海洋平臺的電流陰極保護系統

　　海洋平臺飛濺區以上使用涂料涂裝保護，是非常有效的保護方法。但對飛濺區以下，特別是全浸區的保護，涂裝就不那么*可靠，如漆膜破損就會引起局部嚴重腐蝕和腐蝕疲勞。因此全浸區一般均不單獨使用涂料涂層保護，實踐證明，涂裝加陰極電化學保護，才是完善的保護方法。

　　一、陰極保護原理與類型

　　根據金屬電化學保護原理，金屬在電解質溶液中，由于表面存在著電化學不均勻性，就會在金屬表面形成無數微電池，其陽極部分不斷遭到腐蝕，陰極部分得到保護。若對金屬通以直流電流，使其成為陰極，并供給大量電子使其陰極極化，當金屬極化電位負到金屬表面陽極的起始電位時，則腐蝕即可停止，金屬也得到了*的保護，這種方法稱為陰極保護。海水是強電解質，平臺在海水中的腐蝕是電化學腐蝕，只要向平臺鋼結構供給直流電流，使之極化成為陰極，即可得到保護。

　　依據提供給受保護金屬電流的方法，可把陰極保護分為外加電流陰極保護和犧牲陽極保護兩類。

　　1.外加電流陰極保護系統

　　該系統是由外加直流電源供給直流電，直流電的負極與被保護的結構連接，正極與輔助陽極連接，并同處于海水中。當接通電路后，便向結構施加陰極電流，結構表面的電位就向負的方向移動，即陰極極化。當其電位降低到陽極起始電位時，結構就停止腐蝕而受到了保護。

　　外加電流陰極保護系統是由直流電源、輔助陽極、電解質溶液(海水)、陰極(受保護結構)、參比電極以及控制儀表等構成。輔助陽極是向被保護結構供應電流的器件，可做輔助陽極的材料很多，主要有鋁銀合金、鋁鉑合金、鍍鉑鈦、鍍鉑鈮、石墨及廢鋼等。在這些材料中以鉑為*佳，因為它是貴金屬，所以將鉑鍍在金屬鈮、鈦、鉭等基體上使用。它輸出的電流密度高(可達1000A/m2)，消耗率低(僅為0.01克/年)。

　　2.犧牲陽極陰極保護系統

　　該系統是將電位較負的金屬(如鋅、鋁合金等)作為陽極，與被保護的金屬結構相連接，當浸入電解質溶液時，由于它們的電位差，電位較負的金屬為陽極。陽極以離子狀態溶解，靠陽極材料溶解而產生的直流電，使受保護的結構被極化為陰極而免遭腐蝕。

　　犧牲陽極保護系統是由犧牲陽極、陰極(被保護的結構)和電解液(海水)構成。陽極材料有鎂合金、鋅及鋅合金、鋁合金等，這些金屬可制成各種形狀和尺寸，并以*率的電流分布，給結構提供充足的保護電流。

　　3.兩種陰極保護系統的比較

　　外加電流陰極保護系統的優點是：

　　(1)電流電壓可調性好，可隨外界條件變化實現自動控制;

　　(2)輸出功率大，可滿足金屬結構需要大功率保護的要求;

　　(3)根據保護工作的需要，可隨時進行工作或停止工作;

　　(4)輔助陽極保護半徑大，所需陽極數量少;

　　(5)重量較輕。

　　缺點是：

　　(1)保護系統初投資大，安裝較復雜;

　　(2)日常維護管理費用也較大;

　　(3)陽極電纜和支架要嚴格絕緣;

　　(4)設備一旦發生故障，保護系統即停止工作;

　　(5)易于引起雜散電流。

　　犧牲陽極保護系統的優點是：

　　(1)保護系統不需外加電源，結構簡單，安裝方便;

　　(2)不需要特殊照管;

　　(3)不易產生雜散電流。

　　缺點是：

　　(1)功率小;

　　(2)陽極有效作用半徑小;

　　(3)所得到的電能成本高;

　　(4)電流輸出量受工作表面積大小的*;

　　(5)導線電阻和介質電阻對電流輸出量影響大;

　　(6)犧牲陽極的體積和質量均較大。

　　綜上分析，一般小型平臺，采用犧牲陽極保護比較經濟;而大型導管架平臺，采用外加電流陰極保護比較好。近年來研究表明，采用兩種方法聯合保護，會取得良好效果，特別是在結構復雜、管節點處受遮蔽地方得不到充分保護時，在外加電流系統中加裝犧牲陽極是個好辦法。

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