[发明专利]海洋回淤环境牺牲阳极服役性能监测与失效风险预警系统

说明书

本发明公开了一种海洋回淤环境牺牲阳极服役性能监测与失效风险预警系统，其包括传感器子系统、数据采集子系统、数据存储传输子系统和电源模块；传感器子系统包括N个传感器组，每个传感器组包括设置在保护盒内的电偶对传感器、保护电流传感器、腐蚀传感器、环境参数传感器，N个传感器组固定在护线管上，护线管通过焊脚焊接在被保护钢结构上，各传感器组的导线引至护线管中并沿护线管向上引出接入数据采集子系统，数据采集子系统与数据存储传输子系统连接，数据存储传输子系统通过无线或有线方式连接监控中心。本发明用于监测牺牲阳极服役性能和所处环境参数，并对牺牲阳极的失效风险进行预警，保障阴极保护的服役效果和寿命。

技术领域

本发明属于阴极保护技术领域，具体涉及一种海洋回淤环境牺牲阳极服役性能监测与失效风险预警系统。

背景技术

铝合金牺牲阳极以其优良的性能在海洋环境钢结构阴极保护中应用广泛。当铝合金牺牲阳极在回淤海洋环境(如回淤港口、回淤的跨海大桥等)使用时，回淤使海泥面逐渐升高，常有原先服役于海水中的牺牲阳极被海泥覆盖，被动服役海泥环境中。海底钢壳沉管隧道、海底管道等铺设时，需在海底开挖回填，海泥逐步回淤覆盖隧道、管道等，预装的铝合金牺牲阳极也将服役于海泥环境中。

当铝合金牺牲阳极在海泥环境中服役时，即便是在海泥中性能优良的品种，与在海水环境中服役相比，阳极性能也将有所下降。同时，铝合金牺牲阳极在海泥环境中服役时，服役性能会随海泥性质、温度和使用时间而改变，且存在钝化失效的风险。回淤环境下，海泥性质会随着淤积时间变化，通常淤积时间越长或越下层的海泥对牺牲阳极性能越不利。此外，由于海泥属于缺氧环境，可能促进厌氧细菌(如硫酸盐还原菌)的繁殖，造成微生物腐蚀，加速海泥环境中的钢材腐蚀。因此，有必要及时掌握牺牲阳极的服役性能，并对失效风险进行预警，以便及时采取处理措施，保障阴极保护的服役效果和寿命。

然而，牺牲阳极被海泥覆盖后，传统的潜水检测需开挖后方能实施，不仅工作量大，耗时耗力，而且在安装深度较大或海泥覆盖较厚的部位很难实现。与此同时，潜水检测在时间上存在不连续性，易造成失效风险预警不及时。牺牲阳极及其保护效果的监测技术，主要监测牺牲阳极发生电流或钢结构保护电位(如中国专利CN100585010C和CN211284550U公开的技术方案)，不能反映牺牲阳极所处环境参数的变化，难以实现回淤环境下牺牲阳极失效风险的预警。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种海洋回淤环境牺牲阳极服役性能监测与失效风险预警系统。用于监测牺牲阳极服役性能和所处环境参数，并对牺牲阳极的失效风险进行预警，以便及时采取处理措施，保障阴极保护的服役效果和寿命。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种海洋回淤环境牺牲阳极服役性能监测与失效风险预警系统，其包括传感器子系统、数据采集子系统、数据存储传输子系统和电源模块；

传感器子系统包括N个传感器组，N≥1，每个传感器组包括设置在保护盒内的电偶对传感器、保护电流传感器、腐蚀传感器、环境参数传感器，4种传感器之间浇铸环氧树脂形成绝缘隔离层隔离并形成一体；所述电偶对传感器包括牺牲阳极探头、被保护电极和第一参比电极，牺牲阳极探头为方形，被保护电极为方框形，牺牲阳极探头位于方框形的被保护电极中心位置，两者之间用环氧树脂浇铸成绝缘隔离层隔离，并在该绝缘隔离层中设置所述第一参比电极；所述保护电流传感器包括集流探头、第二参比电极和电连接点，集流探头为圆环形，第二参比电极设置在集流探头中心位置，并用环氧树脂浇铸成绝缘隔离层隔离，集流探头与电连接点用导线连接，两者之间串联采样电阻，电连接点与被保护钢结构焊接连接；腐蚀传感器包括耐蚀对电极、钢材电极、牺牲阳极工作电极和第三参比电极，所述钢材电极、牺牲阳极工作电极对称分布在第三参比电极两侧，并分别套装在耐蚀对电极按布局设置的3个安装口中，间隙部分浇铸环氧树脂，形成绝缘隔离层隔离；环境参数传感器包括电阻率探头、温度探头、氧化还原电位电极、溶解氧电极、pH电极、氯离子电极、硫离子电极，以上环境参数传感器的各探头和电极按布局间隔设置并用环氧树脂浇铸形成绝缘隔离层隔离；