專利名稱：水下光纖線纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水下光纖線纜，而且涉及保護(hù)水下光纖線纜的方法。水下光纖線纜是一種安裝或者適于安裝在水下(例如，在海床上、橫跨河流、湖泊等)的光纖線纜，其中線纜長(zhǎng)度的至少一部分浸沒(méi)在水中。
背景技術(shù)：
水下線纜，尤其是水下光纖線纜，用于海底通信。水下光纖線纜鋪設(shè)在海床上并且具有著陸點(diǎn)。US 4，389，088涉及一種包括具有螺旋槽的中央細(xì)絲的水下光纖線纜，所述螺旋槽用于在每個(gè)槽中接納至少一條光纖，槽的截面使得其中的光纖可以橫向移動(dòng)至少其橫向尺寸的一半，其中所述中央細(xì)絲是由金屬或者金屬合金制成的。該中央細(xì)絲具有鋁管，通過(guò)擠壓或者通過(guò)縱向焊接一根帶子然后拉動(dòng)其通過(guò)一個(gè)管芯來(lái)應(yīng)用。這種管子的作用是保護(hù)光纖不受外部壓力的影響。管子又通過(guò)擠壓技術(shù)被幾毫米厚且由例如聚乙烯或聚丙烯的塑料材料制成的覆蓋物覆蓋，從而提供關(guān)于外部介質(zhì)的電絕緣。以不間斷線匝螺旋纏繞的一層鋼絲圍繞著所述覆蓋物。這種鋼絲的目的是同時(shí)吸收作用在線纜上的張力并形成能夠抵抗由于外部壓力而導(dǎo)致的壓縮的護(hù)件(armour)。線纜可選地包括另一個(gè)金屬保護(hù)層。本申請(qǐng)人觀察到，當(dāng)安裝到咸水中的海床上時(shí)，根據(jù)US 4，389，088的線纜要遭受極端的環(huán)境，這種環(huán)境對(duì)線纜的部件，尤其是對(duì)金屬部件，是有侵蝕性的。對(duì)線纜金屬部件的侵蝕是危險(xiǎn)的，因?yàn)樗档土司€纜的機(jī)械抵抗力而且水最終會(huì)到達(dá)光纖。而且，在酸性和中性水中，產(chǎn)生侵蝕的陰極反應(yīng)產(chǎn)生氫，氫會(huì)弓I起光纖工作波長(zhǎng)的衰減。根據(jù)Norscan報(bào)告(2008年8月，第2卷，第2期)已知，為了保護(hù)光纖線纜的護(hù)件不受侵蝕影響，應(yīng)用鏈接到線纜護(hù)件的負(fù)DC電壓(直流電壓)。當(dāng)線纜的暴露的護(hù)件區(qū)域與局部地接觸時(shí)，周圍安裝區(qū)域中的元素將被吸引到負(fù)充電的暴露的線纜區(qū)域。這些元素將隨時(shí)間累積，在暴露的線纜護(hù)件上形成保護(hù)層，只要負(fù)DC電勢(shì)給線纜供能就可以，由此減緩了暴露的護(hù)件區(qū)域的侵蝕過(guò)程。本申請(qǐng)人觀察到外加電流會(huì)造成線纜中氫的生成。根據(jù)EP136877，海底線纜包括布置在保護(hù)性護(hù)套中并且具有一層或多層金屬護(hù)件的線纜芯部。所述護(hù)件通常被注入浙青和/或柏油的黃麻和/或聚丙烯紗線的侵蝕保護(hù)層覆蓋。當(dāng)護(hù)件由鋼絲或者鋼條組成時(shí)，鋼通常是鍍鋅的。但是，其它金屬也用作線纜護(hù)件。關(guān)于單導(dǎo)體電力線纜，通過(guò)把不同金屬絲引入到護(hù)件中，鋼護(hù)件的導(dǎo)電性得到了改善。這種海底線纜的特征在于集成到護(hù)件中的有排列好的金屬或金屬合金的絲、條或帶，這種金屬或金屬合金沒(méi)有護(hù)件那么貴重，而且將代表用于護(hù)件侵蝕保護(hù)的犧牲陽(yáng)極。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明中，本申請(qǐng)人面臨保護(hù)水下光纖線纜不受侵蝕影響的問(wèn)題。此外，本申請(qǐng)人還面臨保護(hù)光纖不受氫產(chǎn)生影響的問(wèn)題，其中氫產(chǎn)生與線纜部件的電化學(xué)反應(yīng)相關(guān)。特別地，本申請(qǐng)人觀察到容納光纖的金屬管的完整性影響線纜的效率。根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種水下光纖線纜，包括兩個(gè)端部、一個(gè)擠壓金屬管、所述擠壓金屬管中至少一條松散放置的光纖、圍繞所述擠壓金屬管的聚合物護(hù)套及受控陰極保護(hù)系統(tǒng)，所述受控陰極保護(hù)系統(tǒng)包括布置在水下線纜外面的陽(yáng)極地床(anode bed)和在水下線纜的一個(gè)端部把該陽(yáng)極地床連接到水下線纜的擠壓金屬管的電連接部。受聚合物護(hù)套保護(hù)的擠壓金屬管的改善的抵抗力可以通過(guò)適于把受控的保護(hù)電流施加到擠壓金屬管的陰極保護(hù)系統(tǒng)來(lái)保留。本申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，利用線纜更易接近的部分，具有布置在水下線纜外面的陽(yáng)極地床的陰極保護(hù)系統(tǒng)很容易安裝和維護(hù)，而且擴(kuò)展了沿線纜長(zhǎng)度的保護(hù)。 依賴于水下線纜的長(zhǎng)度，在一種實(shí)施方式中，在水下線纜的兩端都放置了受控陰極保護(hù)系統(tǒng)。每一部分都鏈接到布置在水下線纜外面的陽(yáng)極地床，及在水下線纜相關(guān)的端部把陽(yáng)極地床連接到水下線纜的擠壓金屬管的電連接部。優(yōu)選地，水下線纜包括至少一個(gè)位于擠壓金屬管與聚合物護(hù)套之間的粘合層。所述粘合層改善了擠壓金屬管與聚合物護(hù)套之間的粘合。而且，該粘合層還有助于避免聚合物護(hù)套中的損壞，并且，在有損壞的情況下，避免侵蝕傳播。有利地，所述粘合層包括馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯。 優(yōu)選地，適于把保護(hù)電流密度J的值維持在O. ΟΟΙΑ/m2和lA/m2之間的預(yù)定電阻布置在陽(yáng)極地床與擠壓金屬管之間。更優(yōu)選地，所述預(yù)定電阻適于把保護(hù)電流密度J的值維持在O. 005A/m2和O. lA/m2之間。還更優(yōu)選地，所述預(yù)定電阻適于把保護(hù)電流密度J的值維持在 O. 008A/m2 和 O. 05A/m2 之間。有利地，預(yù)定電阻沿所述電連接部串聯(lián)布置。該預(yù)定電阻允許限制氫的產(chǎn)生并安全地應(yīng)用陰極保護(hù)，從而獲得對(duì)光纖的可靠保護(hù)。通過(guò)受控陰極保護(hù)系統(tǒng)，擠壓金屬管得到了保護(hù)，而且氫的產(chǎn)生也被限制了。優(yōu)選地，水下線纜包括在所述擠壓金屬管中容納所述至少一條光纖的聚合物管子。這個(gè)特征提供了對(duì)擠壓金屬管中光纖的進(jìn)一步保護(hù)。有利地，擠壓金屬管是從線纜中心開(kāi)始最接近至少一條光纖的金屬元件。因此，陰極保護(hù)直接應(yīng)用到容納至少一條光纖的線纜的金屬部件，從而優(yōu)化了對(duì)無(wú)護(hù)件層的線纜延伸部(stretch)的保護(hù)。優(yōu)選地，擠壓金屬管由鋁制成。作為替代，擠壓金屬管由鋁合金制成。作為替代，擠壓金屬管由銅制成。有利地，水下線纜的至少一部分包括圍繞聚合物護(hù)套的至少一層護(hù)件絲。至少一個(gè)聚合物保護(hù)層圍繞所述護(hù)件絲。護(hù)件層提供了整個(gè)線纜進(jìn)一步的機(jī)械抵抗力，特別是在鋪設(shè)的過(guò)程中。有利地，受控陰極保護(hù)系統(tǒng)是流電(galvanic)陰極保護(hù)系統(tǒng)并且包括陽(yáng)極地床，所述陽(yáng)極地床包括至少一個(gè)犧牲陽(yáng)極，該犧牲陽(yáng)極由具有比水下線纜的擠壓金屬管更負(fù)電極電勢(shì)的材料制成。根據(jù)本發(fā)明的線纜與流電受控陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了對(duì)光纖的可
靠保護(hù)。
優(yōu)選地，在擠壓金屬管由鋁或者鋁合金制成的情況下，陽(yáng)極地床由選自由鋅、鎂、鋁或者鋁合金組成的組的材料制成。作為替代，受控陰極保護(hù)系統(tǒng)是外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)，包括沿陽(yáng)極地床與水下線纜的擠壓金屬管之間的電連接部布置的外部電源。有利地，受控陰極保護(hù)系統(tǒng)包括沿陽(yáng)極地床與擠壓金屬管之間的電連接部串聯(lián)的電阻及測(cè)量電阻端部的電勢(shì)差的電壓計(jì)。這些特征允許獲得對(duì)擠壓金屬管與陽(yáng)極地床之間的電勢(shì)差的可靠連續(xù)讀數(shù)。有利地，擠壓金屬管是帶波紋的。優(yōu)選地，擠壓金屬管至少在連接到陰極保護(hù)系統(tǒng)的水下線纜的端部包括暴露的延伸部。特別地，電連接部把陽(yáng)極地床連接到擠壓金屬管的暴露的延伸部。而且，陰極保護(hù)系統(tǒng)還提供電連接部與擠壓金屬管之間的直接接觸。 有利地,一個(gè)接頭盒(joint case)容納擠壓金屬管的暴露的延伸部。電連接部穿過(guò)該接頭盒。容納擠壓金屬管的暴露的延伸部的接頭盒保護(hù)線纜的端部，而且尤其是擠壓金屬管的暴露的延伸部。在這種情況下，電連接部穿過(guò)接頭盒，允許陽(yáng)極地床布置在該接頭盒的外面。有利地，具有陰極保護(hù)系統(tǒng)的水下線纜的端部位于海岸旁。陽(yáng)極地床適于掩埋在該海岸的水平面下。優(yōu)選地，陽(yáng)極地床是利用親水性回填掩埋的。這種特征允許改善陽(yáng)極地床與環(huán)境，尤其是海水，之間的接觸。有利地，陽(yáng)極地床可以包括兩個(gè)或更多個(gè)并聯(lián)連接到連接箱的犧牲陽(yáng)極。特別地，這種連接箱通過(guò)電連接部連接到水下線纜的擠壓金屬管。因此，陽(yáng)極地床可以很容易地為所需的每種類型的保護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。優(yōu)選地，外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的外部電源包括AC或DC供電的整流器，該整流器具有連接到陽(yáng)極地床的正端子、連接到水下線纜的擠壓金屬管的負(fù)端子和另一個(gè)連接到參考電極的端子。優(yōu)選地，所述AC或DC供電的整流器包括比較設(shè)備，該比較設(shè)備將所述參考電極與擠壓金屬管之間的電勢(shì)差和一個(gè)參考值進(jìn)行比較。優(yōu)選地，所述受控陰極保護(hù)系統(tǒng)包括沿陽(yáng)極地床和擠壓金屬管之間的電連接部串聯(lián)的1Ω電阻。本發(fā)明的另一方面涉及用于保護(hù)水下光纖線纜的方法，其中水下線纜具有兩個(gè)端部而且包括一個(gè)擠壓金屬管、在所述擠壓金屬管中至少一條松散放置的光纖及圍繞所述擠壓金屬管的聚合物護(hù)套，所述用于保護(hù)的方法包括提供適于把保護(hù)電流施加到擠壓金屬管的陰極保護(hù)系統(tǒng)，至少在水下線纜的一個(gè)端部通過(guò)電連接部把一個(gè)陽(yáng)極地床連接到水下線纜的擠壓金屬管，所述陽(yáng)極地床布置在水下線纜的外面，檢查聚合物護(hù)套的缺陷的存在。所述檢查的執(zhí)行不用經(jīng)常中斷線纜結(jié)構(gòu)，該線纜結(jié)構(gòu)不需要為了執(zhí)行所述檢查而修改。本申請(qǐng)人觀察到，對(duì)聚合物護(hù)套的缺陷存在的檢查允許在受控陰極保護(hù)方法中，尤其是流電受控陰極保護(hù)方法中，檢查犧牲陽(yáng)極的侵蝕。有利地，用于保護(hù)水下光纖線纜的方法包括估計(jì)由陽(yáng)極地床提供的電流。本申請(qǐng)人觀察到，在受控陰極保護(hù)方法中，優(yōu)選地是流電保護(hù)方法中，由陽(yáng)極地床提供的電流關(guān)聯(lián)到聚合物護(hù)套缺陷的存在。優(yōu)選地，提供了從陽(yáng)極地床與擠壓金屬管之間的平均電勢(shì)差開(kāi)始來(lái)估計(jì)由陽(yáng)極地床提供的電流。本申請(qǐng)人觀察到，這些特征允許不中斷線纜的接地就獲得讀數(shù)。特別地，用于保護(hù)水下光纖線纜的方法包括讀取陽(yáng)極地床與擠壓金屬管之間的電勢(shì)差，處理預(yù)定時(shí)段的所述電勢(shì)差，以便獲得所述電勢(shì)差的平均值，及處理所述電勢(shì)差的平均值，以便獲得由陽(yáng)極地床提供的電流的值。對(duì)聚合物護(hù)套的檢查可以根據(jù)擠壓金屬管與陽(yáng)極地床之間的電勢(shì)差的平均值來(lái)執(zhí)行。這個(gè)平均值可以直接從安裝的線纜獲得，而不需要線纜接地的修改和中斷。優(yōu)選地，用于保護(hù)水下光纖線纜的方法包括讀取陽(yáng)極地床與擠壓金屬管之間的電勢(shì)差。有利地，用于保護(hù)水下光纜的方法包括減去與在水下線纜的兩個(gè)端部處的環(huán)境的地質(zhì)組成相關(guān)的連續(xù)值。這允許消除由于在水下線纜的兩個(gè)端部處的環(huán)境的不同地質(zhì)組成而造成的恒定誤差。有利地，用于保護(hù)水下光纖線纜的方法包括處理至少兩周的預(yù)定時(shí)段的電勢(shì)差，以便獲得該電勢(shì)差的平均值。至少兩周的平均值允許消除由于環(huán)境(即，高/低潮)造成的電勢(shì)差的變化。如果所述用于保護(hù)的方法包括讀取陽(yáng)極地床與擠壓金屬管之間的電勢(shì)差，那么有利地，所述陰極保護(hù)方法包括按預(yù)定頻率選擇該陽(yáng)極地床與擠壓金屬管之間的電勢(shì)差的值。否則，所述用于保護(hù)的方法包括按預(yù)定頻率讀取陽(yáng)極地床與擠壓金屬管之間的電勢(shì)差。這允許消除由于環(huán)境(即，海的波動(dòng))造成的電勢(shì)差的變化。


本發(fā)明將參考以下例子和圖進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中圖I是沿圖3的線I-I的水下光纖線纜的例子的示意性截面；圖2是沿圖3的線I-I的水下光纖線纜的另一個(gè)例子的示意性截面；圖3是具有流電陰極保護(hù)系統(tǒng)的水下光纖線纜的例子的示意圖；圖4是流電陰極保護(hù)系統(tǒng)的例子的放大示意圖；圖5是流電陰極保護(hù)系統(tǒng)的例子的放大示意圖；圖6是在實(shí)驗(yàn)測(cè)試過(guò)程中按時(shí)間(小時(shí))讀出的、關(guān)于犧牲陽(yáng)極和擠壓金屬管的飽和甘汞參考電極的電勢(shì)(V)值的、
圖6a是圖6的圖的一個(gè)放大部分；圖7是外加電流保護(hù)系統(tǒng)的例子的示意圖。
具體實(shí)施例方式在圖3中，示出了根據(jù)本發(fā)明的水下光纖線纜2。
水下光纖線纜2有兩個(gè)端部3a、3b。術(shù)語(yǔ)“水下光纖線纜”指包括至少一條光纖并且布置在或者適于布置在水下(大海、河流、湖泊……)的線纜。當(dāng)水下光纖線纜2的至少一部分長(zhǎng)度浸到海水中時(shí)，它就位于侵蝕性環(huán)境中，其中線纜和環(huán)境形成了電解池，其中電解液是由海水形成的。在下文中，術(shù)語(yǔ)“電極電勢(shì)”尤其是指其中海水形成電解液的環(huán)境。水下光纖線纜2，下文中稱為線纜2，包括擠壓金屬管4。至少一條光纖，優(yōu)選地是一束光纖5，以松散的配置容納在擠壓金屬管4中。這束光纖可以嵌入填充材料中。聚合物護(hù)套6圍繞擠壓金屬管4。擠壓金屬管具有比通過(guò)金屬層彎曲與焊接獲得的管子數(shù)量少的表面缺陷。事實(shí)上，在焊點(diǎn)中會(huì)存在一些焊接工藝特有的缺陷，還有減小管子抵抗力的應(yīng)力。擠壓金屬管提高了對(duì)侵蝕的抵抗力。而且，減少數(shù)量的表面缺陷限制了容納光纖的金屬管的氫滲透。在圖I中，示出了本發(fā)明的線纜2的截面的一個(gè)例子。該截面優(yōu)選地涉及如圖3所示的線纜的中央部分。從中心到外圍，線纜2可以包括至少一條或多條光纖。在所述實(shí)施方式中，線纜2包括放在聚合物管子7中的多條光纖5，優(yōu)選地是以一束提供的多條光纖，而聚合物管子7順序地被擠壓金屬管4和被擠壓金屬管4的聚合物護(hù)套6圍繞。以下討論是具體參考一束光纖5進(jìn)行的，但它也可以應(yīng)用到在不同配置中提供的多條光纖5或者應(yīng)用到單條光纖5。聚合物護(hù)套6可以由均聚物材料制成。作為替代，聚合物護(hù)套6可以由共聚物材料制成。優(yōu)選地，聚合物護(hù)套是由聚乙烯護(hù)套制成的。更優(yōu)選地，聚合物護(hù)套是由HDPE(高密度聚乙烯)制成的。根據(jù)圖1，擠壓金屬管4容納放在聚合物管子7中的光纖5。光纖松散地位于擠壓金屬管中，沒(méi)有象聚合物或金屬結(jié)構(gòu)的任何結(jié)構(gòu)性元件。線纜2可以包括布置在擠壓金屬管4和聚合物護(hù)套6之間的至少一個(gè)粘合層8。例如，該粘合層包括馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯。例如，擠壓金屬管4可以由鋁制成。作為替代，擠壓金屬管4可以由銅制成。可選地，線纜2包括至少一層圍繞聚合物護(hù)套6的護(hù)件絲。優(yōu)選地，所述護(hù)件絲是鍍鋅的鋼絲。線纜2包括至少一個(gè)圍繞所述護(hù)件絲的聚合物保護(hù)層。根據(jù)圖I的例子，線纜2包括第一層護(hù)件絲9a、圍繞第一層護(hù)件絲9a的第一聚合物保護(hù)層10a、圍繞第一聚合物保護(hù)層IOa的第二層護(hù)件絲9b和圍繞第二層護(hù)件絲9b的第二聚合物保護(hù)層10b。優(yōu)選地，聚合物保護(hù)層由聚丙烯制成。當(dāng)提供護(hù)件層時(shí)，擠壓金屬管4是從線纜中心開(kāi)始最靠近光纖束5的金屬元件。在圖2中，示出了本發(fā)明的水下光纖線纜2的另一個(gè)例子。圖2的線纜與圖I的線纜的區(qū)別在于，圖2的線纜沒(méi)有顯示擠壓金屬管4與至少一條光纖5之間的聚合物管子。在這種配置中，擠壓金屬管直接容納光纖，以及可選地容納，填充材料。擠壓金屬管可以具有線性的縱向截面或者形成帶波紋擠壓金屬管的帶波紋的縱向截面。至少在如圖3所公開(kāi)的線纜的一個(gè)端部，擠壓金屬管4可以至少包括暴露的延伸部11。線纜2的至少一個(gè)端部包括擠壓金屬管4的暴露的延伸部11，該延伸部是沒(méi)有徑向外層的延伸部，因此直接暴露在環(huán)境中。至少在線纜的一個(gè)端部，該線纜的截面不包括圍繞擠壓金屬管4的更多層。例如，對(duì)于線纜2的每個(gè)端部3a和3b，擠壓金屬管4包括暴露的延伸部11。圖3示出了具有兩個(gè)端部3a和3b及受控陰極保護(hù)系統(tǒng)12的線纜2的長(zhǎng)度。所述受控陰極保護(hù)系統(tǒng)適于把保護(hù)電流施加到擠壓金屬管4并且連接到線纜2的端部3a、3b。水下線纜包括連接到線纜2的至少一個(gè)端部的至少一個(gè)受控陰極保護(hù)系統(tǒng)12。“受控”陰極保護(hù)系統(tǒng)是在控制下工作的陰極保護(hù)，因此，陰極保護(hù)是可靠的，從而避免了容納光纖的金屬管的侵蝕，而且還不危險(xiǎn)，限制了氫的產(chǎn)生并因此限制了光纖的衰減。特別地，受控陰極保護(hù)系統(tǒng)是一種把受控的保護(hù)電流施加到容納光纖的金屬管的保護(hù)。受控陰極保護(hù)系統(tǒng)12包括布置在線纜外面的陽(yáng)極地床13和在線纜的一個(gè)端部把陽(yáng)極地床13連接到線纜2的擠壓金屬管4的電連接部14。、
線纜2和陽(yáng)極地床13都與海水接觸。電連接部14可以包括隔離線。 水下光纖線纜2包括適于把保護(hù)電流密度J的值維持在O. ΟΟΙΑ/m2和lA/m2之間的預(yù)定電阻。所述預(yù)定電阻布置在陽(yáng)極地床13和擠壓金屬管4之間。例如，預(yù)定電阻適于把保護(hù)電流密度J的值維持在0.005A/m2和O. lA/m2之間。優(yōu)選地，預(yù)定電阻適于把保護(hù)電流密度J的值維持在O. 008A/m2和O. 05A/m2之間。特別地，預(yù)定電阻適于把保護(hù)電流密度J的值維持在大約O. 01A/m2±0. 002A/m2。對(duì)于線纜的壽命(40年)，工作波長(zhǎng)的衰減是令人滿意的，而且受控陰極保護(hù)系統(tǒng)是可靠的。例如，預(yù)定電阻沿電連接部14串聯(lián)布置。如果在水下線纜連接到受控陰極保護(hù)系統(tǒng)的端部處擠壓金屬管4包括暴露的延伸部11，那么受控陰極保護(hù)系統(tǒng)12的電連接部14就把陽(yáng)極地床13連接到擠壓金屬管4的暴露的延伸部11?？梢蕴峁┤菁{擠壓金屬管4的暴露的延伸部11的接頭盒15。電連接部14穿過(guò)該接頭盒15。陽(yáng)極地床13在該接頭盒的外面，與海水接觸。圖3示出了用于線纜2的每個(gè)端部3a、3b的受控陰極保護(hù)系統(tǒng)12。每個(gè)受控陰極保護(hù)系統(tǒng)12都包括布置在線纜外面的陽(yáng)極地床13和在水下線纜的相關(guān)端部3a、3b處把陽(yáng)極地床13連接到線纜2的擠壓金屬管4的電連接部14。根據(jù)圖3，擠壓金屬管4針對(duì)線纜2的每個(gè)端部3a、3b包括一個(gè)暴露的延伸部11。每個(gè)受控陰極保護(hù)系統(tǒng)12的電連接部14把相關(guān)的陽(yáng)極地床13連接到擠壓金屬管4相關(guān)的暴露的延伸部11。根據(jù)圖3，針對(duì)水下線纜2的每個(gè)端部3a、3b提供了接頭盒15。每個(gè)接頭盒15容納擠壓金屬管4相關(guān)的暴露的延伸部11。相關(guān)的電連接部14穿過(guò)相關(guān)的接頭盒15。圖4示出了一個(gè)例子，其中線纜2的至少一個(gè)端部3a位于接頭盒15中并且連接到受控陰極保護(hù)系統(tǒng)12。以下對(duì)圖4的描述可以應(yīng)用到線纜2的其它端部。接頭盒15容納線纜2的端部3a和陸地光纜17的端部16a。鏈接18把線纜2的光纖5連接到陸地光纜17的光芯19。線纜2的端部3a包括擠壓金屬管4暴露的延伸部11、聚合物護(hù)套6暴露的延伸部20和光纖5暴露的延伸部21。特別地，鏈接18把線纜2的光纖5暴露的延伸部21連接到陸地光纜17的光芯19暴露的延伸部22。
例如，接頭盒15容納光纖5的暴露延伸部21的全部長(zhǎng)度、擠壓金屬管4的暴露延伸部11的全部長(zhǎng)度及聚合物護(hù)套6的暴露延伸部20的一部分長(zhǎng)度。關(guān)于受控陰極保護(hù)系統(tǒng)12，圖4示出了一個(gè)例子，其中電連接部14包括利用絕緣的穿通部(feedthrought) 23穿過(guò)接頭盒5的絕緣線。陽(yáng)極地床13可以包括并聯(lián)連接到連接箱24的兩個(gè)或更多個(gè)犧牲陽(yáng)極(未明確示出)。連接箱24通過(guò)電連接部14連接到線纜2的擠壓金屬管4。具有受控陰極保護(hù)系統(tǒng)12的線纜2的端部可以位于海岸旁邊，而且陽(yáng)極地床13適于掩埋在海岸的水平面下。例如，各自具有陰極保護(hù)系統(tǒng)12的線纜2的兩個(gè)端部3a、3b分別位于海岸旁邊，而且每個(gè)端部3a、3b的陽(yáng)極地床13都適于掩埋在海岸的水平面下。陽(yáng)極地床13可以用親水性回填(未示出)掩埋。參考圖4和圖5，受控陰極保護(hù)系統(tǒng)12是流電受控陰極保護(hù)系統(tǒng)，其中該受控陰極保護(hù)系統(tǒng)的陽(yáng)極地床13包括至少一個(gè)犧牲陽(yáng)極，所述犧牲陽(yáng)極利用具有比線纜2的擠壓金屬管4更負(fù)電極電勢(shì)的材料制成。特別地，犧牲陽(yáng)極是利用關(guān)于海水具有比擠壓金屬管更負(fù)電極電勢(shì)的材料制成的。例如，擠壓金屬管4由鋁制成，而陽(yáng)極地床13的至少一個(gè)犧牲陽(yáng)極由選自由鋅、鎂、鋁或鋁合金構(gòu)成的組的材料制成。圖5示出了流電受控陰極保護(hù)系統(tǒng)的一個(gè)例子，其中控制系統(tǒng)連續(xù)地檢查聚合物護(hù)套缺陷的存在。該控制系統(tǒng)在水下線纜的至少一個(gè)端部連接到陽(yáng)極地床13與擠壓金屬管4之間的電連接部14。特別地，控制系統(tǒng)包括適于估計(jì)由陽(yáng)極地床13提供的電流的電流估計(jì)設(shè)備25。例如，控制系統(tǒng)的至少一個(gè)元件在陽(yáng)極地床13和擠壓金屬管4之間的電連接部14中串聯(lián)放置。特別地，控制系統(tǒng)包括沿陽(yáng)極地床13和擠壓金屬管4之間的電連接部14串聯(lián)的電阻26及測(cè)量電阻26的端部的電勢(shì)差的電壓計(jì)27。電流估計(jì)設(shè)備包括用于讀取陽(yáng)極地床13和擠壓金屬管之間的電勢(shì)差的收集設(shè)備28和從收集設(shè)備接收電勢(shì)差、處理預(yù)定時(shí)段的所述電勢(shì)差以便獲得電勢(shì)差的平均值并且處理所述電勢(shì)差的平均值以便獲得由陽(yáng)極地床提供的電流值的處理設(shè)備29。例如，收集設(shè)備28連續(xù)地讀取陽(yáng)極地床13和擠壓金屬管4之間的電勢(shì)差。例如，電流估計(jì)設(shè)備25包括與處理設(shè)備29功能上相互關(guān)聯(lián)的定時(shí)器(未示出)，以便以預(yù)定頻率選擇陽(yáng)極地床13和擠壓金屬管4之間的電勢(shì)差的值。優(yōu)選地，陽(yáng)極地床13和擠壓金屬管4之間的電勢(shì)差的值是以IHz的頻率選擇的。作為替代，電流估計(jì)設(shè)備25可以包括與收集設(shè)備28功能上相互關(guān)聯(lián)的定時(shí)器(未示出)，以便以預(yù)定頻率讀取陽(yáng)極地床13和擠壓金屬管4之間的電勢(shì)差。優(yōu)選地，陽(yáng)極地床13和擠壓金屬管4之間的電勢(shì)差的值是以IHz的頻率讀取的。例如，收集設(shè)備28連接到陽(yáng)極地床13和擠壓金屬管4之間的電連接部14。特別地，收集設(shè)備28在陽(yáng)極地床13和擠壓金屬管4之間的電連接部14中串聯(lián)放置。例如，如圖5所示，收集設(shè)備28包括沿陽(yáng)極地床13和擠壓金屬管4之間的電連接部14串聯(lián)的電阻26和測(cè)量電阻端部的電勢(shì)差的電壓計(jì)27。 例如，收集設(shè)備包括I Ω的電阻。
如果處理設(shè)備29安裝成遠(yuǎn)離收集設(shè)備28，那么電流估計(jì)設(shè)備可以包括發(fā)射器(未明確示出)，該發(fā)射器具有與收集設(shè)備28和處理設(shè)備29功能上相互關(guān)聯(lián)的電源。關(guān)于鋁質(zhì)擠壓管的流電受控陰極保護(hù)系統(tǒng)，它如下工作。即使暴露在侵蝕性環(huán)境(海水)中，聚合物護(hù)套6也保護(hù)鋁質(zhì)擠壓管4。聚合物護(hù)套6的損壞會(huì)把鋁質(zhì)擠壓管4暴露給海水(電解液)，這存在相對(duì)鋁質(zhì)擠壓管4的其它部分作為陽(yáng)極工作的鋁質(zhì)擠壓管4暴露部分被侵蝕的風(fēng)險(xiǎn)。考慮鋁質(zhì)擠壓管4和鋅陽(yáng)極地床，在海水中，鋅具有比鋁低的電極電勢(shì)。在聚合物護(hù)套6損壞的情況下，電流將通過(guò)電連接部14從更正的鋁質(zhì)擠壓管4流到更負(fù)的鋅床13。鋅陽(yáng)極地床被侵蝕(氧化)成正Zn++離子，這些正 Zn++離子流失在海水中，從而在金屬中留下過(guò)多的電子，這些電子將從鋅陽(yáng)極地床到達(dá)鋁質(zhì)擠壓管，這與常規(guī)的電流流動(dòng)相反。在鋁質(zhì)擠壓管表面，有兩種可能的陰極反應(yīng)會(huì)是活動(dòng)的1)溶解在水中的氧氣變成0H—離子，這些0H_離子也流失在海水中，及2)水中存在的氫離子H+的減少。這將產(chǎn)生H2氣，同樣留下過(guò)多的0H—離子。因此，保留了初始的整體電中性鋁質(zhì)擠壓管得到了保護(hù)而且鋅陽(yáng)極地床無(wú)限期地被侵蝕。圖6示出了關(guān)于包括鋁質(zhì)擠壓管的樣本所做測(cè)試的結(jié)果，所述鋁質(zhì)擠壓管具有聚合物護(hù)套和可選地粘合層。樣本(線B至D)包括具有鋅犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)系統(tǒng)。樣本E包括沒(méi)有陰極保護(hù)系統(tǒng)的鋁質(zhì)擠壓管。所有的樣本和犧牲陽(yáng)極都處于海水中，而且聚合物護(hù)套已經(jīng)除去，暴露出擠壓鋁管的一部分。該測(cè)試包括關(guān)于鋁質(zhì)擠壓管的飽和甘汞參考電極測(cè)量電極電勢(shì)。特別地，圖6示出了作為時(shí)間的函數(shù)的電極電勢(shì)。線A示出了鋅電極電勢(shì)。線B至D示出了具有串聯(lián)的陰極保護(hù)和不同電阻的樣本的電極電勢(shì)。線E示出了無(wú)陰極保護(hù)的樣本的電極電勢(shì)。線B至D嚴(yán)格地遵循鋅電極電勢(shì)并總是留在保護(hù)區(qū)內(nèi)，這個(gè)保護(hù)區(qū)被發(fā)現(xiàn)是關(guān)于飽和甘汞參考電極從-IV到-I. IV的區(qū)間，如圖6a中該圖的放大部分中所示出的。線E總是在較低負(fù)電勢(shì)的區(qū)(超過(guò)-O. 9V)中，其中擠壓金屬管腐蝕。該測(cè)試已經(jīng)執(zhí)行超過(guò)3000個(gè)小時(shí)，得出的結(jié)論是沒(méi)有陰極保護(hù)系統(tǒng)的樣本具有強(qiáng)的縫隙侵蝕，而有陰極保護(hù)系統(tǒng)的樣本沒(méi)有被侵蝕。暴露在海水中的擠壓鋁管的測(cè)試結(jié)果可以如下概述如果有Zn陽(yáng)極，那么在1770小時(shí)之后和3140小時(shí)之后都沒(méi)有侵蝕；如果沒(méi)有Zn陽(yáng)極，那么在1770小時(shí)之后存在厚度28%的侵蝕，而且在3140小時(shí)之后存在厚度39%的侵蝕。而且，陰極保護(hù)的存在會(huì)引起氫的產(chǎn)生。擠壓管對(duì)于氫有低滲透性而且它是維持保護(hù)電流密度J的值的進(jìn)一步保護(hù)，如下所述。所公開(kāi)的范圍允許氫的少量生成而且因此允許光纖的少量衰減，但是適于獲得可靠的受控陰極保護(hù)。關(guān)于根據(jù)圖5的流電受控陰極保護(hù)系統(tǒng)，提供了對(duì)聚合物護(hù)套缺陷存在的連續(xù)性檢測(cè)，從而估計(jì)由陽(yáng)極地床提供的電流。處理設(shè)備從陽(yáng)極地床和擠壓金屬管之間的平均電勢(shì)差開(kāi)始估計(jì)由陽(yáng)極地床提供的電流。特別地，收集設(shè)備讀取陽(yáng)極地床和擠壓金屬管之間的電勢(shì)差。然后，處理設(shè)備處理預(yù)定時(shí)段(例如，兩周)的電勢(shì)差，以便獲得該電勢(shì)差的平均值。處理設(shè)備處理電勢(shì)差的平均值，以便獲得由陽(yáng)極地床提供的電流的值。為了消除由于環(huán)境(S卩，海的波動(dòng))造成的電勢(shì)差的變化，收集設(shè)備可以連續(xù)地讀取陽(yáng)極地床和擠壓金屬管之間的電勢(shì)差，但是陽(yáng)極地床和擠壓金屬管之間的電勢(shì)差的值是以預(yù)定頻率(例如，以IHz的頻率)選擇的。作為替代，為了消除由于環(huán)境(S卩，海的波動(dòng))造成的電勢(shì)差的變化，收集設(shè)備可以直接以預(yù)定頻率(例如，以IHz的頻率)讀取陽(yáng)極地床和擠壓金屬管之間的電勢(shì)差。為了消除由于在水下線纜的兩個(gè)端部的環(huán)境的不同地質(zhì)組成造成的恒定誤差，處理設(shè)備減去與在水下線纜的兩個(gè)端部的環(huán)境的不同地質(zhì)組成相關(guān)的連續(xù)值。根據(jù)流電受控陰極保護(hù)系統(tǒng)，具有受控陰極保護(hù)系統(tǒng)的線纜的端部位于海岸旁邊，而且陽(yáng)極地床掩埋在海岸的水平面下。優(yōu)選地，線纜的兩個(gè)端部位于海岸旁邊而且相關(guān)的陽(yáng)極地床掩埋在海岸的水平面下，其中每個(gè)端部各自具有受控陰極保護(hù)系統(tǒng)。圖7示出了本發(fā)明的一個(gè)例子，其中陰極保護(hù)系統(tǒng)是外加電流受控陰極保護(hù)系 統(tǒng)，包括沿陽(yáng)極地床13與線纜2的擠壓金屬管4之間的電連接部14布置的外部電源。優(yōu)選地，外部電源包括AC或DC供電的整流器30，該整流器具有連接到陽(yáng)極地床13的正端子、連接到水下線纜的擠壓金屬管4的負(fù)端子和另一個(gè)連接到參考電極31的端子。有利地，AC供電的整流器包括比較設(shè)備(未明確示出)，該比較設(shè)備將參考電極31與擠壓金屬管4之間的電勢(shì)差和一個(gè)參考值進(jìn)行比較。根據(jù)外加電流受控陰極保護(hù)系統(tǒng)，具有陰極保護(hù)系統(tǒng)的線纜的端部位于海岸旁邊，而且陽(yáng)極地床掩埋在海岸的水平面下。優(yōu)選地，線纜的兩個(gè)端部位于海岸旁邊而且相關(guān)的陽(yáng)極地床掩埋在海岸的水平面下，其中每個(gè)端部各自具有陰極保護(hù)系統(tǒng)。陽(yáng)極地床通過(guò)電連接部連接到線纜的擠壓金屬管，而且電流通過(guò)外部電源從擠壓金屬管驅(qū)動(dòng)至陽(yáng)極地床。參考電極與擠壓金屬管之間的電勢(shì)差可以與一個(gè)參考值進(jìn)行比較，由此，如果參考電極與擠壓金屬管之間的電勢(shì)差與所述參考值不同，則電流利用外部電源從擠壓金屬管驅(qū)動(dòng)至陽(yáng)極地床?，F(xiàn)在描述用于保護(hù)水下光纖線纜的一種方法。線纜2有兩個(gè)端部3a、3b并且包括擠壓金屬管4、松散地位于擠壓金屬管4中的至少一條光纖或者優(yōu)選地以一束光纖5提供的多條光纖5及圍繞擠壓金屬管4的聚合物護(hù)套6。特別地，用于保護(hù)水下光纖線纜的方法包括提供適于向擠壓金屬管4施加保護(hù)電流的受控陰極保護(hù)系統(tǒng)12，至少在水下線纜的一個(gè)端部通過(guò)電連接部把一個(gè)陽(yáng)極地床連接到水下線纜的擠壓金屬管，該陽(yáng)極地床(13)布置在水下線纜的外面。所述用于保護(hù)的方法包括連續(xù)地檢查聚合物護(hù)套6缺陷的存在，尤其是估計(jì)由陽(yáng)極地床13提供的電流。如果存在由陽(yáng)極地床13提供的電流，那么聚合物護(hù)套6中至少存在一個(gè)缺陷。陽(yáng)極地床由具有比水下線纜的擠壓金屬管更負(fù)電極電勢(shì)的材料制成。有利地，用于保護(hù)水下光纖線纜的方法應(yīng)用受控的流電陰極保護(hù)。作為替代，用于保護(hù)水下光纖線纜的方法應(yīng)用受控的外加電流陰極保護(hù)。例如，由陽(yáng)極地床13提供的電流是從陽(yáng)極地床13與擠壓金屬管4之間的平均電勢(shì)差開(kāi)始估計(jì)的。例如，該方法包括讀取陽(yáng)極地床13與擠壓金屬管4之間的電勢(shì)差，處理預(yù)定時(shí)段的所述電勢(shì)差，以便獲得該電勢(shì)差的平均值，并處理所述電勢(shì)差的平均值，以便獲得由陽(yáng)極地床提供的電流的值。電勢(shì)差的平均值是通過(guò)處理至少兩周的預(yù)定時(shí)段的電勢(shì)差獲得的。陽(yáng)極地床13與擠壓金屬管4之間的電勢(shì)差可以連續(xù)地被讀取。陽(yáng)極地床13與擠壓金屬管4之間的電勢(shì)差的值以預(yù)定頻率被選擇。例如，陽(yáng)極地床13與擠壓金屬管4之間的電勢(shì)差的值是以IHz的頻率選擇的。作為替代，陽(yáng)極地床13與擠壓金屬管4之間的電勢(shì)差以預(yù)定頻率被讀取。例如，陽(yáng)極地床13與擠壓金屬管4之間的電勢(shì)差是以IHz的頻率讀取的。
與在水下線纜的兩個(gè)端部的環(huán)境的地質(zhì)組成相關(guān)的連續(xù)值可以從陽(yáng)極地床與擠壓金屬管之間的電勢(shì)差的值中減去。
權(quán)利要求
1.一種水下光纖線纜，包括 兩個(gè)端部(3a、3b), 擠壓金屬管(4), 位于所述擠壓金屬管(4)中的至少一條松散放置的光纖(5)， 圍繞所述擠壓金屬管(4)的聚合物護(hù)套(6)，及 受控陰極保護(hù)系統(tǒng)(12)，該受控陰極保護(hù)系統(tǒng)包括布置在水下線纜的外面的陽(yáng)極地床(13),和在水下線纜(2)的一個(gè)端部(3a、3b)處把陽(yáng)極地床(13)連接到水下線纜(2)的擠壓金屬管(4)的電連接部(14)。
2.如權(quán)利要求I所述的水下光纖線纜，針對(duì)水下線纜(2)的每一個(gè)端部(3a、3b)都包括受控陰極保護(hù)系統(tǒng)(12)，每個(gè)受控陰極保護(hù)系統(tǒng)(12)都包括布置在水下線纜的外面的陽(yáng)極地床(13)和在水下線纜(2)的相關(guān)端部(3a、3b)處把陽(yáng)極地床(13)連接到水下線纜(2)的擠壓金屬管(4)的電連接部(14)。
3.如權(quán)利要求I所述的水下光纖線纜，其中，水下線纜(2)包括至少一個(gè)位于擠壓金屬管(4)與聚合物護(hù)套(6)之間的粘合層(8)。
4.如權(quán)利要求3所述的水下光纖線纜，其中，所述粘合層包括馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯。
5.如權(quán)利要求I所述的水下光纖線纜，包括適于把保護(hù)電流密度(J)的值維持在0.001 A/m2和lA/m2之間的預(yù)定電阻，所述電阻布置在陽(yáng)極地床(13)與擠壓金屬管(4)之間。
6.如權(quán)利要求5所述的水下光纖線纜，其中，所述預(yù)定電阻適于把保護(hù)電流密度(J)的值維持在0. 005A/m2和0. Ikfm2之間。
7.如權(quán)利要求5所述的水下光纖線纜，其中，所述預(yù)定電阻適于把保護(hù)電流密度(J)的值維持在0. 008A/m2和0. 05A/m2之間。
8.如權(quán)利要求I所述的水下光纖線纜，其中，所述預(yù)定電阻沿著電連接部(14)串聯(lián)布置。
9.如權(quán)利要求I所述的水下光纖線纜，其中，水下線纜(2)在所述擠壓金屬管(4)中包括容納所述至少一條光纖(5)的聚合物管子(7)。
10.如權(quán)利要求I所述的水下光纖線纜，其中，擠壓金屬管(4)是從線纜的中心開(kāi)始最靠近所述至少一條光纖(5)的金屬元件。
11.如權(quán)利要求I所述的水下光纖線纜，其中，擠壓金屬管(4)由鋁制成。
12.如權(quán)利要求I所述的水下光纖線纜，其中，水下線纜(2)的至少一部分包括圍繞聚合物護(hù)套(6)的至少一層護(hù)件絲(9a、9b)和圍繞所述護(hù)件絲的至少一個(gè)聚合物保護(hù)層(10a、10b)。
13.如權(quán)利要求I所述的水下光纖線纜，其中，受控陰極保護(hù)系統(tǒng)(12)是流電陰極保護(hù)系統(tǒng)，其中陽(yáng)極地床(13)包括至少一個(gè)犧牲陽(yáng)極，該至少一個(gè)犧牲陽(yáng)極由具有比水下線纜(2)的擠壓金屬管(4)更負(fù)電極電勢(shì)的材料制成。
14.如權(quán)利要求I所述的水下光纖線纜，其中，受控陰極保護(hù)系統(tǒng)是外加電流受控陰極保護(hù)系統(tǒng)，其包括沿陽(yáng)極地床與水下線纜的擠壓金屬管之間的電連接部布置的外部電源。
15.如權(quán)利要求I所述的水下光纖線纜，其中，擠壓金屬管(4)由鋁制成，而陽(yáng)極地床(13)由選自由鋅、鎂、鋁、鋁合金構(gòu)成的組的材料制成。
16.如權(quán)利要求I所述的水下光纖線纜，包括沿陽(yáng)極地床(13)與擠壓金屬管(4)之間的電連接部(14)串聯(lián)的電阻(26)和測(cè)量電阻(26)的端部的電勢(shì)差的電壓計(jì)(27)。
17.一種用于保護(hù)水下光纖線纜的方法，其中水下線纜(2)具有兩個(gè)端部(3a、3b)，而且包括擠壓金屬管(4)、位于所述擠壓金屬管(4)中的至少一條松散放置的光纖(5)及圍繞所述擠壓金屬管(4)的聚合物護(hù)套(6)，所述用于保護(hù)的方法包括 提供適于把保護(hù)電流施加到擠壓金屬管(4)的受控陰極保護(hù)系統(tǒng)(12)， 至少在水下線纜(2)的一個(gè)端部(3a、3b)處通過(guò)電連接部(14)把一個(gè)陽(yáng)極地床(13)連接到水下線纜(2)的擠壓金屬管(4)，所述陽(yáng)極地床(13)布置在水下線纜的外面， 檢查聚合物護(hù)套(6)的缺陷的存在。
18.如權(quán)利要求17所述的用于保護(hù)水下光纖線纜的方法，包括估計(jì)由陽(yáng)極地床(13)提供的電流。
19.如權(quán)利要求17所述的用于保護(hù)水下光纖線纜的方法，包括 從陽(yáng)極地床(13)與擠壓金屬管(4)之間的平均電勢(shì)差開(kāi)始估計(jì)由陽(yáng)極地床(13)提供的電流。
20.如權(quán)利要求19所述的用于保護(hù)水下光纖線纜的方法，包括 讀取陽(yáng)極地床(13)與擠壓金屬管(4)之間的電勢(shì)差，處理預(yù)定時(shí)段的所述電勢(shì)差以便獲得該電勢(shì)差的平均值，并且處理該電勢(shì)差的平均值，以便獲得由陽(yáng)極地床(13)提供的電流的值。
21.如權(quán)利要求20所述的用于保護(hù)水下光纖線纜的方法，包括 讀取陽(yáng)極地床(13)與擠壓金屬管(4)之間的電勢(shì)差。
22.如權(quán)利要求21所述的用于保護(hù)水下光纖線纜的方法，包括 減去與在水下線纜(2)的兩個(gè)端部處的環(huán)境的地質(zhì)組成相關(guān)的連續(xù)值。
23.如權(quán)利要求17所述的用于保護(hù)水下光纖線纜的方法，其中所述受控陰極保護(hù)系統(tǒng)是流電陰極保護(hù)系統(tǒng)，其中陽(yáng)極地床(13)由具有比水下線纜(2)的擠壓金屬管(4)更負(fù)電極電勢(shì)的材料制成。
全文摘要
一種水下光纖線纜，包括兩個(gè)端部(3a、3b)、擠壓金屬管(4)、至少一條光纖(5)及圍繞所述擠壓金屬管(4)的聚合物護(hù)套(6)。所述至少一條光纖以松散配置容納在所述擠壓金屬管(4)中。所述線纜包括連接到水下線纜(2)的一個(gè)端部(3a、3b)的受控陰極保護(hù)系統(tǒng)(12)，并且包括布置在該水下線纜的外面的陽(yáng)極地床(13)，和在水下線纜(2)的一個(gè)端部把陽(yáng)極地床(13)連接到水下線纜(2)的擠壓金屬管(4)的電連接部(14)。
文檔編號(hào)G01N17/02GK102667566SQ200980163072
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者G·珀查提, P·安納利, R·西卡, V·克里希 申請(qǐng)人:普睿司曼股份公司