[发明专利]海洋应用铸铁阳极

说明书

一种改进的海洋雪橇式阳极结构，包括具有高的表面与重量比从而提供增加的活性表面和改善的可靠性的单件铸件。在一个实施方案中，阳极重约2000磅并且具有约5000平方英寸的活性表面积和高达160安培的电流输出容量。改进的阳极与具有相似重量的现有雪橇式阳极结构相比具有显著更高的电流输出。与已知的雪橇式阳极结构不同，新的雪橇式阳极结构的整个暴露表面为阳极材料并且将电流传递至周围介质。单件铸件消除了已知雪橇式阳极结构的框架损坏时的结构故障和连接多个阳极的电缆损坏时的电故障。靠近对角处附接有两根冗余的引线电缆以优化可靠性和电性能。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年9月6日提交的美国临时专利申请系列号62/384,042的优先权，该申请通过引用以其整体并入本文中。

技术领域

本发明一般性地涉及用于海洋水下管道和结构的外加电流阴极保护系统的阳极。

背景技术

海洋环境中的管道和其他结构的水下金属表面由于金属表面和与其接触的海水之间的电化学反应而经受腐蚀。安装阴极保护系统以限制在经受表面上发生的腐蚀量。在海底或洋底采用一系列阳极的海洋环境中过多地使用外加电流阴极保护系统以减轻和控制腐蚀侵袭的严重性。在海洋结构的外加电流阴极保护系统中使用的最常见的阳极材料之一是高硅铸铁。

现有的外加电流阴极保护阳极使用砂模铸造或金属压铸技术通常以简单的棒或管的形状生产。由于洋流和来自船的泵喷射流，特别是在码头附近和海岸带，阳极系统暴露于强力。与陆上条件相比，当在水下时，阳极系统的有效重量显著降低。因此，放置在洋底或海底的水下阳极系统必须足够重以防止任何移动和随后的失效。

已知的阳极系统利用雪橇式阳极结构(anode sled)组件，该雪橇式阳极结构组件具有多个通常用于地下应用的常规筒状或管状铸铁阴极保护阳极，附接至通常由混凝土制成的框架。框架通常包括通过较小的横梁连接的两个大直径混凝土纵梁。雪橇式阳极结构组件包括四个吊眼、用于每个阴极保护阳极的一个或两个电力电缆连接件、将阴极保护阳极附接至雪橇的阳极夹具和将雪橇式阳极结构连接至电流源的电缆。任何电缆或夹具的损坏都可能导致雪橇式阳极结构的失效。每个阴极保护阳极在具体介质中的电流输出容量和效率受阳极的表面积限制。

发明内容

本发明通过提供一种改进的海洋雪橇式阳极结构而解决了以上和其他需求，该海洋雪橇式阳极结构包括具有高的表面与重量比的单件铸件，从而提供增加的活性表面和改善的可靠性。在一个实施方案中，阳极重约2000磅并且具有约5000平方英寸的活性表面积和高达160安培的电流输出容量。改善的阳极与具有相似重量的现有雪橇式阳极结构相比具有显著更高的电流输出。与已知的雪橇式阳极结构不同，新的雪橇式阳极结构的全部暴露表面为阳极材料并且将电流传递至周围介质。单件铸件消除了已知雪橇式阳极结构的框架损坏时的结构故障和连接多个阳极的电缆损坏时的电故障。靠近对角处附接有两根冗余的引线电缆以优化可靠性和电性能。

根据本发明的一个方面，提供了单件铸件海洋应用阳极，其包括在纵梁的端部附接至两个横梁的三个纵梁。纵梁在安置有海洋应用阳极的底的上方相对所述底间隔开，提供增加的暴露活性表面积以改善输出电流。至少一根引线附接至海洋应用阳极，提供正的直流电流，并且优选地两根冗余引线附接至海洋应用阳极的对角处，二者都提供正的直流电流。

根据本发明的另一个方面，提供了阳极系统，其包括雪橇式阳极结构和安装至由桩支撑的平台的整流器。电缆通过接线盒将整流器的正极端子连接至雪橇式阳极结构。整流器的负极端子通过电缆连接至桩或其他合适的接地。雪橇式阳极结构安置在浸没在水中的底上。

附图说明

本发明的以上和其他方面、特征和优点根据结合以下附图给出的本发明的以下更具体的描述将更加明显，在附图中：

图1示出了现有技术的海洋雪橇式阳极结构。

图2A示出了根据本发明的具有吊眼的改进海洋雪橇式阳极结构的等轴视图。