船舶牺牲阳极的阴极保护设计研究.pdf

《装备制造技术》2007年第8期

船舶牺牲阳极的阴极保护设计研究

李明昕
(大连中远船务工程有限公司,辽宁大连116113)

摘要:分析了船舶阴极保护技术的保护电位、保护电流密度等主要参数的确定方法;详细阐述了牺牲阳极阴极保护设计的主要任务;最
后结合现代计算机技术,提出了开发牺牲阳极阴极保护设计智能计算机设计软件的研究方向。
关键词:牺牲阳极;阴极保护;设计
中图分类号:U66文献标识码:A文章编号:1672-545X(2007)08-0031-04

现代海船船体绝大部分由钢质材料焊装而成,船舶营运的护情况如表1所示。
特殊环境使船舶船体和机械设备的腐蚀破坏相当严重。据加拿表1钢船体在不同保护电位下的保护效果
大运输安全委员会(TransportationSafetyBoardofCanada)对
保护电位(V)保护效果
1995年到2004发生的事故原因统计,船体结构损害导致的事低于-1.00V过保护,无锈蚀,但漆膜鼓泡脱落严重
故平均约占总数的8%[1],而其中有相当一部分是由于船舶腐-0.85V～-1.00V达到理想保护效果,无锈蚀,漆膜完整
大于-0.85V
蚀造成船体强度降低引起的。一项由英国海洋工程营运公司保护不足,有锈蚀,电位越向正方向增加,锈蚀越严重
BRITOIL所作的失效分析表明:在所有设施失效的例子中,33%1.2最小保护电流密度
是由腐蚀造成的[2]。根据船舶具体情况,从防护效果、要求、施工采用阴极保护时使金属的腐蚀速度降到允许程度所需要
难易程度以及经济性等各个方面出发,选择船舶防腐蚀方法,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
进行合理的防腐蚀设计,对于增强船舶抗腐蚀的能力,确保营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
运安全,具有重要的意义。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
目前,国内外船舶防腐的主要方法是有机涂料、牺牲阳极有可能发生“过保护”。
及外加电流保护或者它们的组合等几种传统的方法。由于安全最小保护电流密度与被保护的金属种类,腐蚀介质的性
的原因,船舶上一般采用的是牺牲阳极阴极保护,外加电流阴质,保护电路的总电阻,金属表面是否有覆盖层及覆盖层的种
极保护一般不被采用[3]。安装较多阳极块会增大船舶航行阻力,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
造成过度保护,少了则保护不足,船体仍然遭受腐蚀。因此,必判断,表2列出了我国近年来使用的保护电流密度值,表3列
须安装适量的阳极,这就需要进行合理的设计。出了英国WILSONTAYLOR公司提供的各类船舶的保护电流
密度一般指数[5]。
1阴极保护技术的主要参数表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
根据阴极保护的原理,在对金属实施阴极保护的时候,为钢质船体(有涂层)海水8~18
海船钢质舵板(漆膜不完整)海水150~250
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青铜螺旋桨海水300~400
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钢质船体海水15~20
渔船钢质舵板海水~250
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[4]。
铜质螺旋桨海水~900
1.1最小保护电位
表3各种船舶阴极保护采用的保护电流密度(mA·m-2)
为使腐蚀完全停止,必须使被保护的金属电极电位极化到
船舶种类新造船舶运营船舶
活泼的阳极“平衡”电位,即保护电位,对于钢结构这一电位就
破冰船2530
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挖泥船2427
凹鼻拖船22
围,铁在海水中的保护电位在-0.80～-1.0V之间,当电位大于24
拖网渔船2224
-0.80V时,铁不能得到完全的保护,该值称为最小保护电位。拖轮1822
选择保护电位需根据已有的实验数据和经验加以确定。滚装渡船1420
沿海船舶1420
我国近年来规定钢船在海水中的保护电位为-0.75～其它远洋船舶1215
-0.95V(Ag/AgCl电极),最佳保护范围为-0.85～-1.0V,其保远洋船舶(特涂船舶)1015

收稿日期:2007-06-26
作者简介:李明昕(1971—),男,辽宁大连市人,大连中远船务工程有限公司。

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EquipmentManufactringTechnologyNO.8,2007

1.3最大保护电位和最大保护电流密度IIP=SP·iP(1)
最小保护电位和最小保护电流密度,仅是对保护结构在一
式中:IP——被保护结构达到保护状态所需的电流,A;
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2
SP——被保护结构的总浸水面积,m;iP——平均保护电流
素。船舶在进行阴极保护设计时