牺牲阳极；

图2至4示出了阴极剥离过程的各阶段；

图5A至5B示意性示出了本发明的操作过程；

图6示出了本发明的一个实施例；以及

图7A至7F示出了制造本发明的一个实施例的方法。

具体实施方式

如前所述，海水中由于腐蚀电池的产生而会出现金属腐蚀。图1示意性示出了典型的牺牲腐蚀电池。起到阴极作用的水下结构(如壳体1)浸没到电解质(海水)2中，通过一些导电通路3直接连接到牺牲阳极4上，牺牲阳极通常由锌制成。电化学腐蚀将引起活性更大的金属(牺牲阳极)溶解。在图1所示的这种腐蚀电池中，阴极1不溶解，从而可保护所述水下结构不发生腐蚀。但是，以这种方式来保护水下基础结构会引起一种称之为阴极剥离的过程，人们认为这种阴极剥离过程是引起海底电缆故障的主要原因。

图2至4示出了海底电缆发生阴极剥离的过程中的不同阶段。在海底电缆中，通过将图2所示的防水聚合物护套6模制在金属连接器8上，通常可保护金属连接器免受海水损害。金属连接器8连接到牺牲阳极4上。

在牺牲阳极4和海水2的交界面处，金属(锌)发生电离：

Zn→Zn⁺⁺+2e-

在金属连接器8的金属和模制件6的交界面5处，当聚合物模制件6中浸透海水和溶解的氧时，通过下面的反应过程形成氢氧离子：

2H₂O+O₂+4e^-→4OH^-

在阴极极化表面和直接连接到该阴极极化表面上的材料之间的交界面的区域7(如图3所示)中，这种反应会使PH值(碱性)十分高。金属/聚合物交界面处的PH值高会产生高的渗透压，导致在交界面处出现水疱（water blistering）9，最终聚合物6会从金属8上剥离下来，随后出现电缆故障(图4)。要发生这种反应，聚合物中必须浸透水和氧。所有聚合物具有一定的渗透性，最终聚合物中会含有充足的水和氧而发生阴极剥离过程。

因为聚合物和金属部件之间的交界面处的PH值变化是发生起疱的先兆，因此，金属聚合物交界面上的PH值指示剂能在任何剥离现象出现之前早期提示电缆剥离的发生。重要的是，由于PH值变化大(碱性高)，因此，可通过化学指示剂监测这种变化。