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水运是五大交通运输系统之一，船舶是水运的主要交通工具。
近年来，海运货物的增长率逐年增长8%。
然而，由于长期在海上航行，船舶受到各种腐蚀性介质的不同程度的腐蚀。
目前，船舶的主要防腐措施是涂料与阴极保护相结合。
由于涂层在涂敷和使用过程中不可避免地会出现涂层缺失、气孔等缺陷，这些地方首先会发生腐蚀，加速并引起点蚀。
阴极保护能有效抑制涂层缺陷处的点蚀，降低阴极保护的电流密度，使阴极保护更经济，保护电流分布更均匀，保护效果更好。
对于大型船舶，保护电流比较大。
在这种情况下，两套独立的保护系统可以安装在船的中部，或靠近船的头部和尾部。
电位器可以安装在机舱的主控制室或其附近。
在安装恒电位器时，应注意阴极接地和基准电极的零接地不应在同一点，并应间隔一定距离。
恒电位器的负极应接在船体上，正极应接在与船体绝缘的辅助阳极上，不得倒转。
辅助阳极一般对称布置在右舷和右舷上。
一般4-6艘为宜，超大型船舶数量可适当增加，但不超过10艘。
确定阳极数量后，即可确定阳极规格。
艉部安装的辅助阳极多为长条形，艏部多为圆盘形。
辅助阳极的垂直布置为从重水线到船底中线的弧长1 / 3左右，但必须小于轻水线0.5m以下。
船用辅助阳极的安装方式有两种，一种是附着式，另一种是凹式。
该胶黏剂的优点是目前分散性较好，缺点是容易损坏。
凹型的优点是阳极不易损坏，但分散能力不如粘着型。
凹阳极主要用于破冰船等高负荷船舶，并安装在船首。
参比电极的纵向排列取决于参比电极的数量。
如果整艘船只有两个参比电极，一个在船头，一个在船尾或船中部，最好将左右两边分开。
如果安装一个以上的参比电极，可以配置船首、中部和船尾，配置左舷和右舷。
参比电极布置在两个辅助阳极中间或离阳极最远的地方，即安装在电位最大的地方。
对于大型船舶，离阳极至少15-20米，而对于小型船舶，距离可以按比例缩小。
参比电极应与辅助阳极垂直布置在同一水平面上。
船舶阴极保护系统简述牺牲阳极装置由于船舶在水中运动，影响船舶保护的因素很多，主要有流速、温度、盐分等，所以每当有条件变化时，均应及时检验阴极保护的有效性。
对于船舶的牺牲阳极装置，有的是直接焊到船壳上或用螺栓拧到船壳上，有的是通过导线与船壳连接。
它的管理维护和埋地金属构筑物一样，测试程序也一样。
通常船壳上的阳极寿命应能满足船舶进坞大修周期，每次进坞都应检查阳极的腐蚀过程及形态、阳极与船壳的连接是否松动。
并将代表性阳极取下，用钢丝刷洗掉表面疏松腐蚀产物，然后称重。
检测的数量，每侧至少4支阳极。
如果阳极是焊在船壳上的，难以取下，可用钢丝刷掉腐蚀产物，就地测量其尺寸。
在日常管理中，可定期测量船壳对水电位，如一个月一次或两个月一次，当发现电位参数异常，应查找原因，如连接是否断掉或松动，阳极是否丢失或阳极已腐蚀完等。
强制电流系统强制电流系统的调试强制电流阴极保护系统安装完毕后，下水前要检查每只阳极及参比电极的绝缘水密封情况，核对所有接线是否正确。
下水时应及时调试。
在接通电源以前，将所有开关均放在断开状态，电位器调至最小，然后接通电源，调节阳极输出电流大小，将给定全船壳的保护电位。
-0.80Ｖ～-0.90Ｖ（Ag/AgCl）或+0.25V～+0.15V（Zn），然后测定全船壳的保护电位。
当船艏的电位差≤50mV时，表明电位分布均匀，处于保护范围内，也说明系统中的阳极和参比电极布置是适当的。
当船舶在航行时，可将转换的开关旋至相应位置，利用附近的参比电极测量船壳的保护电位。
如果采用了铅银合金,那么通电应在海水中进行，并应手控每支阳极的输出电流，处在最佳工作范围内，以便阳极表面形成较好的导电膜后，再全部接通阳极并采用自动控制。
航行中，若海区、航速等发生变化时，应观察自控装置运行情况，记录电流和电压的变化数据。
必要时，重新调整给定电位值，以使全船各部位都处于最佳保护状态。
阴极保护系统的管理与维护强制电流阴极保护系统通常设两个电流档：海港内是一档，海上又是一档。
外加电流保护系统本工程需要保护的钢管桩共有729根，其中Ф1200mm的桩数333根，Ф1000mm的桩数396根。
阴极保护系统能实现全自动远程监控与微机管理。
采用外加电流阴极保护系统对码头的所有潮差区、水下区和泥下区的钢管桩提供联合保护，设计依据以下技术参数：（1）系统的设计寿命30年，阳极受到物理性破坏时可能需要更换。
（2）海水电阻率30 ohm-cm。
（3）Ф1200mm的桩数333根，Ф1000mm的桩数396根。
设计采用的泥面标高为远期标高。
潮汐变化是2.36m。
在码头施工过程中，应对所有的桩建立电连续性。
电连接接头穿过结构段间的伸缩缝以建立各个结构段之间的连接。
阳极悬吊在码头下方。
设计电流密度如下：水下区钢管桩保护电流密度100mA/m2；泥下区钢管桩保护电流密度20mA/m2。
30年的涂层破损率按50%计算。
阳极采用直径25mm，长1000mm的混合金属氧化物涂敷钛管阳极，海水部分辅助阳极导线为1×10mm2 PE/PE并适用于海水的电缆，上部辅助阳极电缆用YJV 0.6/1KV 1×10mm2。
阳极数量200支，每支阳极的输出电流为25A。
阳极在600A/m2电流密度下工作，使用寿命最少可达30年。
阳极通过阳极支架固定，支架焊接在钢桩上。
阳极分三组沿码头方向固定在码头底板上。
第一组安装在码头前沿附近；第二组安装在靠近码头后方处；第三组安装在码头中间处；阳极导线穿入阳极支架的槽钢内，沿着钢桩向上，布设在梁板下的电缆托架里，接入中间接线箱并线，然后接入控制柜中。
阳极电缆穿入独立的套管内，套管与码头方向垂直安装在码头底，接入电缆托架内。
从主电缆托架到控制柜的电缆应安装在另一条垂直于主托架的电缆托架内。
控制柜安装在码头后方的合适位置上。
负极电缆、参比电缆和监测电缆也通过电缆托架从控制柜布置到指定位置。
阳极和阴极电缆为YJV型。
阳极电缆的连接应采用环氧树脂浇筑电缆接头。
内河船舶船体阴极保护系统的应用研究文章从船舶阴极保护分析入手，论述了内河船舶船体阴极保护系统的应用。
期望通过本文的研究能够对船舶使用寿命的进一步延长有所帮助。
标签：船舶;恒电位仪;阴极保护1船舶阴极保护在内河上行驶的船舶，不可避免地会受到水体的腐蚀，一旦船体遭受腐蚀，不但会缩短船舶的使用寿命，而且还会导致安全风险增大。
所以必须采取行之有效的措施，对船体进行防蚀处理。
防腐涂层与阴极保护是船舶腐蚀防护较为常用的方法，通过在船体上涂刷防腐涂层，能够有效降低船体腐蚀的几率，而阴极保护系统则是对防腐涂层的补充。
不同的金属有着不同的电势，阴极保护系统就是通过对这些不同电势的合理运用，对船体上的金属起到保护效果。
船舶可以采用的阴极保护方式有两种，一种是外加电流，另一种是牺牲阳极。
外加电流是以直流电源对电流进行输出，由于电源本身的输出具有可调的特性，加之阴极数量相对较少，整个系统的使用寿命更长，故此在船体防蚀中应用的阴极保护系统基本上采用的方式都是外加电流。
阴极保护系统中，外加电流方式的结构如图1所示。
2内河船舶船体阴极保护系统的应用2.1系统设计思路对于船体阴极保护系统而言，保护电位是非常重要的指标之一，该指标除了能够对系统的性能进行评估之外，还能对整个系统起到一定的控制作用。
实践表明，内河船舶采用阴极保护系统时，只有保护电位达到一定范围时，船体才能够得到有效保护。
通过对现有外加电流阴极保护系统的构成情况进行分析后发现，系统中保护电位的检测是相关工作人员以手动的方式完成。
同时，根据检测到的结果，对保护状态进行判断。
当发现保护电位超出预先设定好的范围时，需要以人为的方式对电源的输出进行调节，从而达到改变保护效果的目的。
针对现有系统的不足，并在充分考虑船舶运行需要的基础上，在系统设计开发过程中，增加一个监测模块，借助该模块对保护电位进行实时监测，确保阴极保护的评估效果更加准确。
同时还能减轻工作人员的劳动强度。
基于这一思路，本次设计开发的船体阴极保护系统由两个部分组成：一部分是保护控制，另一部分是监测。
1.船体阴极保护工作原理？
答：这种船舶阴极保护系统是一种非常好用的电化学腐蚀原理的设备，这种设备在铁制成的船舶中架设，当船舶接触到海水的时候，就会发生电腐蚀的情况，所以才需要我们尽量减少海水和船舶之间的接触，很多人选择使用油漆隔离的方式来达到防腐的效果，但是船尾轴系却不那么好做防腐，这些地方与海水接触的时间很长，而且接触到海水的部分，就会出现电化学腐蚀的情况，这时就需要使用船舶阴极保护系统了。
外加电流阴极保护(ICCP)原理外加电流阴极保护(ICCP)利用电化学腐蚀的原理,由连接外部直流电源的阳极直接向被保护的舰船施加阴极电流,不间断地提供电子,进而在金属表面富集电子,并通过控制舰船船体电位或电流密度,使船体发生阴极极化,达到降低甚至完全抑制船体水下部位金属腐蚀的目的。
外加电流保护系统由辅助阳极、参比电极、智能控制的直流电源以及相关连接电缆组成,当电路接通后,电流将从阳极经海水至船壳构成闭合回路,这样使船壳免遭腐蚀。
舰船外加电流阴极保护系统可以有效防止舰船浸水部分的电化学腐蚀。
外加电流特点1)可随外界条件引起的变化自动调节电流，使被保护部分的电位控制在最佳保护电位范围内。
2)使用寿命长，保护周期长。
3)辅助阳极排流量和作用半径大，可以保护结构复杂、面积较大的设备及港口建筑物。
外加电流阴极保护系统组成1)工作回路：由辅助阳极、阳极电缆、直流电源变压整流器、负极电缆、钢桩及海水组成。
是整个外加电流阴极保护系统的工作主体，其是否工作正常为整个保护系统正常运行的关键。
2)测量回路：由参比电极、测量电缆、直流电源变压整流器、参比电极负极电缆、钢桩及海水组成，可通过测量回路评价工作回路是否正常。
最大的外加电流阴极保护(ICCP)系统在FPSO的应用挪威Cathelco Jotun公司将为SBM 石油公司订购的FPSO (浮式采油储油卸油船)“D57”号装置配置迄今为止最大的外加电流阴极保护(ICCP)系统。
FPSO “D57”号装置是目前SBM石油公司最大的装置，可日产原油180 000桶且每天可接收压缩气体7 100万立方英尺。
该装置已由新加坡船厂建造并于2010年交船。
Cathelco Jotun公司提供的ICCP系统将为“D57”号装置的322m长船体的整个湿表面积进行防腐保护。
该ICCP系统由400A艏部系统和1000A艉部系统组成，将成为目前为FPSO提供的最强有力的防腐保护系统。
其中400A艏部系统有一个可控硅操纵台，可与2个固定到船体上的“潜水员可更换的”线性环形阳极和基准电池相连。
船舶的阴极保护相关介绍河南汇龙合金材料有限公司相关介绍对船舶的阴极保护可分为牺牲阳极保护和外加电流保护两种：牺牲阳极保护将较活泼的金属或合金连接在被保护的金属上形成原电池。
这时较活泼金属(如铝及它们的合金)作为腐蚀电池阳极被腐蚀，被保护的金属作为阴极达到保护目的。
1．牺牲阳极的设计计算牺牲阳极的生产厂家或供货商，在供货的同时应提供精确的设计计算书和布置图。
机务人员应对其计算书及布置图进行审核。
牺牲阳极设计计算书设计计算书是对需进行阴极保护的部位(船体水线以下部位、船舶的液货舱和压水舱内部)进行设计计算。
其内容应包括：被保护(区域)的面积，保护电位范围，保护电流密度和保护电流总量及作为牺牲阳极的种类、大小、形式、重量、电容量、发生电流和使用寿命等。
牺牲阳极的计算，应根据船舶保护所需要的电流密度，运用通用公式进行计算。
船舶阴极保护所需要的电流密度见下表。
牺牲阳极的发生电流量一般可以从标准或附录中查得，其接水电阻按不同的形状和安装方法用不同的公式计算，牺牲阳极的使用寿命亦可按公式估算(此处不一一列举)。
牺牲阳极的用量可按下式计算:海底阀箱，侧推导流筒，声纳还能器的牺牲阳极应布置箱体内部。
液舱内的牺牲阳极应合理布置在舱底和舱内构件上。
铝合金阳极允许在装油的液舱中使用，但仅限于势能不超过275J的部位。
铝合金一般不应设在液货舱口和洗舱机开口下面。
锌合金阳极使用位置可不受上述限制。
2、牺牲阳极布置图牺牲阳极布置图应符合实际计算书的要求。
(更新时应参照原船设计数据)应包括牺牲阳极的材质和型号、牺牲阳极的尺寸、牺牲阳极的安装形式和安装要求，牺牲阳极布置的坐标位置。
船体外板牺牲阳极可根据建造说明书的要求在全船布置，也可以仅在艉部布置，船体外板所需的牺牲阳极通常沿舭龙骨和舭龙骨前后流线均匀对称地布置。
螺旋桨和舵所需要的牺牲阳极应均匀地布置在艉部船壳板及舵上。
由于牺牲阳极会对螺旋桨产生空泡腐蚀，所以距螺旋桨叶稍300mm范围内的船壳板上和单螺旋桨船的无氧不得布置牺牲阳极(见图1)。
船舶阴极保护系统详述
简要：详细介绍船体电化学腐蚀原理，阴极保护方法，并结合实际应用详细阐述外加电流的阴极保护的工作原理与衡量标准。
一、电化学腐蚀原理
铁制成的船体接触海水时会产生电位，发生电腐蚀现象。
所以，为了尽量减少船体与海水接触，采用防锈蚀的油漆隔离船体和海水。
但是船尾轴系，推进器或者因为船体损伤导致的与海水接触是无法完全避免的。
所以接触到海水的一部分船体会发生电化学腐蚀，根据电解情况的不同，腐蚀程度不同。
原电池电解反应：
当两种金属或含杂质的金属被置于电解液中，金属活动性强容易失去电子，被氧化，发生氧化反应，为阳极，从而带正电荷（生成金属氧化物，所谓被腐蚀），使电势升高，可以作为正极（正极是针对外部电解质中游离电荷而言，正极吸引负电荷，而正电荷则流向负极，可以被认为是电流的方向）。
金属活动性弱者得电子，被还原，发生还原反应，为阴极（该电极积累金属），电势降低，成为负极，吸引正电荷聚集。
图1 电化学腐蚀原理图
二、阴极保护
阴极保护则使上述过程逆转，根据提供阴极电流的方式不同，阴极保护又分为牺牲阳极法和外加电流法两种，前者是将一种电位更负的金属（如镁、铝、锌等。
注：金属活动性更强，更活跃，更易失电子）与被保护的金属结构物电性连接，通过电负性金属或合金的不断溶解消耗，向被保护物提供保护电流，使金属结构物获得保护。
后者是将外部交流电转变成低压直流电，对被保护的金属表面施加一定的直流电流，使其产生阴极极化，当金属的电位负于某一电位值时，腐蚀的阳极溶解过程就会得到有效抑制。
牺牲阳极阴极保护法一般用锌块合金，布置没有具体要求，只要沿着舭龙骨流线平均分布，具体数量则要根据船只钢材数量（面积）进行计算后得出。
也可用铝合金的，效果更好，但在机舱及货油舱等区域禁止使用（因电位差过高存在引发火星的可能性）。
一般设计使用寿命2-3年，采用焊接或铆接方式固定于船体外壳之上，铆接的话到了使用后期可以方便更换，并且有各种型号可选。
其中双层底和双壁舱室内部区域（bottom; double hull inner area）也应当设有牺牲阳极保护装置。
下面将详细介绍外加电流的阴极保护过程原理及方法。
三、外加电流的阴极保护ICCP (IMPRESSED CURRENT CATHODIC PROTECTION):
将上述电化学腐蚀过程逆转：发生还原反应为阴极，是故直接连接直流电源的负极，由电源输送电子到该区域，从而形成较低的电势。
船舶阴极保护系统中，以船体作为阴极，利用恒电位仪维持船体处于较低的电位。
图2 外加电流的阴极保护原理图
船舶外加电流阴极保护系统由以下几部分组成：①直流电源，②辅助阳极，③参比电极。
此外，为使阳极输出的保护电流更均匀，避免阳极附近结构物产生过保护，有时在阳极周围还须涂刷阳极屏蔽层。
1）直流电源
在外加电流阴极保护系统中，根据保护面积可以计算出需要提供电流的大小，于是需要有一个稳定的直流电源，以提供保护电流。
目前，广泛使用的有整流器和恒电位仪两种。
一般，当被保护的结构物所处的工况条件（如浸水面积、水质等）基本不变或变化很小时，可以采用手动控制的整流器；但当结构物所处的工况条件经常变化时，则应采用自动控制的恒电位仪，以使结构物电位总处在最佳保护范围内。
在工程中广泛使用的恒电位仪主要有三类：可控硅恒电位仪、磁饱和恒电位仪和晶体管恒电位仪。
可控硅恒电位仪功率较大、体积较小，但过载能力不强。
磁饱和恒电位仪紧固耐用，过载能力强，但体积比较大，加工工艺也比较复杂。
晶体管恒电位仪输出平稳、无噪声、控制精度较高，但线路较复杂。
2）辅助阳极
辅助阳极的作用是将直流电源输出的直流电流由介质传递到被保护的金属结构上。
可作辅助阳极的材料有很多，如废钢铁、石墨、铅银合金、高硅铸铁、镀铂钛、包铂铌以及混合金属氧化物电极等。
这些材料各有其特点，适用于不同的场合。
3）参比电极
参比电极的作用有两个：一方面用于测量被保护结构物的电位，监测保护效果；另一方面，为自动控制的恒电位仪提供控制信号，以调节输出电流，使结构物总处于良好的保护状态。
在工程中，常用的参比电极有铜/饱和硫酸铜、银/卤化银及锌参比电极等，这些参比电极各具特点，适用于不同的场合。
下图可以看出不同材料做参比电极范围不同：
图3 不同材料参比电极保护范围对比
由上图可知，不同的材料作为参比电极，电势值是不同的。
在实际项目中，通常选用锌来做参比电极。
图4 系统布置图
那么外加电流的阴极保护正常工作时电路是怎样的呢？以往的文章常常对这一部分未做描述。
其实电路非常简单：
电流从电源正极流出，至辅助阳极，然后经过海水中的正离子抵达有破损的船体，从船体经过电缆流回电源负极。
以某船阴极保护系统接线图为例，可以看到，连接辅助阳极和参比电极分别各用一根电缆SPYCY 95和SPYCY 2.5，并最终与系统阴极（接地）构成大回路。
于是，参比电极的原理就较为容易理解了，该项目以纯锌作为参比电极，也就意味着假设船体为锌，且暴露在电解质海水之中，活动性较强，故为阳极，可以测得它与船体（阴极）之间的电势差。
该电势差作为所加电流的控制量。
做一个理想化的假设，即假设船体涂层完整，没有一处破损。
这就意味着，一块纯锌置于电解液中，它无法发生电解腐蚀。
此时的电势差为0mV。
于是，也就不需要外加电流接到船体上。
然而，船体总有与海水直接接触的部分，可以作为参比电极的阴极。
因此可以测量出有电势差，该电势差会随着船体裸露出来的面积而提高。
目前设定报警值为400mV，意味着“under protection”，保护电流过低。
而随着加在船体上的电流增大，也就是电源输出负载增加，参比电极的电势差会降低，一般过保护报警值设定为-50mV。
参比电极与船体之间的电势差受诸多因素影响，如海水盐度、船速、温度、洋流等。
图5 某船阴极保护系统接线图
在通电之前，需先测量辅助电极开路电势及参比电极开路电势，辅助阳极开路电势应该在8 00mV以上，参比电极的开路电势应该与手动模式下负载为0%即输出电流为0A时相同。
并可以通过手动模式下，修改负载检查输出电流、电压，尤其检查参比电极电势是否随着输出电流的增加而下降。
所以，手动模式下的报警不必在意。
阴极保护和涂覆层的联合应用，可以使船舶获得最经济和有效的保护。
良好的涂覆层可以保护船体99%以上的外表面不受腐蚀。
按照上述原理，如果船体能够做到完全电绝缘隔离，金属在电介质中的腐蚀电池的形成将受到抑制，腐蚀电流将无法产生，从而防止金属的腐蚀。
然而，完全理想的涂覆层是不存在的，由于施工过程中的运输、安装及补口，热应力及船体扭曲应力、涂层的老化及涂层微小针孔的存在，船体的外涂层总会存在一些缺陷，而这些缺陷最终将导致金属的局部腐蚀产生。
阴极保护技术和涂层联合应用则可以有效解决这一问题。
一方面阴极保护可有效地防止涂层破损处产生的腐蚀，延长涂层使用寿命。
阴极保护的费用通常只占被船体造价的1%～5%，而船舶船体的使用寿命则可因此而成倍甚至几十倍地延长，因此，这项技术得到人们的普遍认可，并已在船舶、港工设施、海洋工程、石化、电力、市政等领域得到越来越广泛的应用，前景十分广阔。
