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船舶犧牲陽極陰極保護主要參數

2013-06-30 20:04:41 作者：李建寬來源：

根據陰極保護的原理，在對金屬實施陰極保護的時候，為了到達最佳的保護效果，需要注意陰極保護的最小保護電位和最小保護電流密度兩個主要參數。而在實際中考慮到其它因素的影響，還要選擇合理的最大保護電位和最大保護電流密度。

1. 最小保護電位
為使腐蝕完全停止，必須使被保護的金屬電極電位極化到活潑的陽極“平衡”電位，即保護電位，對于鋼結構這一電位就是鐵在給定電解質溶液中的平衡電位。保護電位有一定的范圍，鐵在海水中的保護電位在-0.80～-1.0V 之間，當電位大于-0.80V時，鐵不能得到完全的保護，該值稱為最小保護電位。選擇保護電位需根據已有的實驗數據和經驗加以確定。

我國近年來規定鋼船在海水中的保護電位為- 0.75～-0.95V( Ag/AgCl電極)，最佳保護范圍為-0.85～-1.0V，其保護情況如表1所示。

表1 鋼船體在不同保護電位下的保護效果

保護電位(V)	保護效果
低于 -1.00V	過保護,無銹蝕,但漆膜鼓泡脫落嚴重
-0.85V～-1.00V	達到理想保護效果,無銹蝕, 漆膜完整
大于-0.85V	保護不足,有銹蝕,電位越向正方向增加,銹蝕越嚴重

2. 最小保護電流密度
采用陰極保護時使金屬的腐蝕速度降到允許程度所需要的電流密度值，稱為最小保護電流密度。最小保護電流密度與最小保護電位相對應，要使金屬達到最小保護電位，其電流密度不能小于該值，而如果所采用的電流密度遠遠超過該值，則有可能發生“過保護”。

最小保護電流密度與被保護的金屬種類，腐蝕介質的性質，保護電路的總電阻，金屬表面是否有覆蓋層及覆蓋層的種類，外界環境條件等因素有關，必須根據經驗和實際情況作出判斷，表2列出了我國近年來使用的保護電流密度值，表3列出了英國 WILSON TAYLOR 公司提供的各類船舶的保護電流密度一般指數。

表2 陰極保護采用的保護電流密度(mA·m^-2)

防護對象	金屬或合金	介質	保護電流密度
海船	鋼質船體(有涂層)	海水	8~18
	鋼質舵板( 漆膜不完整)	海水	150~250
	青銅螺旋槳	海水	300~400
漁船	鋼質船體	海水	15~20
	鋼質舵板	海水	~250
	銅質螺旋槳	海水	~900

表3 各種船舶陰極保護采用的保護電流密度(mA·m^-2)

船舶種類	新造船舶	運營船舶
破冰船	25	30
挖泥船	24	27
凹鼻拖船	22	24
拖網漁船	22	24
拖輪	18	22
滾裝渡船	14	20
沿海船舶	14	20
其它遠洋船舶	12	15
遠洋船舶(特涂船舶)	10	15

3. 最小保護電位和最小保護電流密度

最小保護電位和最小保護電流密度，僅是對保護結構在一定保護介質中保護效果最好的一種參數，它沒有考慮其它因素。船舶在進行陰極保護設計時還需考慮下面因素：
(1) 按實際保護對象確定最大保護電位
實際被保護的金屬結構有一定的長度、寬度和面積，陽極和被保護的結構表面的距離不可能完全一致。陽極電流到達距陽極最遠的部位所流經的電解質都起電阻的作用，引起電位下降。為了使陰極最遠處得到最小保護電位，則需提高陽極和被保護金屬間的電位差，以補償那部分電位降的損失，被保護金屬在陽極附近的部位必然得到較高的保護電位。實踐證明，陰極電位越負，陰極附近的電解質中的pH值越高，堿性越強。電位負至析氫電位時，則在陰極表面有氫氣析出。如果是涂料和陰極保護聯合應用的情況，就必須考慮涂料涂層的耐堿性。一般油性和瀝青系涂料的耐堿性差，陰極電位不能負于-0.80V。各種涂料允許的最大保護電位如表4所示。

表4 各種涂料允許最大保護電位值(相對飽和甘汞電極)

涂料種類	允許最大保護電位(V)
油性涂料	-0.80
聚氯乙烯涂料	-1.00
環氧系涂料	-1.50
有機富鋅涂料	-1.30
無機富鋅涂料	-1.30

(2) 按經濟性原則確定最大保護電流密度
試驗得知，保護效率、保護電流和保護電位三者之間有一定的關系。保護效率隨保護電位變負而提高的趨勢是逐漸變慢，而保護電流密度隨保護電位變負而提高的趨勢是加快的。這就勢必在一定的保護效率以后，若在提高一點保護效率，則保護電流密度要增加很多。總電流強度為被保護金屬面積與電流密度的乘積，這時電力消耗則大大增加，就會顯得不經濟。所以必須合理地選擇最經濟的保護電位和保護電流密度值作為選擇保護電源的輸出額定電流的計算參數。