船舶牺牲阳极阴极保护主要参数

2013-06-30 20:04:41 作者：李建宽来源：

根据阴极保护的原理，在对金属实施阴极保护的时候，为了到达最佳的保护效果，需要注意阴极保护的最小保护电位和最小保护电流密度两个主要参数。而在实际中考虑到其它因素的影响，还要选择合理的最大保护电位和最大保护电流密度。

1. 最小保护电位
为使腐蚀完全停止，必须使被保护的金属电极电位极化到活泼的阳极“平衡”电位，即保护电位，对于钢结构这一电位就是铁在给定电解质溶液中的平衡电位。保护电位有一定的范围，铁在海水中的保护电位在-0.80～-1.0V 之间，当电位大于-0.80V时，铁不能得到完全的保护，该值称为最小保护电位。选择保护电位需根据已有的实验数据和经验加以确定。

我国近年来规定钢船在海水中的保护电位为- 0.75～-0.95V( Ag/AgCl电极)，最佳保护范围为-0.85～-1.0V，其保护情况如表1所示。

表1 钢船体在不同保护电位下的保护效果

保护电位(V)	保护效果
低于 -1.00V	过保护,无锈蚀,但漆膜鼓泡脱落严重
-0.85V～-1.00V	达到理想保护效果,无锈蚀, 漆膜完整
大于-0.85V	保护不足,有锈蚀,电位越向正方向增加,锈蚀越严重

2. 最小保护电流密度
采用阴极保护时使金属的腐蚀速度降到允许程度所需要的电流密度值，称为最小保护电流密度。最小保护电流密度与最小保护电位相对应，要使金属达到最小保护电位，其电流密度不能小于该值，而如果所采用的电流密度远远超过该值，则有可能发生“过保护”。

最小保护电流密度与被保护的金属种类，腐蚀介质的性质，保护电路的总电阻，金属表面是否有覆盖层及覆盖层的种类，外界环境条件等因素有关，必须根据经验和实际情况作出判断，表2列出了我国近年来使用的保护电流密度值，表3列出了英国 WILSON TAYLOR 公司提供的各类船舶的保护电流密度一般指数。

表2 阴极保护采用的保护电流密度(mA·m^-2)

防护对象	金属或合金	介质	保护电流密度
海船	钢质船体(有涂层)	海水	8~18
	钢质舵板( 漆膜不完整)	海水	150~250
	青铜螺旋桨	海水	300~400
渔船	钢质船体	海水	15~20
	钢质舵板	海水	~250
	铜质螺旋桨	海水	~900

表3 各种船舶阴极保护采用的保护电流密度(mA·m^-2)

船舶种类	新造船舶	运营船舶
破冰船	25	30
挖泥船	24	27
凹鼻拖船	22	24
拖网渔船	22	24
拖轮	18	22
滚装渡船	14	20
沿海船舶	14	20
其它远洋船舶	12	15
远洋船舶(特涂船舶)	10	15

3. 最小保护电位和最小保护电流密度

最小保护电位和最小保护电流密度，仅是对保护结构在一定保护介质中保护效果最好的一种参数，它没有考虑其它因素。船舶在进行阴极保护设计时还需考虑下面因素：
(1) 按实际保护对象确定最大保护电位
实际被保护的金属结构有一定的长度、宽度和面积，阳极和被保护的结构表面的距离不可能完全一致。阳极电流到达距阳极最远的部位所流经的电解质都起电阻的作用，引起电位下降。为了使阴极最远处得到最小保护电位，则需提高阳极和被保护金属间的电位差，以补偿那部分电位降的损失，被保护金属在阳极附近的部位必然得到较高的保护电位。实践证明，阴极电位越负，阴极附近的电解质中的pH值越高，碱性越强。电位负至析氢电位时，则在阴极表面有氢气析出。如果是涂料和阴极保护联合应用的情况，就必须考虑涂料涂层的耐碱性。一般油性和沥青系涂料的耐碱性差，阴极电位不能负于-0.80V。各种涂料允许的最大保护电位如表4所示。

表4 各种涂料允许最大保护电位值(相对饱和甘汞电极)

涂料种类	允许最大保护电位(V)
油性涂料	-0.80
聚氯乙烯涂料	-1.00
环氧系涂料	-1.50
有机富锌涂料	-1.30
无机富锌涂料	-1.30

(2) 按经济性原则确定最大保护电流密度
试验得知，保护效率、保护电流和保护电位三者之间有一定的关系。保护效率随保护电位变负而提高的趋势是逐渐变慢，而保护电流密度随保护电位变负而提高的趋势是加快的。这就势必在一定的保护效率以后，若在提高一点保护效率，则保护电流密度要增加很多。总电流强度为被保护金属面积与电流密度的乘积，这时电力消耗则大大增加，就会显得不经济。所以必须合理地选择最经济的保护电位和保护电流密度值作为选择保护电源的输出额定电流的计算参数。