海洋工程阴极保护技术发展与展望

海洋环境混凝⼟结构外加电流阴极保护技术应⽤_姜⾔泉第27卷第9期2010年9⽉公路交通科技Journal of H i gh w ay and T ranspo rtati on R esearch and D eve lop m entV o l 127 N o 19Sep .2010收稿⽇期:2010-08-15作者简介:姜⾔泉(1958-),男,⼭东潍坊⼈,研究员,研究⽅向为⼤型⼟⽊⼯程项⽬管理1(ji angyanquan@qdhw dq 1co m )⽂章编号:1002-0268(2010)09-0009-06海洋环境混凝⼟结构外加电流阴极保护技术应⽤姜⾔泉1,李伟祥2,李超2(11⼭东⾼速青岛公路有限公司,⼭东青岛 266061;21东⽅建设(天津)防腐⼯程有限公司,天津 300457)摘要:海洋环境下,外加电流阴极保护技术是防⽌氯化物污染造成钢筋锈蚀的理想技术,对新结构和旧有结构都能起到很好的腐蚀控制作⽤。

本⽂介绍了混凝⼟外加电流阴极保护技术的原理,并以青岛海湾⼤桥为例,阐述了阴极防护系统组成、设计关键点及数据分析。

本⽂还介绍了⼏种国外旧有结构混凝⼟外加电流阴极保护修复⽅式。

关键词:桥梁⼯程;海洋环境;外加电流阴极保护;青岛海湾⼤桥;混凝⼟结构;腐蚀控制中图分类号:U 44419+3 ⽂献标识码:AApplication of I m pressed Current Cat hodic P rotection Techniques forConcrete Structure inM arine Environ m entJI A NG Yanquan 1,LIW eix iang 2,LI Chao2(11Q i ngdao H ighway C o 1,L td 1,Shandong H -i Speed G roup ,Q i ngdao Shandong 266061,Chi na ;21O r i ent (T i anji n)Corro si on Eng i neer i ng Co 1,L td 1,T i anji n 300457,Chi na)Abstr ac:t I m pressed current cathodic pr o tecti o n (I CCP)is an effective techno logy to prevent bo th ne w concrete structure and ex isti n g structure corroded by chloride pollution m ateria l i n m ari n e env ironm en.t Theprinci p le of I CCP for reinforced concrete w as i n troduced,wh ich focused on the fra m e work ,desi g n po i n ts and data analysis of the techno logy ,taken Q ingdao Bay B ri d ge for exa m ple .Further m ore ,severa l overseas I CCP repa ir m ethods fo r ex i s ti n g concrete struct u re w ere a lso i n troduced .Key words :bridge eng i n eering ;m arine env ironm en;t i m pressed current cathod ic protection (I CCP);Q i n gdao B ay Bridge ;concrete struct u re ;corrosion contro l 0 前⾔钢筋混凝⼟结构结合了钢筋与混凝⼟的优点,是⼀种公认的经济、耐⽤、⼒学性能好的材料,是⼟⽊⼯程结构设计中的⾸选形式,并⼴泛应⽤于桥梁、建筑。

外加电流的阴极保护法原理外加电流的阴极保护法的原理是利用外加电流控制金属结构表面电位，使其保持在一个稳定的负电位区域，从而防止金属结构腐蚀。

在这个过程中，外加电流通过阳极和阴极之间的电解液流动，形成阴极保护电位场，防止了金属的电化学反应。

下面将对外加电流的阴极保护法的原理进行详细的解释。

阴极保护的基本原理是根据电位差。

金属在空气或水中容易发生电化学反应，从而导致腐蚀。

在自然环境中，金属电位受到多种大气因素、水质和离子等影响，难以控制。

而采用外加电流的阴极保护法，通过电化学反应调节阴极电位保护金属，达到有效地抵制腐蚀的作用。

在阴极保护系统中，金属结构是作为阴极，电源是以阳极连接。

通过控制外加电流，控制阳极与阴极之间的电位差，使金属结构的电位维持在一个稳定的阴极保护电位区间。

这个区间一般为-800 mV至-1050 mV，具体的阴极保护电位还要根据金属结构和使用环境的具体情况来确定。

该电位差表示金属较低电位的范围，防止了金属发生电化学反应。

阴极保护电位的调节是通过外加电流的控制来实现的。

外加电流可以根据金属结构的不同和使用环境的不同而调节，以维持金属的电位稳定在阴极保护区间。

在外加电流的过程中，阳极和阴极之间的电解液流动，形成阴极保护电位场。

阴极保护电位场的形成需要满足一定的条件。

首先，金属表面必须充分暴露在电解液中，以便流动的离子与金属接触。

其次，电解液的电导率要足够高，以便电子和离子能够流动。

最后，通过控制电源的电流，使得阴极电位在一个稳定的负值区间内，从而防止了金属的电化学反应。

在阴极保护电位场中，金属表面经过保护，金属离子和电子的流动受到限制，从而减少了金属的腐蚀。

同时，电流对金属也具有一定的影响。

当外加电流过大时，电极周围的电解质会发生电化学反应，导致电极和电解质中的物质发生变化，从而导致电极腐蚀。

因此，外加电流的大小和金属结构的阴极保护电位需要严格控制。

阴极保护技术是船舶和海洋工程中常用的一种技术，该技术可以显著地减少金属结构的腐蚀，延长金属结构的使用寿命。

mgps防海生物工作原理全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：MGPS防海生物工作原理海洋是人类的重要资源之一，但同时也存在着各种危险和挑战，其中海洋生物对于海洋设施和装备构成危害是一个常见的问题。

为了应对这一问题，人们研发出了各种防海生物设备，其中MGPS （Marine Growth Prevention System）是一种常用的防海生物技术。

本文将介绍MGPS防海生物的工作原理及其应用。

MGPS防海生物是一种利用电化学原理对海洋生物进行预防和控制的技术。

其基本原理是在被保护的海洋设施表面安装一套电极系统，然后通过外部电源施加电流，使得海水中的氧化还原反应发生变化，进而改变表面的电位和PH值，从而抑制海洋生物的附着和生长。

具体来说，当电流通过海水中的电极系统时，会导致水中的氧气和氯离子发生氧化还原反应，释放出氯气和次氯酸等物质，这些物质对海洋生物具有一定的杀菌和防止附着的作用，从而达到防海生物的效果。

1. 改变表面电位：通过施加电流，可以改变海洋设施表面的电位，从而减少海洋生物的附着和生长。

电位的改变会影响海水中的离子浓度和PH值，对于某些海洋生物来说，这种环境变化是不适宜它们生长的，因此可以有效地预防海洋生物的侵蚀。

2. 释放抗生物物质：在电解过程中，会释放出一些具有杀菌和抑制海洋生物生长的物质，如氯气和次氯酸等。

这些物质可以直接对海洋生物进行杀灭，同时对已经附着的海洋生物也有一定的清除效果，从而提高防海生物的效果。

3. 破坏海洋生物细胞：由于电流的作用，会对海洋生物的细胞结构造成一定的破坏，影响其正常的代谢和生长过程，从而达到防止海洋生物附着的效果。

MGPS防海生物技术有着广泛的应用领域，主要包括海洋平台、海底管道、船体及海洋工程设施等。

通过安装MGPS设备，可以有效地减少海洋生物对这些设施的侵蚀，延长设备的使用寿命，降低维护成本。

目前，许多海洋石油钻井平台、船舶和海洋工程设施都使用了MGPS防海生物技术，取得了良好的防护效果。

国家标准《阴极保护技术条件》编制说明中国工业防腐蚀技术协会厦门易亮科技有限公司1.工作简况1.1阴极保护技术的发展和编制标准的意义我国每年因腐蚀问题直接损失已超过1.5万亿元，造成的间接损失就更高，其中1/4的腐蚀问题可通过改善防腐措施避免，使损失下降20%~30%。

腐蚀与防护是跨行业、跨部门带有共性科学技术，因它不直接创造经济效益，不太引人注意。

在大规模经济建设高潮时期，应特别关注基础设施的腐蚀与防护，投入少量的腐蚀防护系统的建设成本，可换取维修成本和间接损失的大幅度下降。

腐蚀要从源头抓起，形成腐蚀与防护法规，把腐蚀控制工程和管理纳入法制轨道，以预防为主。

决不能靠放松腐蚀控制的方法降低成本，因为这样一来，腐蚀损失至少增加20%~50%。

美国早在1971年规定，该年8月1日前己运行的地下管道要补加阴极保护，后续建设的要配套涂层与阴极保护；又规定，1998年以前对己建300万座地下储罐也要追加阴极保护。

美、日、前苏工业法规：禁止未加阴极保护而只有防护涂层的管道使用。

目前发达国家正以能源效率、资源效率和环境效率的大幅度提高作为他们的战略目标。

1995年，美国每年腐蚀损失3000亿美元，相当于4%~5%GNP；2002年，腐蚀损失5520亿美元，由于从设计到维修普及了合适的耐蚀材料和合宜的防腐措施，使腐蚀损失对GNP的占比由4.9%下降为4.2%。

我国在十一五规划中特别强调以科学发展观带动各项事业的发展，节约能源、资源、改善环境作为今后工作的出发点，搞好防腐工作是我们今后刻不容缓的重大任务。

目前我国有部分行业制订了相应的阴极保护设计规范，但还没有对阴极保护系统进行全面规定的国家标准，存在规范多、执行困难等问题。

本标准不违背安全法规，并且不宜用来违反保护人员、环境和设备的基本要求。

在任何情况下，构筑物的阴极保护设计应综合满足由国家及地方权威机构发布的所有相关法规、标准的要求。

本标准的编制旨在为阴极保护设计施工及材料生产提供宽泛的指导。

近海港工钢结构阴极保护工程设计应用研究的实践武烈2*，吴晨阳1，倪政瑜1，翟云皓1*，周永超2（1.上海金属腐蚀与防护技术中心；2.上海海诺科技发展有限公司）摘要：在严酷的海洋腐蚀环境下的近海港工钢结构大多采用阴极保护技术，其工程设计所涉及的保护效果和寿命、技术经济考虑一直难以准确定量。

本文根据长期从事近海港工、船舶、阴极保护设计和工程应用的实践，概括了国内外近海工程钢结构阴极保护工程的一些基本技术准则和经验，提供有关牺牲阳极阴极保护计算机设计分析中设计计算的经验数据互相验证的经验，并推荐一种中心悬挂式水中钢体外加电流阴极保护的新技术和试验情况，以及对于特长使用寿命要求的港工钢结构综合防腐设计的新思路。

可供近海桥梁、码头、平台等港工设施的防腐蚀设计和维护管理人员参考和借鉴。

关键词：近海港工；钢结构；阴极保护；设计研究跨海大桥、过江桥梁、大型海港码头是指钢质或部分钢筋混凝土结构的近海港工工程设施。

有固定结构的（如钢管桩、钢板桩、栈桥、人工岛等）；也有浮动式结构（如趸船、浮船坞、浮码头、水鼓等），他们均遭受海水或海淡介质和潮湿气氛的腐蚀，尤其是海洋、河口、近海环境的腐蚀，其平均腐蚀速率可达0.12～0.2mm/a，局部腐蚀速率可≥1mm/a，严重的可导致钢结构物迅速减薄，短期穿孔，削弱其承载能力，影响其规定的设计寿命期内的安全运行。

因此，必须对其施加有效的防腐措施。

其中阴极保护是水中钢结构防护最有效的手段之一。

国内外大量工程实践证明：合理进行防腐设计和应用阴极保护技术可使这些钢结构物的腐蚀下降至0.02mm/a以下，延长其使用寿命一倍以上。

现代跨海大桥、大型港工码头所处的腐蚀环境由于较以往近海工程更为复杂；工程规模和造价的更加巨大；安全运行和使用寿命要求更高；从而对防腐蚀提出更为严格和全面的设计要求。

其阴极保护设计是把握钢结构防护、保障其安全运行、达到设计寿命的基本保证和关键。

应充足利用所有以往的船舶、海洋工程防腐的经验和数据，并进一步加以技术研发和创新，以达到阴极保护工程化设计的新水平。

阴极保护的基本原理阴极保护是一种常见的金属防腐技术，适用于各种金属结构的防腐保护。

其基本原理是通过在被保护金属周围引入一个电流，将其作为阴极，使被保护金属成为阳极，从而实现金属防腐的目的。

阴极保护原理的核心是利用电化学反应的特性，通过施加外部电流改变金属的电位，使其电位降低到一个较低的水平。

这样，被保护金属表面上的氧化还原反应将变得非常不利，从而减少了金属的腐蚀速率。

具体来说，阴极保护主要包括两种方式：一种是通过外部电源供给直流电流，称为外部电流阴极保护；另一种是利用金属本身，在自然环境中形成的差电荷，称为自然电流阴极保护。

在外部电流阴极保护中，我们需要将外部电源的阳极端连接到另一个金属（如铁栅）上，通过电导体将电流引导到被保护金属（如管道）上的阴极区域。

通过这样的配置，我们可以在金属表面形成一个阴极保护电流的均匀分布，从而实现有效的防腐保护。

在自然电流阴极保护中，金属结构自身可以形成一个保护电流。

例如，在海洋环境中，由于金属与海水之间存在差电荷的形成，金属表面会产生一个自然保护电流，从而减缓金属的腐蚀速度。

为了增强这种效果，我们可以采取一些措施，如设置阴极保护电极，以进一步降低金属的电位，实现更好的防腐效果。

阴极保护技术具有广泛的应用领域。

在海洋工程中，如海底管道、海洋平台等，在土木工程中，如桥梁、建筑物等，在石油、化工等工业中都需要采用阴极保护措施。

这种技术不仅可以延长金属结构的使用寿命，减少维修成本，还可以减少对环境的影响，提高工程的可靠性和安全性。

为了实现有效的阴极保护，我们需要注意一些关键问题。

首先，需要正确选择阴极保护电流的大小和方向，以确保被保护金属表面的均匀分布。

其次，需要定期检测和维护阴极保护系统，确保其正常运行。

最后，还需要考虑一些外部因素，如土壤、水质的腐蚀性，以及金属材料的特性等，以制定有效的防腐保护方案。

总而言之，阴极保护是一种有效的金属防腐技术，通过改变金属的电位，减缓腐蚀速率，延长金属结构的使用寿命。