專利名稱：用于陰極保護(hù)的陽極及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的陰極保護(hù)的領(lǐng)域，并且具體地涉及就每單位長(zhǎng)度的電阻和靈活性而言是特別有效的并且安裝和處理是特別安全的陽極的設(shè)計(jì)。本發(fā)明還涉及這種陽極的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕現(xiàn)象在本領(lǐng)域中是眾所周知的。嵌入到混凝土結(jié)構(gòu)中以改善其力學(xué)性能的鋼筋通常在堿性混凝土環(huán)境誘導(dǎo)的鈍化環(huán)境中工作，但是，在一段時(shí)間之后，穿過混凝土的多孔表面的離子遷移導(dǎo)致對(duì)保護(hù)鈍化膜的局部侵蝕。尤其令人擔(dān)憂的是氯化物的侵蝕，氯化物幾乎出現(xiàn)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)被采用的所有類型環(huán)境中，并且更大程度上出現(xiàn)在發(fā)生暴露于微咸水(坐落在海洋區(qū)中的橋梁、立柱、建筑物)、防凍鹽(位于寒冷氣候區(qū)中的橋梁和道路結(jié)構(gòu))或者甚至海水(例如在橋墩和碼頭的情況下)的地方。氯化物暴露的臨界值已經(jīng)估算為每立方米混凝土大約0.6kg，超過該臨界值，無法保證增強(qiáng)鋼筋的鈍化狀態(tài)?；炷晾匣牧硪环N形式表現(xiàn)為碳酸鹽化現(xiàn)象，即通過混凝土混合物與大氣中的二氧化碳的石灰反應(yīng)形成碳酸鈣。碳酸鈣降低混凝土的堿含量(從pH13.5至pH9)，從而使鐵處于不受保護(hù)的狀態(tài)。氯化物的存在以及同時(shí)的碳酸鹽化代表用于保存結(jié)構(gòu)的鋼筋的最壞條件。鋼的腐蝕產(chǎn)物比鋼本身體積大，并且由于它們的形成而導(dǎo)致的機(jī)械應(yīng)力可能導(dǎo)致混凝土分層和破裂的現(xiàn)象，從除了安全觀點(diǎn)以外的經(jīng)濟(jì)學(xué)觀點(diǎn)而言，這導(dǎo)致巨大的損失。出于這個(gè)原因，在現(xiàn)有技術(shù)中已知的用于無限期延長(zhǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(暴露給大氣試齊U、即使在相關(guān)的鹽濃度的情況下)的最有效的方法包括使鋼筋陰極極化。以這種方式，鋼筋成為氧陰極還原的部位，從而抑制陽極腐蝕和溶解反應(yīng)。這種機(jī)制(被稱為鋼筋混凝土的陰極保護(hù))通過將各種類型的陽極結(jié)構(gòu)結(jié)合到混凝土上而實(shí)踐，就此而言，待保護(hù)的鋼筋作為陰極的反電極；由外部整流器支承的所涉及的電流穿過包括部分浸泡鹽溶液的多孔混凝土的電解質(zhì)。通常用于鋼筋混凝土的陰極保護(hù)的陽極包括涂覆有過渡金屬氧化物或其它類型的催化劑的鈦基材以用于陽極析氧。就基材而言，可能的是使用其他閥金屬，無論是純的或合金的；但是出于成本，純鈦為較優(yōu)選的。歐洲專利EP458951公開了用于陰極保護(hù)的網(wǎng)格型電極結(jié)構(gòu)，包括具有電催化涂層的多根金屬帶，所述金屬帶具有不同幾何形狀的空隙。這種類型的帶能夠通過實(shí)心金屬帶的沖孔或者更常見地通過金屬擴(kuò)展的傳統(tǒng)方法制造，在該傳統(tǒng)方法中， 金屬片材通過與帶本身的前進(jìn)方向垂直布置的一系列刀具進(jìn)行迫壓和沖孔而擴(kuò)展。這種第一步驟容許獲得擴(kuò)展金屬片材。這種片材隨后進(jìn)行適于獲得所需尺寸的帶的第二切割步驟。所述擴(kuò)展金屬帶設(shè)有網(wǎng)格，所述網(wǎng)格具有菱形形狀的空隙，其中菱形的主對(duì)角線與帶長(zhǎng)度垂直地取向。這種制造方法具有制造具有以下網(wǎng)格的金屬帶的不便:所述網(wǎng)格具有在切割的操作期間自動(dòng)形成的切割邊緣突起，從而使這些陽極難以處理并且由此安裝階段為危險(xiǎn)的。
在加拿大專利申請(qǐng)CA2078616A1中公開了具有光滑的橫向邊緣的金屬帶；通過該文獻(xiàn)所述的方法，所獲得的帶設(shè)有特定寬度的連續(xù)縱向延伸實(shí)心部段，該部段在制造過程中不變地形成并且其能夠僅僅用于點(diǎn)焊。但是，在如今的陰極保護(hù)系統(tǒng)中，優(yōu)選的是根本不焊接帶狀陽極，而是將它們直接疊加到鋼筋上，在它們之間布置有塑料墊片。在這種情況下，縱向延伸實(shí)心部段僅僅損失材料，特別是由于該實(shí)心部段總是在施加催化劑層期間涂覆有貴金屬。但是，這種催化劑層不能在非多孔結(jié)構(gòu)上正常工作，并且影響施加于陽極結(jié)構(gòu)上的實(shí)際電流密度的計(jì)算，從而使總陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各個(gè)方面在所附權(quán)利要求中闡釋。根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明涉及用于陰極保護(hù)、例如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的陰極保護(hù)的呈網(wǎng)格帶形式的陽極，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不便，所述陽極的邊緣基本上沒有呈切割突起形式的不連續(xù)并且具有正弦形狀。為了簡(jiǎn)單起見，在本說明書的背景中，參考鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的陰極保護(hù)；應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明可以在廣泛意義上的陰極保護(hù)領(lǐng)域中實(shí)施，例如包括金屬罐底的陰極保護(hù)。根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及一種用于制造所述陽極的方法。根據(jù)另外的方面，本發(fā)明涉及一種包括至少一個(gè)陽極的陰極保護(hù)系統(tǒng)，所述陽極呈網(wǎng)格帶的形式，邊緣基 本上沒有切割突起。在以下說明中展示了由本發(fā)明人獲得的最重要結(jié)果中的一些，其僅僅作為示例被提供而非期望限制本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的陽極包括擴(kuò)展金屬帶，所述帶特征在于具有菱形形狀空隙的網(wǎng)格，所述空隙具有沿著帶長(zhǎng)度取向的主對(duì)角線。在一個(gè)實(shí)施例中，所述帶的橫向邊緣具有正弦輪廓并且沒有切削突起。本發(fā)明人已經(jīng)意外地注意到，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的陽極，如上文所述的用于陰極保護(hù)的陽極顯示每單位長(zhǎng)度顯著減少的歐姆電阻，例如高達(dá)4倍的降低。較低的電阻使得有可能降低例如在電網(wǎng)系統(tǒng)中的電連接的數(shù)目，從而合理地節(jié)約材料和安裝時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施例中，所述金屬網(wǎng)格帶由鈦制成。在另一實(shí)施例中，所述金屬網(wǎng)格帶涂有包括貴金屬或其氧化物的催化涂層。在一個(gè)實(shí)施例中，所述帶的尺寸能夠具有范圍為從3mm至IOOmm的寬度、從0.25mm至2.5mm的厚度和從Im至150m的長(zhǎng)度。


為了更好的理解本發(fā)明，將對(duì)以下附圖進(jìn)行參照，這些附圖具有描繪其一些優(yōu)選實(shí)施例的目的而不限制其范圍。-圖1A示出了常規(guī)的擴(kuò)展金屬陽極的俯視圖。-圖1B示出了根據(jù)本發(fā)明的擴(kuò)展金屬陽極的俯視圖。
具體實(shí)施方式
詳細(xì)地，圖1A示出了常規(guī)陽極的俯視圖，其中具有由于包括切割步驟的制造方法而導(dǎo)致的可區(qū)分的切割突起1，沿帶寬度方向布置的菱形空隙的主對(duì)角線3和沿帶長(zhǎng)度方向相同布置的次對(duì)角線4的菱形幾何形狀。圖1B示出了根據(jù)本發(fā)明的陽極的俯視圖，其中能夠區(qū)分非切割的鈍橫向邊緣2，沿帶長(zhǎng)度方向布置的菱形空隙的主對(duì)角線3和沿帶寬度方向相同布置的次對(duì)角線4的菱形幾何形狀。示例表I中報(bào)告了由本發(fā)明人獲得的最重要結(jié)果中的一些，其中本發(fā)明的代表性陽極的歐姆電阻數(shù)據(jù)與常規(guī)的陽極進(jìn)行比較。標(biāo)記為A和B的陽極為通過相對(duì)于實(shí)心金屬帶的位移方向的縱向擴(kuò)展而常規(guī)獲得的菱形幾何形狀的陽極，其中類似于圖1A中描繪的，菱形主對(duì)角線垂直于帶長(zhǎng)度取向。標(biāo)記為C和D的陽極為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的菱形幾何形狀的陽極，類似于在圖1B中描繪的。陽極C和D通過相對(duì)于實(shí)心金屬帶的位移方向的垂直擴(kuò)展制備，該實(shí)心金屬帶被容許在裝置中沿著平行排的刀具行進(jìn)，該刀具通過迫壓和沖孔而沿垂直方向擴(kuò)展實(shí)心帶。帶制造借助于最后系列的刀具完成，該最后系列的刀具具有比先前刀具的刀片更長(zhǎng)的預(yù)定長(zhǎng)度的刀片，這在施加壓力時(shí)適于模制如在圖1B中描繪的帶的橫向邊緣。除了已經(jīng)由于陽極幾何形狀而就導(dǎo)電率而言所解釋的優(yōu)點(diǎn)以外，這種方法具有提供無縱向延伸實(shí)心部段的擴(kuò)展金屬帶的優(yōu)點(diǎn)，所述實(shí)心部段由于沒有隨后地切割而不會(huì)存在任意切割邊緣并且由此在安裝期間更安全和易于處理。此外，這種方法容許在擴(kuò)展完成時(shí)有利地直接獲得期望長(zhǎng)度的金屬帶。這種生產(chǎn)方法還容許獲得比常規(guī)方法長(zhǎng)度更長(zhǎng)的帶，從而有利于較大尺寸的安裝，這種安裝將需要多個(gè)帶的連接，具有總陽極系統(tǒng)的較低實(shí)心性。從表中報(bào)告的數(shù)據(jù)中，能夠注意到，對(duì)于給定的寬度，本發(fā)明的陽極顯示了低大約60%的歐姆電阻。表I
權(quán)利要求
1.一種用于陰極保護(hù)的陽極，所述陽極呈具有無縱向延伸實(shí)心部段的菱形網(wǎng)格的擴(kuò)展金屬帶的形式，其特征在于，所述菱形網(wǎng)格幾何地布置為主對(duì)角線平行于所述金屬帶長(zhǎng)度的方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽極，其特征在于，沿著所述金屬帶的長(zhǎng)度的橫向邊緣輪廓沒有不連續(xù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陽極，其中，所述金屬為鈦。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的陽極，其中，所述金屬涂覆有催化劑層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陽極，其中，所述催化劑層包括貴金屬或其氧化物。
6.制造根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的陽極的方法，包括以下步驟: -金屬帶行進(jìn)通過擴(kuò)展裝置，所述擴(kuò)展裝置配有平行于金屬帶位移的方向布置的至少一排第一預(yù)定長(zhǎng)度的刀具； -借助于所述至少一排刀具的迫壓和沖孔動(dòng)作來擴(kuò)展所述金屬帶； -借助于最后一排刀具的迫壓和沖孔動(dòng)作形成所述擴(kuò)張金屬帶的橫向邊緣輪廓，所述最后一排刀具具有比所述第一長(zhǎng)度長(zhǎng)的第二預(yù)定長(zhǎng)度的刀片。
7.包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的陽極的陰極保護(hù)系統(tǒng)，所述陽極嵌入到配有金屬鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)。
8.用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的陰極保護(hù)的方法，包括將陽極電勢(shì)施加到權(quán)利要求7所述的陰極保護(hù)系統(tǒng)的所述陽極上。`
全文摘要
描述了一種用于陰極保護(hù)的陽極，所述陽極呈具有網(wǎng)格的網(wǎng)格帶的形式，所述網(wǎng)格的孔為菱形形狀，其特征在于使所述菱形形狀的這些孔布置為主對(duì)角線沿著所述金屬帶長(zhǎng)度的方向取向，并且特征在于沿著所述金屬帶長(zhǎng)度的側(cè)邊緣沒有切割突起。還描述了用于獲得這種陽極的方法。
文檔編號(hào)B21D31/04GK103119201SQ201180044409
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者C·馬加納, S·特雷莫拉達(dá) 申請(qǐng)人:德諾拉工業(yè)有限公司