阴极保护

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在海洋工程平台中,对比牺牲阳极的防蚀措施,外加电流阴极保护系统有明显的优势

   阴极保护可以通过两种方式防止腐蚀。一种是强制电流,即从备用源向金属表面上的所有阳极(活化)位置提供电流(或自由电子),连接一块导流电极(石墨、铂或镀钌、钛、高硅铁、废钢等)作为阳极,从而将其转换为阴极(钝化)位置。另一种是连接一块电位较低的金属,这是以比钢更为活泼的牺牲阳极的形式出现,例如钢铁设备连接一块锌、镁、或铝合金。由于后者电位比铁低,在电解液内构成的原电池中成为阳极,阳极会逐渐腐蚀,阳极需定时更换。因为牺牲自身阳极以保护钢结构免遭腐蚀,这种做法也称为牺牲系统。

  在牺牲阳极系统中,阳极释放的电流遵守欧姆定律。由于初始时阳极和阴极之间的电势差高,初始电流会比较高,但电势差随着电流流向阴极而下降,电流则因阴极的极化而逐渐下降。回路电阻包括水通路和金属通路(包括回路中的所有电缆)。这里最主要的是阳极和海水之间产生的阻抗。在绝大多数应用中,与水的电阻相比,金属电阻很小以至于可以忽略(对于滑道或两端受保护的长管道而言并非如此)。在一般情况下,细长阳极的阻抗比粗短阳极更小,这种电极将释放更多的电流,但耐久性较差。因此,阴极保护设计者必须确定阳极尺寸,使其具有合适的形状和表面积,以释放足够的电流来保护结构,并且重量要足以保证其在预期寿命内始终释放出电流。一般经验法则是,阳极的长度决定了阳极能够产生多少电流,因而决定了能够保护多大面积的钢;横截面(重量)决定阳极能够使这一保护水平维持多久。为船舶中常使用的锌块作为阳极牺牲安装的范例,通常使用这种防腐的船舶会在锌块消耗掉的周期内进坞更新锌块,做特涂。更换工程量很大,阴极保护施工排布过程繁琐。

  外加电流阴极保护系统(ICCP),是由外部的直流电源直接向被保护的金属通电,使之阴极极化,达到阴极保护的目的。通常由直流电源控制箱、辅助阳极、参比电极、电缆、水密贯穿件等组成。其中,直流电源控制箱为整个保护系统提供稳定的直流电源;辅助阳极是外加电流阴极保护系统的重要组成部分,保护电流经由辅助阳极流向被保护的船体结构;参比电极用来测量阴极保护效果并为自动控制提供信号。辅助阳极的安装位置是以船体保护电位均匀分布为原则布置的;参比电极提供的电信号代表着船体最低的保护电位值,因此其安装位置直接关系到船体外壳的保护效果。艏部和艉部各装一套ICCP,阳极和参比电极分别安装于左右舷轻载水线0。5 米以下,左右对称。

  从理论及实际使用情况可以看出,在海洋工程平台中,对比牺牲阳极的防蚀措施,外加电流阴极保护系统有明显的优势。具有环保、安装便捷、功能稳定、安全长效、性价比高等诸多优点。外加电流阴极保护系统在当今船舶及海洋工程中的防蚀领域中占据了重要的地位。

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