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浅析舰艇船体防腐和阴极保护的优化设计方法【摘要】舰艇船体长期处于海洋环境之中，其环境特点与陆地情况存在极大的不同，受其影响，舰艇船体很容易出现腐蚀的问题，对于其质量的保证以及使用寿命的延长十分不利。
本文首先分析了舰艇船体防腐和阴极保护的重要性，在此基础上对我国上述两方面工作目前的发展状况进行了研究，并以舰艇为主，提出了具体的优化设计方法，目的在于为以金属材料为主的舰艇船体防腐效果的改善以及阴极保护作用的加强提供保证。
【关键词】舰艇船体防腐阴极保护优化设计舰艇船体长期处于海洋环境之中，舰艇船体很容易出现腐蚀的问题，特别是以合金钢为主要船体材料的各类舰艇长期与海水接触，金属设备其受海水腐蚀情况十分严重，因此有必要以其为主，对相应的防腐以及阴极保护过程进行优化设计。
1 舰艇船体防腐和阴极保护的重要性海水腐蚀是影响以潜艇为主的舰艇船体使用性能的关键因素，同时，一直以来，解决这一问题都是有关领域的工作难点。
调查显示，受海水侵蚀的影响，潜艇中的电子设备等通常会出现损坏的问题，这对于其战斗力的保证十分不利，同时对其进行维修也会对我国造成极大的军事、经济方面的损失[1]。
总的来说，化学腐蚀以及电化学腐蚀是舰艇被腐蚀的主要原因。
前者主要指的是由海水与制造舰艇的诸多材料之间发生化学作用而造成的腐蚀。
后者指的是受电子流动影响而造成的腐蚀。
就目前的情况看，上述两种情况是导致舰艇腐蚀的主要因素[2]。
针对不同的情况，需要采取不同的手段对其进行解决，其中阴极保护以及防腐措施的实施便是两种重要的方法，??践证明，其应用效果相对良好。
因此，有必要将上述措施应用到潜艇的防腐蚀过程中，以为其使用性能的保证以及使用寿命的延长提供基础。
2 舰艇船体防腐和阴极保护现状目前，我国舰艇船体防腐和阴极保护水平已经得到了一定程度的提高，其保护效率与寿命也得到了演唱，但在计算与设计方法的应用过程中却存在着过于传统的问题，盲目性相对较强，为解决上述问题，这对于我国舰艇船体防腐水平的进一步提高十分不利。
船舶腐蚀原因及防腐措施分析
船舶腐蚀是指船舶结构部件受到各种外界环境因素作用下，发生表面金属材料物质的损失和结构破坏的现象。
船舶腐蚀的主要原因有以下几个方面：
1.海水腐蚀：海水中含有大量的氯离子和溶解性氧，这些物质会与金属结构发生电化学反应，导致金属腐蚀。
海水中的微生物和海洋生物也会对金属结构产生腐蚀作用。
2.大气腐蚀：船舶在大气环境中暴露，不断受到大气中的氧、水蒸气、二氧化硫、酸雨等化学物质的侵蚀，从而引起金属表面的腐蚀。
3.电化学腐蚀：船舶结构中不同金属材料之间的电位差异会产生电流，在浸泡在电解质中的金属表面形成阳极和阴极，从而引起电化学腐蚀。
为了防止船舶腐蚀，可以采取以下一些防腐措施：
1.防护涂料：通过在金属表面涂覆防护涂料，形成一层保护膜，可以阻止氧气和水分进入金属表面，减少腐蚀的发生。
2.电位保护：通过在金属结构上加装阴极保护设备，使金属结构成为阴极，从而牺牲阴极以保护金属结构不被腐蚀。
3.合理设计：在船舶结构的设计中，应合理选择材料和结构形式，避免或减少不同金属材料之间的电位差，从而减少电化学腐蚀的发生。
4.定期检测和维护：船舶应定期进行腐蚀检测和维护，及时修复受损的防腐层和金属结构，避免腐蚀进一步扩大。
5.使用防腐材料：在船舶建造和维修过程中，应选择具有良好耐腐蚀性能的材料，如不锈钢、铝合金等，以提高船舶的抗腐蚀能力。
船舶腐蚀是一个常见的问题，需要采取一系列的防腐措施，从材料选择到定期检测和维护，都能有效减少船舶腐蚀的发生，延长船舶的使用寿命。
船体外加电流阴极保护系统设计与应用发布时间：2021-03-15T11:20:19.240Z 来源：《基层建设》2020年第27期作者：李伟[导读] 摘要：海航船舶受到海水冲刷侵蚀。
海水作为一种很强的腐蚀性介质，对船舶钢质外板有很强的腐蚀性。
武汉三通船舶技术工程有限公司湖北武汉 430000摘要：海航船舶受到海水冲刷侵蚀。
海水作为一种很强的腐蚀性介质，对船舶钢质外板有很强的腐蚀性。
对于长期处于海水中的船体而言，腐蚀问题更显突出。
本文首先对船舶的腐蚀机理进行分析；然后，对船体阴极外加电流保护系统进行相关计算，为该类型船舶在船体设计中采用阴极保护装置提供参考。
关键词：船舶腐蚀外加电流阴极保护1船舶腐蚀与腐蚀防护1.1腐蚀的基本原理船体腐蚀的基本原理就是金属原电池反应。
船体金属在海水电解质溶液中，形成微电池，在电池阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应，导致金属的电化学腐蚀。
由于船舶船体金属不是纯净金属铁，存在多种金属元素。
两种金属之间存在电位差，两种金属处于同一电解质中，形成电池腐蚀。
腐蚀的基本过程可表示如下：阳极金属，发生氧化反应，发生腐蚀：Fe→ Fe2++2e-阴极金属，发生还原反应，无腐蚀。
1.2船体腐蚀的常见防护措施船舶的腐蚀防护直接关系到船舶的使用寿命和航行安全。
船体腐蚀防护最基本的手段就是油漆涂装。
通常在船舶建造中，船体金属表面经过表面处理工艺处理，然后选用合适的船体涂装油漆，以多次喷涂等涂装工艺技术，使油漆以一定厚度均匀覆盖在船体金属表面，形成连续的、完整的、致密的涂层，将船体金属表面与外界腐蚀环境相隔离，达到防腐蚀的目的。
另外，船舶长期在海水中航行，油漆涂覆有破损等的情况。
所以在船体防腐中，只有油漆涂覆是不够的，通常会在船舶设计中增加阴极保护措施。
阴极保护的基本原理，就是采用比船体金属电位更负（化学性更加活泼）的金属或合金，与被保护的船体金属连接，依靠该金属或合金不断地腐蚀融解所产生的电流使被保护的船体金属获得阴极极化，从而得到保护；或者给船体金属持续强加一个与金属腐蚀时产生的腐蚀电流方向相反的直流电，同样可使其在整体上构成阴极，便可使船体免受腐蚀。
海洋结构物牺牲阳极阴极保护设计方法探讨海洋结构物是指建造在海洋环境中的各类建筑，包括海上风力发电机、海上石油钻井平台、海上民用建筑等。
由于海洋环境对结构物的腐蚀性较强，阳极阴极保护设计成为了海洋工程领域的一项重要技术。
本文将探讨海洋结构物牺牲阳极阴极保护设计方法。
一、牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法是目前最常用的海洋结构物防腐技术之一。
它通过让一种金属作为阳极，以达到防止金属结构被腐蚀的效果。
金属结构物被分为阳极与阴极两种，阳极则会逐渐腐蚀，而阴极则得到保护。
阴极与阳极之间的电流可以使金属结构物形成防腐层，从而达到对海洋结构物的防护效果。
二、阴极保护法阴极保护法是通过正当电流的引入，从而使海洋结构物的阳极、阴极电位差值保持在一个安全范围内的防腐措施。
阴极保护法具备有比牺牲阳极保护法更高的稳定性和独立性，并且可以在多种环境条件下使用。
阴极保护法能够在外部腐蚀介质中保护金属结构物，从而延长其使用寿命。
三、分层保护法分层保护法是综合以上两种方法的一种防腐技术。
它按照具有不同性质的腐蚀环境对海洋结构物的不同部分进行保护。
分层保护法最初步的设计是通过镀层防护来防止外部环境的腐蚀作用。
但是由于海洋环境下的腐蚀作用并不会停止，海洋结构物的金属表面依然会受到侵蚀。
因此，在分层保护法的实际应用中，还需要考虑使用一种阴极保护技术。
四、使用条件牺牲阳极阴极保护的使用条件主要取决于环境和海洋结构物本身的金属材质。
一般来说，海洋结构物位于空气中，完成的沉积程度越快，阳极的本质就越脆。
但是在氧气不充足的海洋深处，则不存在阳极腐蚀的问题。
因此，使用牺牲阳极阴极保护法需要根据具体的操作条件进行针对性的裁剪。
综上所述，海洋结构物的牺牲阳极阴极保护设计是海洋工程领域的重要技术之一。
设计者应该充分考虑环境条件，结合何种保护方法，防腐性能的稳定性、金属接触等问题。
各种方法都有其优缺点，应根据具体情况选择合适的保护方法。
船舶电极防锈措施1. 引言船舶是海上航行的重要工具，但由于长时间接触海水和空气，船舶表面容易生长锈蚀。
船舶的电极防锈措施是非常重要的，它可以有效地保护船体和延长船舶的使用寿命。
本文将介绍船舶电极防锈的几种常见措施。
2. 防锈涂层防锈涂层是船舶电极防锈的重要手段之一。
常用的防锈涂层材料包括底漆、中间涂层和面漆。
底漆常使用活性氧化物，可以与船体表面形成化学键，增强涂层的附着力。
中间涂层常使用蓝黑色防锈漆，可以有效隔离船体和面漆，防止盐腐蚀。
面漆通常使用反射热能的白色或浅色漆，可以降低船舶表面的温度，减少锈蚀的机会。
3. 防锈涂层的施工防锈涂层的施工过程需要注意一些关键细节。
首先，需要确保船体表面光洁、干燥和无油污，以保证涂层的附着力。
其次，需要按照涂层的规定厚度进行涂刷，通常需要多次涂刷。
最后，要注意施工环境的温度和湿度，避免在较高潮湿条件下施工，以免减弱涂层的性能。
4. 电流防锈电流防锈是一种特殊的船舶电极防锈措施。
它利用电流通过船体形成的电场，降低表面的腐蚀电位。
这一方法需要在船体表面安装钛、铝等金属板，并通过外电源施加一定的电流，形成一个保护电流圈，减少船体的电极腐蚀。
5. 清洗和维护除了防锈涂层和电流防锈，船舶的清洗和维护工作也不可或缺。
船舶长时间在海水中航行，容易积累污垢和海藻等，这些物质会进一步加速锈蚀的发生。
因此，定期对船体进行清洗和维护非常重要，可以使用高压水枪清洗船体表面，并及时修补和更换防锈涂层。
6. 检测和评估为了确保船舶的电极防锈措施的有效性，定期的检测和评估工作也是必不可少的。
常用的检测方法包括使用电化学方法测试船体的腐蚀电位和电流值，以及使用磁粉检测法检测船舶表面的裂纹和缺陷。
根据检测结果，可以评估船体的防锈涂层的性能和整体的防锈状况，及时采取措施修复或加强防护。
7. 结论船舶电极防锈措施是保护船体和延长船舶使用寿命的重要手段。
防锈涂层是常见的防锈手段之一，它需要经过细致的施工和维护。
关于船舶结构防腐中阴极保护的检验要点使用涂油漆以及阴极保护法这两种方法来进行防腐，其中涂油漆来防止船舶结构腐蚀，国际海事组织和国际船级社协会都对通过涂油漆来防止。
船舶结构防腐做出了相关的涂层要求。
但是对于通过阴极保护法这方面所作出的要求并不是很多，经验也比较少，重视程度不高。
但是我们在进行现场检验的时候还是要对阴极保护法的设备装置得的检验引起足够的重视。
一、阴极保护阴极保护要是适用于船体结构浸在水的下面的部分，比如说船体浸在海水这样的环境，严杰保护，主要包括牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法这两种。
下面就针对牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法这两种原理进行讨论。
牺牲阳极的阴极保护法这种方法主要是防止金属被腐蚀，它的具体的操作步骤是将活泼性比较强的金属与要保护的金属相连接而构成了原电池，利用原电池的原理将活泼性比较强的金属作为原电池的负极发生氧化反应而被消耗，而被保护的金属作为原电池的正极，就避免了被腐蚀。
因为这一原理主要是利用了牺牲原电池的负极保护了原电池的正极，所以这种方法就叫做牺牲阳极的阴极保护法。
外加电流的阴极保护法主要是在所需要保护的设备外部加一个电流，从而改变了周围的电位的环境。
迫使电子流向被保护金属，使所要保护的金属处于比较低的电位环境当中，这样不会使将要被保护的金属发生氧化反应被腐蚀。
二、规范指南的相关要求C C S 对防腐结构做出了相关的规定，其中对阴极护法也作出了相关的规定，但是对于船舶结构是否一定要采用阴极保护法来防止船舶结构遭到腐蚀没有做出硬性的要求。
但是对于船舶结构已经使用阴极保护法来防止船舶结构遭到腐蚀船只所使用的保护装置都有明确的规定，接下来针对阴极保护法当中的相关的检验时候所要注意的要点进行了归纳。
凡是使用牺牲阳极的阴极保护法来防止船舶结构遭到腐蚀的船只必须提前提交一份在哪个明确的位置使用了牺牲阳极的阴极保护法这种装置的报告。
另外必须提前提交一份检查说明书和布置图。
关于船舶全寿命期腐蚀防护设计摘要：笔者主要从船舶防腐涂层设计，以及全寿命期阴极保护方案设计两方面来概括了本文主题，旨在与广大同行共同探讨学习。
关键词：船舶；全寿命期；腐蚀防护设计一、船舶防腐涂层设计1.常用船舶涂料介绍船舶工程界常用的涂料有以下几种：（1）醇酸树脂类醇酸树脂是多元醇和多元酸通过缩聚反应制得的体型高分子量聚醋树脂。
醇酸树脂固化后具有良好的耐候性和耐蚀性，兼具很好的可烧性、耐盐性。
缺点是干燥过程缓慢，耐酸、碱、水等物质的能力差。
这类涂料现在多用于室内，如机械处所和上层建筑的内部。
（2）环氧树脂类环氧树脂是一种分子结构内含有环氧基的高分子聚合物。
当它的分子量低于（350）时以液态存在，当分子量高（17000）时为硬质固体存在。
涂料中使用的环氧树脂分子量一般为900-3800之间，使用时需要加入固化剂，因而是双组份（两罐装）涂料。
环氧树脂具有优良的耐化学品性、耐水性和耐盐性，固化后漆膜角质厚实，机械性能好，附着力强，因此经常被用于货仓、油舱和船体外板等部位。
环氧树脂分为纯环氧和焦油环氧两种。
环氧类涂料的缺点是喷涂环境温度不能过低，固化后其有最大复涂时间的限制。
2.防腐涂层体系方案（1）表面处理性能再好的涂料，不进行有效的表面处理，其防腐蚀效果也不会理想。
为了使设计后的涂层系统具有适宜的粗糙度和清洁度，在施工阶段必须对船体钢结构进行表面处理。
表面处理的等级是涂层的要求而定，各种表面处理标准见表 1.1。
表1.1 表面处理标准（2）涂装施工通常情况下，涂料采用无气喷涂，在无气喷涂不可实施的部位可使用刷涂或者辊涂；在喷涂前，钢材表面应干燥并且不含灰尘、油污及其他杂质；在风、雨、雪、雾等能影响到涂装质量的天气情况下，涂装施工应在室内进行，且室内的环境也要满足温度、湿度、露点等要求；喷涂环氧涂料时，应注意涂敷间隔。
超过涂敷间隔应按照涂料制造商的建议进行拉毛处理，从而使涂敷表面粗糙，与后续的涂层有足够的附着力；分段涂装时，结构边缘150mm范围内不进行徐漆，舾装件边缘50mm范围内也不涂漆，利于后续的焊接工作。
复杂海洋环境下长寿命牺牲阳极阴极保护关键技术及应用在咱们海洋的深处，那可真是一个复杂又神秘的世界。
海水里盐分高，潮汐不断，温度忽冷忽热，海底的生物也各种各样，真的是给设备带来了不少麻烦。
你想，海洋里的钢铁、船只、平台这些大家伙，如果不做好保护，早晚就得被腐蚀得掉漆、烂掉。
就得提到一个非常有用的保护手段——牺牲阳极阴极保护。
这玩意儿听上去有点复杂，但实际上，就像给海洋中的设备穿上一层保护衣。
话说回来，长寿命牺牲阳极阴极保护技术，那才是关键中的关键。
简单来说，牺牲阳极阴极保护就像给设备找了个保镖。
海水中的腐蚀反应其实是因为金属表面与水发生了电化学反应，导致金属的分子不断流失，长时间下来，设备就会腐蚀，甚至报废。
而牺牲阳极就是通过将一些特定的金属材料（比如锌、铝或镁）放到设备旁边。
这些金属的电化学特性比设备的金属更容易发生反应，所以它们会先“牺牲”自己，保护设备不受损害。
像是站出来顶包，设备的“身体”没事，牺牲阳极自己吃了亏。
想象一下，海洋环境就像是一个大号的化学实验室，什么盐分、氧气、酸碱度都在作怪。
尤其是那些深海区域，水深又大，环境条件变得更加极端。
没有点好技术，根本扛不住。
比如传统的牺牲阳极，其实有个问题：它们的使用寿命并不是特别长。
如果阳极用得太快，设备就得经常进行维护或者更换阳极，想想每次去海上换东西可不容易，成本可就上去了。
可如果技术做得好，阳极能用个十年八年，设备就能“长命百岁”。
说白了，这就是长寿命牺牲阳极阴极保护技术的最大优势，它不但能有效抵抗腐蚀，还能减少频繁维护的麻烦。
在复杂海洋环境下，技术的应用就更重要了。
比如说，咱们的海底石油平台，得面对恶劣的天气和强烈的海流。
就算是坚固的钢材，放在海水中呆久了，也会被“慢慢啃掉”。
再比如海上风电平台，它们长期在海面上工作，阳光、风、雨、潮汐，啥都得忍。
你想想，如果没有这种长寿命保护技术，设备根本撑不住。
它不光要对抗自然的力量，还得要顶住人工的干扰，真是处处都得考虑到。
第2卷第4期2007年8月中 国 舰 船 研 究Chinese Journal of Shi p Research Vol .2No .4Aug .2007收稿日期:2006-12-12作者简介:孙建红(1976-),女,硕士,工程师。
研究方向:船舶电气。
E 2mail:sjh94@水面舰艇船体防腐和阴极保护的优化设计方法孙建红 郑 炜 王晓鹏中国舰船研究设计中心,湖北武汉430064摘 要:海水及海洋大气对船体金属的腐蚀是困扰舰船的一大难题,现代水面舰船防腐蚀设计的重要性日趋明显。
介绍国内外水面舰船防腐蚀设计的现状、现代水面舰船防腐蚀和阴极保护优化设计的方法、耐腐蚀材料的选用和应注意的事项。
阐述目前国内现代水面舰船防腐蚀存在的主要问题和今后的发展趋势。
关键词:腐蚀;阴极保护;仿真;水面舰船中图分类号:U672.7+2 文献标识码:A 文章编号:1673-3185(2007)04-60-04O pti m u m D esi gn of An ti 2corrosi on and Ca thod i cProtecti on for Sh i psSun J ian 2hong Zheng W ei W ang X iao 2peng(China Shi p Devel opment and Design Center,W uhan 430064,China )Abstract:Shi p hull exposed t o corr osi on by the marine at m os phere and sea water is a big p r oble m in shi p design .Anti 2corr osi on technol ogy is getting more i m portant .The anti 2corr osi on designs f or shi p o 2verseas and do mestic are studied by the analysis of anti 2corr osi on technol ogies and op ti m u m design method of cathodic p r otecti on .Considerati ons t o be taken in the choice of materials for corr osi on p r oof design are given .The main p r oble m s existing in the anti 2corr osi on design of p resent do mestic shi p s is carried out,and the devel opment of anti 2corr osi on technol ogy are su mmarized .Key words:corr osi on;cathodic p r otecti on;si m ulati on;surface shi p1 引 言由于舰船长期处于海洋环境中,海水腐蚀一直是困扰舰船的一大难题。
海水及海洋大气对船体金属的腐蚀要比陆地上严重,若不采取有效的防护措施,将加快其腐蚀速度。
调研结果表明,船体腐蚀问题触目惊心,通常会造成设备损坏、管子泄漏,有些局部甚至腐蚀穿孔,使船体失去应有的强度,极大地影响了舰船的战斗力,缩短了舰船的寿命。
由此可见,控制舰船的腐蚀是一项十分重要的任务。
根据腐蚀过程的机理,舰船材料的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。
化学腐蚀是材料同周围介质发生直接的化学作用。
电化学腐蚀是材料在潮湿气体以及导电的液体中,由于电子流动而引起的腐蚀。
在海洋环境中,舰船多属于电化学腐蚀,其主要发生在舰船的水上部位、水线区、水下部位、内部舱室、设备和管系等,且由于海水的长期直接作用,以水下部位(包括船体、螺旋桨、舵等)、压载水舱、设备管系的腐蚀最为严重。
舰船船体防腐保护主要采用阴极保护和涂层保护两种方式[1]。
阴极保护是基于电化学反应机理而采取的有效保护技术之一,通过导电介质向被保护结构提供阴极电流,使被保护的船体变成阴极,从而得到防腐保护。
涂层的作用则是将保护结构与腐蚀介质隔离,达到防止腐蚀的目的。
通常阴极保护和涂层联合应用能够形成完善的保护体系,能够有效地解决上述腐蚀问题。
然而,由于涂层自身的缺陷和施工过程中工艺上存在的缺陷,腐蚀仍将在这些缺陷处发生。
因此,根据船体的实际情况和使用状态,在接触海水的部位通常采取以阴极保护方法为主,消除涂层缺陷造成腐蚀的保护措施。
2 水面舰船防腐蚀设计方法利用先进的防腐技术,降低腐蚀造成的损失是工程设计中重点考虑的问题。
目前,国内外针对舰船的防腐与防护,主要采取以结构防腐和防第4期孙建红等:水面舰艇船体防腐和阴极保护的优化设计方法腐蚀保护为主的总体综合防腐蚀设计方法。
2.1 船体结构和设备防腐设计结构防腐设计的内容较多,主要包括结构的选材、防止水滞留、缝隙腐蚀、电偶腐蚀和考虑腐蚀裕量等方面的设计。
主船体外板应选用耐腐蚀材料,船底部位、水线部位、船壳及上层建筑部位、内部液舱部位、船底、船壳和露天甲板等,需进行重点防腐设计。
在舰船结构设计中,应特别注意防止滞留水对该处甲板或船底板的腐蚀,不出现结构死角;内部液舱流水通道应畅通。
此外,舷外与海水接触、压载水舱和油污水舱内的基座材料,采用耐腐蚀的合金结构钢。
对与海水接触的设备选型时,应考虑其防腐蚀要求,原则上要与舰总体防腐能力匹配。
设备订货前,在设备的技术规格书中应明确防腐蚀的要求,到货后按技术规格书上的防腐蚀要求进行验收。
2.2 外加电流和牺牲阳极阴极保护设计基于电化学反应机理,防腐蚀保护是以阴极保护措施为主的设计方法,使阴极极化而防止腐蚀,其保护方式主要分为牺牲阳极法和外加电流法两种。
2.2.1 牺牲阳极法如图1所示,牺牲阳极法是利用腐蚀电池的原理,在原来的腐蚀电池体系中接入1个更加活泼的金属[2]。
由于该金属的腐蚀对原有腐蚀电池提供保护,加快了自身的腐蚀,因此,被称为牺牲阳极。
该方法优点在于,选材容易,方便、安全可靠,平时无须管理。
但是,为了保证防腐效果,其阳极块数要足够多,且不能实现随外界条件变化而自动控制,适用于中、小型舰船和无法提供可调电源的地方。
图1 牺牲阳极的阴极保护三极原理2.2.2 外加电流法顾名思义,其由外部的直流电源直接向被保护金属通以阴极电流,使之阴极极化,达到阴极保护的目的。
外加电流保护方案由辅助阳极、参比电极、直流电源以及相关连接电缆组成,如图2所示。
一般安装于大、中型舰船上,电源正极接于安装在船壳外部且与船壳绝缘的阳极上,电源的负极接在舰壳上。
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。
外加电流法的电压、电流可调性好,可随外界条件变化实现自动控制,使用周期长,并且用于不同介质之中。
但需要1套控制设备,施工安装及调试过程比较复杂,并须舰员经常检查管理。
图2 外加电流的阴极保护三极原理2.2.3 舰船阴极保护措施对于水面舰船,通常采取外加电流阴极保护与牺牲阳极相结合的阴极保护方法。
船底和水线以下船体部位及附体,采用外加电流阴极保护和长效配套涂料联合防腐保护。
压载水舱、污油水舱采用高效牺牲阳极和长效配套涂料联合防腐保护。
此外,接触海水部位的不同管材的接头、法兰之间,必须进行有效的电绝缘处理。
同时,由于外加电流阴极保护是一种成熟有效的船体防腐蚀保护方法,在国内外已经得到了广泛的应用。
尤其是对于大、中型舰船采用外加电流阴极保护方法,可以避免安装大量的牺牲阳极,减少航行阻力,并具有不受外界条件(如航速、温度、海区和油漆涂层状态等)和坞期限制等优越性,从而有效地抑制船体腐蚀,延长舰船进坞周期。
这样不仅节省费用,而且保证了舰船处于良好的战备状态,具有明显的经济效益和显著的军事意义。
3 现代水面舰船防腐蚀设计现状和存在的主要问题3.1 国内外现代水面舰船防腐蚀设计现状舰船的腐蚀问题对国民经济和国防建设有着16中 国 舰 船 研 究第2卷重大的影响,各国对舰船的腐蚀问题十分重视。
美国制定的美国海军舰船通用规范、M I L标准、英国BS7361、挪威DNV规范都提出了采用阴极保护与涂层联合防腐蚀的措施[3],并对方案设计、设备选型、系统安装、调试验收、日常维护进行了详细的规定。
50年代开发牺牲阳极的同时,美国、英国及加拿大在海军舰船上也开始试验外加电流阴极保护系统。
如在1954年,加拿大海军就采用手控外加电流系统,辅助阳极采用消耗性钢板,为达到4年的设计寿命,阳极重量竟超过了10t。
经过几十年的发展,外加电流系统的各部件如辅助阳极、参比电极、控制电源等都已逐渐成熟。
目前,国外舰船阴极保护技术的发展主要表现在两方面:一是阴极保护设计技术的提高,采用计算机辅助优化设计;另一方面就是外加电流阴极保护系统各部件材料的不断改进和性能的不断提高,如辅助阳极就从早期的废钢铁、高硅铁发展到铅银合金、铂复合阳极以及混合金属氧化物阳极等。
我国船体材料通常采用较高强度低合金钢,其在海水中的平均腐蚀速率为0.14mm/a(921钢青岛实海挂片数据),局部腐蚀速率为0.44 mm/a(921钢)。
实船应用时,由于受螺旋桨等不同材质结构的影响,实际腐蚀速率会更大。
这就意味着,船体钢板在无任何保护或只有涂层保护的情况下,在3～5年内将腐蚀穿孔。
因此,作为船体本身,采取阴极保护与涂层联合防腐是必不可少的措施。
我国于60年代中期开始进行外加电流阴极保护的实船试验,70年代初,在第一艘驱逐舰上安装了外加电流系统。
1982年制定了“船体外加电流阴极保护系统”的国家标准。
现在,我国研制生产的外加电流阴极保护装置已在舰船上大量安装应用。
3.2 我国水面舰船防腐蚀设计存在的主要问题随着舰船外加电流阴极保护技术的不断发展进步,智能化、高效率、长寿命的阴极保护系统已在国外舰船上得到应用,并在大型舰船上已普遍应用现代数值分析计算方法和以计算机作为工具进行阴极保护系统设计的现代设计方法[4]。
由于这一技术属于高新技术,在国外的文献报道中,对其求解和寻优等关键技术只字未提。
但是,国内在这方面的技术研究起步较晚,存在较大的差距。
我国在实际工程中,外加电流阴极保护系统的设计方法一直是基于单纯依据经验估算和简单的暴露试验方法为主的传统计算设计方法,对于辅助阳极和参比电极数量及布置位置,只能定性,而不能定量分析,带有极大的盲目性;尚未实现智能化管理和控制,未实现数据通信与互动;电源装置容量小,辅助阳极排流量小,参比电极寿命短;对系统防护的效果和功能状态也只能凭肉眼观察,没有试验数据作为支撑和评估,系统在使用和维护中也需要反复更正等问题。
