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阴极保护技术--迈向海洋工程的第一步

      海洋属苛刻的腐蚀环境,腐蚀是影响海洋工程结构物服役性能和使用寿命的关键因素。阴极保护和涂层等手段相结合是防止海水中金属结构物腐蚀的有效方法。根据提供保护电流方式的不同,阴极保护分为牺牲阳极和外加电流阴极保护两种方法。

  海洋工程系指海洋工程装备以及海洋工程设施,包括海上平台、海底管线、水下油气生产设施、浮式石油生产与储卸系统(FPSO)、跨海大桥、海港码头、海洋能源开发装置等等。随着海洋经济和海洋资源开发的快速发展,大量的海洋工程装备和设施正在不断建造和投入使用。由于海洋环境具有极强的腐蚀性,所以腐蚀是海洋工程必须面对的一个关键技术问题。腐蚀不仅增大维护维修费用,导致巨大的经济损失,而且直接影响海洋工程的服役安全和使用寿命,甚至会引发安全事故,导致环境和生态灾难。

  阴极保护工程是防止海水、海泥以及混凝土中金属腐蚀的有效手段’在大多数情况下,阴极保护是和有机涂层联合采用的,可以获得协同效果。阴极保护可以有效抑制涂层缺陷处金属的腐蚀,而绝缘性能良好的有机涂层可以有效减小阴极保护所需的电流密度,增大保护范围,并使保护电位分布更为均匀。

  海洋平台刚下水时,阴极保护处于初期极化阶段。该阶段需要牺牲阳极提供很大的电流,尤其是在深海或冷海水环境中,所需初期极化电流更大,而进入平稳期后,所需要的维持电流会大大降低。一般而言,初期极化所需电流是维持电流的3 - 5倍。鉴于阴极保护的这种动态过程,建议对牺牲阳极设计进行如下优化: 方法一,考虑使用双金属复合型牺牲阳 极,如镁铝复合阳极,即牺牲阳极的主体部分由镁和铝两种金属组成,内部为铝,在铝金属外部复合一层镁金属,利用镁的高驱动电位来尽快完成初期极化;方法二,采用大小两种形式牺牲阳极,初期利用小阳极的大的表面积来促进初期极化的尽快完成,这样可以尽快形成致密的腐蚀产物保护膜,从而适当降低保护电流密度,减少牺牲阳极的用量,利于施工并降低工程造价。

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