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我国阴极保护的发展和在海洋工程中的应用

  海洋中蕴藏着人类生存与发展所需要的极为丰富的物质资源,随着陆地资源逐渐减少,有的已经枯竭,人类目前开始由陆地转向海洋,各临海国家均把合理开发利用海洋作为求生存、求发展的基本国策。海洋已成为国际竞争的重要领域,海洋的竞争实际上是高科技的竞争。

  采油井口系统(多相混输泵,油水分离器,输油管路等)由海面发展到海底,要求高自动,实现远程遥控和潜水作业,在海底建发电厂提供动力。21世纪的海洋开发主要结构材料仍是钢铁。所有进入海洋开发中的钢铁构筑物均须进行阴极保护才能有效控制钢铁构件的腐蚀。阴极保护技术已有100多年发展史。通常认为,1824年英国戴维提出船底钢皮可以通过连接锌块而得到保护是阴极保护的萌芽。第一次世界大战后,美国艾文恩学派和前苏联的阿基莫夫学派开始了对金属腐蚀的理论研究。二次大战后阴极保护理论和应用均得到发展。作为行之有效地保护技术应用到海洋钢结构上是从20世纪40年代开始,起初用于军事舰艇,以后用于民用船只;50年代开始用于其他构筑物上;到60年代已普遍用于海洋中各种金属构筑物上,在标准化方面有很大进展;到了70年代已进入了所谓技术成熟行列,在工业发达国家都已做到规范化、商品化。

  阴极保护工程于20世纪70年代已进入技术成熟行列,我国要迟于国外20余年,在当今激烈的深海远洋开发的竞争中,综合实力对抗仍显力不从心。从我国现实状况与长远发展对阴极保护技术分以下两个部分,即牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保。

  和钢铁组成电偶的活性金属与合金在电解质中首先溶解给钢铁提供保护电流,使钢铁结构物的腐蚀受到控制,此种材料均可称为钢铁的牺牲阳极。现有商品化并广泛应用的只有锌基牺牲阳极、铝基牺牲阳极和镁基牺牲阳极,此种保护方法称之为牺牲阳极阴极保护。我国早已标准化、商品化,已广泛应用,舰船以锌基阳极为主,固定设施以铝基阳极为主,介质电阻大的以镁基阳极为主。

  在海洋中,钢铁/海水界面同时存在两个自然过程,即钢铁的腐蚀过程和附着生物的污损过程。由于不同的物体、不同的活动形式、不同的海洋环境,群体污损生物的组成和数量亦不同。舰船因进行了防污损处理,加之定期检修,污损群落组成较为简单,正常情况下不会对牺牲阳极产生严重影响。

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