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海洋平臺的電流陰極保護系統

發布時間:2019-12-23 文章來源:管理員

  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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