海洋平臺(tái)的電流陰極保護(hù)系統(tǒng)

　　海洋平臺(tái)飛濺區(qū)以上使用涂料涂裝保護(hù)，是非常有效的保護(hù)方法。但對(duì)飛濺區(qū)以下，特別是全浸區(qū)的保護(hù)，涂裝就不那么*可靠，如漆膜破損就會(huì)引起局部嚴(yán)重腐蝕和腐蝕疲勞。因此全浸區(qū)一般均不單獨(dú)使用涂料涂層保護(hù)，實(shí)踐證明，涂裝加陰極電化學(xué)保護(hù)，才是完善的保護(hù)方法。

　　一、陰極保護(hù)原理與類型

　　根據(jù)金屬電化學(xué)保護(hù)原理，金屬在電解質(zhì)溶液中，由于表面存在著電化學(xué)不均勻性，就會(huì)在金屬表面形成無(wú)數(shù)微電池，其陽(yáng)極部分不斷遭到腐蝕，陰極部分得到保護(hù)。若對(duì)金屬通以直流電流，使其成為陰極，并供給大量電子使其陰極極化，當(dāng)金屬極化電位負(fù)到金屬表面陽(yáng)極的起始電位時(shí)，則腐蝕即可停止，金屬也得到了*的保護(hù)，這種方法稱為陰極保護(hù)。海水是強(qiáng)電解質(zhì)，平臺(tái)在海水中的腐蝕是電化學(xué)腐蝕，只要向平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)供給直流電流，使之極化成為陰極，即可得到保護(hù)。

　　依據(jù)提供給受保護(hù)金屬電流的方法，可把陰極保護(hù)分為外加電流陰極保護(hù)和犧牲陽(yáng)極保護(hù)兩類。

　　1.外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)是由外加直流電源供給直流電，直流電的負(fù)極與被保護(hù)的結(jié)構(gòu)連接，正極與輔助陽(yáng)極連接，并同處于海水中。當(dāng)接通電路后，便向結(jié)構(gòu)施加陰極電流，結(jié)構(gòu)表面的電位就向負(fù)的方向移動(dòng)，即陰極極化。當(dāng)其電位降低到陽(yáng)極起始電位時(shí)，結(jié)構(gòu)就停止腐蝕而受到了保護(hù)。

　　外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)是由直流電源、輔助陽(yáng)極、電解質(zhì)溶液(海水)、陰極(受保護(hù)結(jié)構(gòu))、參比電極以及控制儀表等構(gòu)成。輔助陽(yáng)極是向被保護(hù)結(jié)構(gòu)供應(yīng)電流的器件，可做輔助陽(yáng)極的材料很多，主要有鋁銀合金、鋁鉑合金、鍍鉑鈦、鍍鉑鈮、石墨及廢鋼等。在這些材料中以鉑為*佳，因?yàn)樗琴F金屬，所以將鉑鍍?cè)诮饘兮墶⑩?、鉭等基體上使用。它輸出的電流密度高(可達(dá)1000A/m2)，消耗率低(僅為0.01克/年)。

　　2.犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)是將電位較負(fù)的金屬(如鋅、鋁合金等)作為陽(yáng)極，與被保護(hù)的金屬結(jié)構(gòu)相連接，當(dāng)浸入電解質(zhì)溶液時(shí)，由于它們的電位差，電位較負(fù)的金屬為陽(yáng)極。陽(yáng)極以離子狀態(tài)溶解，靠陽(yáng)極材料溶解而產(chǎn)生的直流電，使受保護(hù)的結(jié)構(gòu)被極化為陰極而免遭腐蝕。

　　犧牲陽(yáng)極保護(hù)系統(tǒng)是由犧牲陽(yáng)極、陰極(被保護(hù)的結(jié)構(gòu))和電解液(海水)構(gòu)成。陽(yáng)極材料有鎂合金、鋅及鋅合金、鋁合金等，這些金屬可制成各種形狀和尺寸，并以*率的電流分布，給結(jié)構(gòu)提供充足的保護(hù)電流。

　　3.兩種陰極保護(hù)系統(tǒng)的比較

　　外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：

　　(1)電流電壓可調(diào)性好，可隨外界條件變化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制;

　　(2)輸出功率大，可滿足金屬結(jié)構(gòu)需要大功率保護(hù)的要求;

　　(3)根據(jù)保護(hù)工作的需要，可隨時(shí)進(jìn)行工作或停止工作;

　　(4)輔助陽(yáng)極保護(hù)半徑大，所需陽(yáng)極數(shù)量少;

　　(5)重量較輕。

　　缺點(diǎn)是：

　　(1)保護(hù)系統(tǒng)初投資大，安裝較復(fù)雜;

　　(2)日常維護(hù)管理費(fèi)用也較大;

　　(3)陽(yáng)極電纜和支架要嚴(yán)格絕緣;

　　(4)設(shè)備一旦發(fā)生故障，保護(hù)系統(tǒng)即停止工作;

　　(5)易于引起雜散電流。

　　犧牲陽(yáng)極保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：

　　(1)保護(hù)系統(tǒng)不需外加電源，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便;

　　(2)不需要特殊照管;

　　(3)不易產(chǎn)生雜散電流。

　　缺點(diǎn)是：

　　(1)功率小;

　　(2)陽(yáng)極有效作用半徑小;

　　(3)所得到的電能成本高;

　　(4)電流輸出量受工作表面積大小的*;

　　(5)導(dǎo)線電阻和介質(zhì)電阻對(duì)電流輸出量影響大;

　　(6)犧牲陽(yáng)極的體積和質(zhì)量均較大。

　　綜上分析，一般小型平臺(tái)，采用犧牲陽(yáng)極保護(hù)比較經(jīng)濟(jì);而大型導(dǎo)管架平臺(tái)，采用外加電流陰極保護(hù)比較好。近年來(lái)研究表明，采用兩種方法聯(lián)合保護(hù)，會(huì)取得良好效果，特別是在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、管節(jié)點(diǎn)處受遮蔽地方得不到充分保護(hù)時(shí)，在外加電流系統(tǒng)中加裝犧牲陽(yáng)極是個(gè)好辦法。

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