船体外部外加电流阴极保护
海上风电 外加电流的阴极保护法
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外加电流的阴极保护原理
外加电流的阴极保护原理外加电流的阴极保护原理是一种利用外部电源向金属结构施加电流，以减缓或阻止金属结构的腐蚀过程的方法。
这种方法通常用于防止钢铁结构在潮湿、盐碱环境中的腐蚀，以及减少管道、船舶、海洋平台等金属结构的腐蚀速度。
在这种保护原理下，金属结构的腐蚀过程会被转移至外部电流的阳极区，从而保护了金属结构的阴极区。
外加电流的阴极保护原理的基本原理是通过向金属结构施加一个与其自然电位相反的电流，使金属结构的电位向负方向移动，从而使其成为一个电化学上的“阴极”。
这样一来，金属结构的腐蚀过程就会被减缓或阻止，从而达到了保护金属结构的目的。
在实际应用中，外加电流的阴极保护原理通常通过在金属结构表面安装阳极和外部电源来实现。
阳极通常由惰性金属或铁、铝合金制成，外部电源则通过控制器对阳极施加适当的电流。
当外部电流施加到金属结构上时，金属结构的电位会发生变化，从而形成一个保护性的电位。
外加电流的阴极保护原理具有许多优点。
首先，它能够提供持久的保护效果，有效延长金属结构的使用寿命。
其次，它能够在不影响金属结构外观和性能的情况下实现保护效果。
此外，它还能够适应不同环境条件下的保护需求，如海洋环境、土壤环境等。
然而，外加电流的阴极保护原理也存在一些局限性。
首先，它需要一定的设备和技术支持，成本较高。
其次，对于大型金属结构的保护效果可能受到影响，需要进行详细的设计和施工。
此外，外加电流的阴极保护原理在一些特殊环境条件下可能会出现效果不佳的情况，需要谨慎应用。
总的来说，外加电流的阴极保护原理是一种有效的金属结构腐蚀防护方法，通过施加外部电流改变金属结构的电位，实现了对金属结构的保护。
在实际应用中，需要根据具体情况进行详细的设计和施工，以确保保护效果的实现。
同时，也需要注意其局限性，合理选择保护方案，以达到最佳的保护效果。
外加阴极保护原理
保护电位，取决于金属性质和所处介质的性质，变化不大。通常最佳保护电位（船体钢板相对于银/氯化银参比电极的电位）-0.75~-1.00V，ICCP控制仪-恒电位仪的工作电压范围±2V。
（2）保护电流密度
保护电流密度，除金属和介质的性质外，还受环境影响，变化较大，可能包括：
·船舶在静止海水中，电流密度150mA/m2时，可以很快达到保护电位（-0.80V）；但若电流密度小于40mA/m2，则几乎无法达到保护电位。
·海水是流动的而且海流和风浪时大时小，船舶也有时停泊有时航行且航速有快慢，都影响最佳保护电流密度。例如恶劣气象航行和破冰航行，所需要的保护电流密度显著增高。
·不同海域海水含盐量有差别，不同季节海水温差不同，都会影响最佳保护电流密度。
保护电流密度，需要综合考虑上述各种因素，而且主要靠大量的实践才能得到比较切实的数据。船体外加电流阴极保护装置的管理者，日常应针对这些环境因素不断调节、修整装置的相关参数，以确保其充分发挥作用。
船名：——————年——月航次：———From———To———
艉系统容量：————A————V艏系统容量：————A————V
期
航行区域
海水温度
艉输出
电极检测保护电位（mV）
艏输出（若有）
电极检测保护电位（mV）
艉轴电压（mV）
备注
A
V
S1
S2
A
V
S3
S4
1
2
┊
29
30
31
⑤船到淡水水域，及时停止装置工作。再次航行到海水水域，重复本节第①、②、③、④各项。
（4）阳极屏蔽层
船体外加电流阴极保护装置工作时辅助阳极电流很大，被保护对象的电位，靠近辅助阳极的相对较低，而远离辅助阳极的相对较高，致使全船阴极保护效果不均匀。
船体外部外加电流阴极保护
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。
船体外加电流阴极保护系统设计与应用
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。
外加电流阴极保护法
外加电流阴极保护法外加电流阴极保护法，是通过外加电源来提供所需的保护电流。
将被保护的金属作阴极，选用特定材料作为辅助阳极，从而使被保护金属受到保护的方法。
外加电流阴极保护系统由如下几部分组成：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。
为使船舶的轴及推进器等转动结构获得良好的保护，应加装轴接地装置。
直流电源在外加电流阴极保护系统中，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。
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。
我所在辅助阳极材料研究与开发方面做了很多工作，开发的铂铌阳极等具有体积小、排流量大、使用寿命长、工作稳定可靠等优点。
已广泛应用于船舶、钢桩码头、循环水泵、冷凝器及海水管道的保护中。
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。
浅析外加电流阴极保护系统的原理及操作须知
海洋工程装备种类繁多，主要有：船舶、海洋钻井平台、浮式生产系统等装备。
海洋工程装备体积庞大，且主体多是钢结构制成，他们服役期间长，多达20多年，而且海水腐蚀性很强，海洋工程设备腐蚀破坏，污染海洋环境，甚至出现安全事故，严重危害工作人员安全，海洋工程装备防腐工作越来越多的引起人们的重视。
目前，海洋工程装备防腐方式主要用防腐涂层、牺牲阳极和外加电流保护系统等方法。
防腐涂层可以有效隔绝海水与装备金属面的接触，进而实现防腐。
但在船舶航行、海洋工程设备安装施工过程中涂层会受到破坏，金属表面开始腐蚀。
牺牲阳极保护方法对于海洋工程装备来说，外部悬挂的牺牲阳极增加其航行的阻力，也增加了结构物的重量和额外费用。
在牺牲阳极消耗过程中，其释放的金属离子也会污染周围环境，最主要的是牺牲阳极设计寿命较短，难以满足长期服役装备的需要。
外加电流阴极保护系统具有使用寿命长、保护效果好、维护费用低，可以通过一个AC-DC电源转换产生电压电流，干扰船体金属与海水发生化学反应，从而保护船体不被腐蚀。
一、外加阴极保护原理阴极保护的定义：通过外加直流电源或者比船体表面金属更活跃的金属，将想要保护的金属电位降低至不受腐蚀的电位，使得发生氧化还原化学反应所需的电子通过外加电源的电流或活泼金属给出。
当船体表面金属处于比此电位更低的电位时，该金属就不会参加氧化还原反应了，也就不再受到海水腐蚀。
电化学腐蚀是由于活泼金属与电解质溶液在一起发生氧化还原反应所引起的，与原电池的原理相同。
因为船体是由活泼金属—铁构成的，而海水便是电解质溶液，他们之间发生了氧化还原反应。
由以上化学公式可得：铁失去电子后与氧、水发生反应形成铁锈而溶解在水中，这样周而复始船体就会腐蚀掉。
从正极公式可知得到电子形成氢氧根，那么通过外加电流提供给保护的船体电子，这样船体就不会因为失去电子而被腐蚀，这就是外加电流阴极保护的原理依据。
船体ICCP系统原理如下：二、W轮的外加电流阴极保护系统组成W轮外加电流阴极保护系统由恒电位仪、辅助阳极和阳极屏蔽层、参考电极组成。
舰船外加电流阴极保护系统修理和改进
保护 系统 在修 理 中遇到 的有关 问题 。
１ 参比电极性能与恒电位仪输入阻抗的探讨
参 比电极 的作用 是测 量船 体 电位和输 出电位控 制信 号 ，在修 理 中经 常发 现 由于参 比电极 失效 造成 系统 不能 正常 工作 。
参 比电极能 够 用来 测量 船 体 电位是 由银／ 化 氯
４ ）某舰 换装 新 恒 电位 仪 ，由于 恒 电位 仪 电路 的设计 问题 ，引起 电位测 量输 入端 阻抗偏 低 ，造 成
船 上 的参 比 电极 损坏 。 在上述 几例 中参 比电极 的主要失 效原 因是输 出 信 号 短路 ，引起 参 比电 极 的 电化 学 性 能 变化 而 损
坏。
２１ ０ １年 ｌ 月 ０
舰 船 外 加 电 流 阴极 保 护 系统 修 理 和 改进
王 百 战
（８８工厂 ，山 东 青 岛 ４０ ２６０ ） ６０ １
摘要：在 船体 外加 电流 阴极保 护 系统 中 ，由于各 种故 障 ，经 常 引起 系统 不 能正 常 工作 。在 工 作 中发现在 船 用恒 电位仪 相 关标 准 中 “ 入 阻抗 ≥１Ｍ 输 Ｑ” 指 标 制 定 的偏 低 ，在 此 进行 了探 讨 。
进行了改进使得舰船每次进坞修理时都可以在船体外将其拆开对工作表面清洁处理使其性能得到恢复延长了寿命这种可维护的结构可以推树脂老化其与尼龙外壳的结合部位会产生老化裂纹产生海水渗漏现象影响使用寿命是否可以从结构和材料上改进
第２ ４卷
第 ５期
中 国 修 船
ＣＨＩ ＮＡ ＳＨＩ ＰＲＥＰＡＩ Ｒ
Ｖｏ ． ４ Ｎ ５ １２ ． ０ｅ ． ｔ２０１ １
ａ ｄ ｒｐａｒ ｎ ｅ ｉ
船 体腐蚀 主要 原 因是 电化学 腐蚀 。阴极 保护就 是 向被保 护 的船体 施加 电流 ，使 被保护 的船 体变成
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船体外部外加电流阴极保护
水运是五大运输体系之一，船舶是水上运输的主要工具。
近几年来，海上运输货物以8%的增长率逐年增加。
但是，由于船舶长期航行于海洋中，不同程度地受到各种腐蚀介质的侵蚀而发生腐蚀。
目前，船舶的防腐措施主要是油漆涂层和阴极保护相结合。
由于涂层在涂装和使用过程中不可避免地会存在漏涂、孔隙等缺陷，腐蚀将首先在这些地方产生，加速而造成孔蚀，施加阴极保护可有效抑制涂层缺陷处孔蚀，而又可降低阴极保护电流密度，使阴极保护更经济，保护电流分布更均匀，保护效果更好。
1. 保护电位范围
根据GB/T 3108-1999规定，船体钢板保护电位范围通常应达到-0.80～-1.00V（Ag/AgCl 电极，下同）。
特殊情况下，当阳极布置位置受到限制时，保护电位范围可为-0.75～-1.00V。
下表是一些国家采用的船体保护范围。
表1 一些国家采用的船体保护范围
2. 保护电流密度
保护电流密度与船体的材质、表面涂层状况、船舶在航率、航速、坞修间隔以及水质状况等因素有关。
通常，船外壳板保护电流密度为30～50mA/m2；螺旋桨为500mA/m2；声呐导流置为350mA/m2；舵为150mA/m2。
有关详细规定详见附录GB/T 3108-1999。
其他一些国家采用的保护电流密度见表2、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 一些国家采用的保护电流密度。