[发明专利]一种钛合金海水管路用一体化高效防污电极及电解防污装置

说明书

技术领域

本发明属于海水管系海生物污损防治领域，涉及一种用于钛合金海水管路用一体化高效防污电极及电解防污装置。

背景技术

钛合金具有低密度、高强度、耐海水腐蚀等优异性能，在舰船、海洋平台、港口、天然气液化等工程领域的海水管系中，其应用越来越广泛。钛合金的应用，能缩小管路直径、增大海水流速，对降低管道重量及减轻腐蚀具有明显作用。但是，钛合金具有良好的生物相容性，在实际应用中容易发生严重的海生物污损问题。污损可造成管路堵塞、海水冷却系统换热效率下降等，对相关系统构成不同程度的安全威胁。因此，应用钛合金管路时必须采取有效措施，防治海生物污损。

目前，电解防污法是主流的海水管路防污方法，相关装置主要包括电解海水防污装置和电解铜铝防污装置两种，在实际工程中都得到了广泛常用。电解海水防污装置在海工平台，核电、热电冷却系统中大量应用，处理水量大、防污效果较好。但由于其系统复杂、使用及维护不便、成本高。同时，海水电解产氢较多、在应用在钛合金管路系统时由于钛合金对氢敏感可能发生氢脆现象，存在安全隐患。

电解铜铝防污装置结构简单、安装方便、成本低，更适用于中等或小流量海水管路的海生物污损防治。传统常用的电解铜铝防污装置，一般由独立的一根铜棒及一根铝棒组成，布置在海水管路的滤器内或船舶海底阀箱内，并利用海水管道或船体作为阴极。对于船舶海底阀箱内的电极，由于只有在船舶坞修时才能进行更换或维修，管路常因阳极消耗过快且无法及时更换而发生较严重的污损。对于装在海水管路滤器内的电极，由于滤器内空间非常有限，彼此隔开的铜棒、铝棒占据的空间较大，若要将电极装进滤器，必然要求限制铜棒及铝棒的尺寸，从而也使电极使用寿命受到很大限制。而且，由于船上存在较多电气设备，将船体或海水管道作为阴极，容易形成杂散电流，对电气设备造成不同程度的腐蚀。

在钛合金海水管路上应用传统电解铜铝防污装置，除了存在以上提出的两个问题外，还存在两个更为关键的问题：一是阴极问题。钛合金管路作为电解用阴极，则可能造成钛管路或滤器的氢脆，这对于管道系统的安全威胁是致命的，因此，传统装置不能在钛合金海水管路上使用；二是防污效果问题。电解铜铝防污技术对贝壳类动物作用较强，但对粘液类及植物类生物影响较小。然而，由于钛合金良好的生物兼容性，藻类生物容易在其上生长、繁殖，这恰是电解铜铝装置防污功效的短板，因此，其防污效果需要加强。以上问题，使电解铜铝防污装置无法用于钛合金海水管路的防污。

针对钛合金管路防污的专利不多。专利CN 2341891Y公布了一种船用海水冷却管系内防海生物装置，该装置利用的是电解铜铝防污技术，但是该装置的铜铝阳极体连接在同一个导电体上，无法分别对铜、铝阳极体的电解电流进行控制，影响防污效果。此外，根据铜铝金属活动性顺序，该设计在实际使用中会使铝阳极体大量电解消耗的同时铜阳极很少被电解，又因为抑制海生物生长的主要是铜离子，因此会导致装置难以达到理想防污效果。而且，该装置以船体为阴极，可能会产生上述杂散电流问题。专利CN 102409353公布了一种分布式钛合金管路电解防污装置，该装置通过在管道内壁不同位置沿管道方向涂覆涂层而获得阳极，并采用法兰式阴极，阴极与阳极绝缘。该装置由于阴、阳极相隔较远，易造成钛合金管路的氢脆及杂散电流腐蚀，安全隐患较大。

综上所述，钛合金巨大的应用前景，对防污装置提出了迫切需求，但目前在非钛合金海水管路上常用的电解防污装置直接应用于钛合金海水管路防污会存在各种问题，而且，目前没有针对钛合金海水管路防污的实用性强、功能完善的专利，技术积累薄弱。因此，不论从实际需求，还是技术积累方面，设计开发针对钛合金海水管路的电解防污装置都很有必要。

发明内容

本发明的技术任务是针对传统电解防污装置用于钛合金管路防污时面临的问题，提出了一种钛合金海水管路用一体化高效防污电极及电解防污装置。利用该装置，可实现钛合金海水管路防污效果的加强，解决因电解防污产生的杂散电流以及钛合金管路可能发生氢脆而不能作阴极的关键问题，并且能够有效提高钛合金海水管系的防污能力，防止海生物污损，保证钛合金海水管系及相关系统的稳定、安全运行。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：