[發明專利]一種船用外加電流陰極保護立體陽極裝置

有效

• 申請號: 201410337125.3
• 申請日: 2014-07-16
• 公開（公告）號: CN104178769B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 計明;曾曉燕;葛躍生;蔣文輝
• 申請（專利權）人: 上海船研環保技術有限公司
• 主分類號: C23F13/10
• 分類號: C23F13/10
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本發明涉及一種船用外加電流陰極保護（ICCP）立體陽極裝置。

背景技術

海洋環境中的船體和鋼結構，在海水介質中存在嚴重的電化學腐蝕，需要采取一定的腐蝕防護措施。涂料防護技術使用涂料在被保護構件表面成膜，起到腐蝕防護的作用，是腐蝕防護的有效方法，被應用廣泛。但由于受到成膜涂料自身的完整性影響，比如涂裝缺陷，碰撞破損，老化，涂層毛細孔滲透等，仍然存在著一定的腐蝕影響，危及船體，鋼結構等的安全，且影響到后續的維護成本。因此，需要采取進一步的附加保護措施。常見的防護措施包括犧牲陽極和外加電流陰極保護(ICCP)等方法。

犧牲陽極方法，屬于一種電化學保護方法，是采用在鋼板表面安裝比被保護結構金屬活性更高的金屬陽極，在高活性金屬陽極與被保護鋼板之間主動形成原電池結構，高活性金屬構件自然成為原電池的陽極端，被保護件作為陰極端，以犧牲消耗陽極的方式對被保護件起到保護作用。該種陽極隨時間消耗，定期人工更換被消耗的陽極構件，起到持續的防護目的。該方法的缺點是施工工程量大，構件重量增加了被保護件的整體負荷，且增加了船舶水下阻力，影響船舶的動力消耗，還存在陽極構件脫落，水下維護困難，初次安裝和維護成本高的缺點。

外加電流陰極保護（ICCP），同屬于電化學保護方法，通過在被保護構件的水下部分安裝不溶性陽極，并以被保護鋼板或鋼構件作為陰極，在陽極和陰極間施加直流電流，并通過自動調節施加電流的大小控制被保護件的化學電位，起到被保護件腐蝕防護的目的。具有壽命長，安裝簡單，重量輕，對被保護件影響小，維護成本低，使用管理方便，安全可靠等優點，得到廣泛應用。ICCP系統的基本構成包括：不溶性陽極系統，參比電極，電源系統，電纜等。不溶性陽極系統用于電流輸出；參比電極用于被保護鋼構件表面的化學電位的實時檢測；電源系統用于為不溶性陽極提供并自動調節和控制電流輸出，并通過電纜將電源系統的電流輸送到不溶性陽極。電源系統按照系統設定的控制電位，自動調節輸出電流大小，對被保護鋼構件表面的電位進行跟蹤和控制。不溶性陽極系統，是外加電流陰極保護（ICCP）系統的關鍵部件，通常采用金屬鈦作為基材，并在基材表面鍍復稀有貴金屬或貴金屬氧化物，形成電極體。作為關鍵部件，ICCP陽極需要具備高電流輸出能力，電極體尺寸小，質量輕，性能穩定，使用壽命長，結構可靠，安裝簡便的特點。如圖1所示，現有的ICCP陽極系統，其結構由陽極座1，陽極體2，內/外密封環3，絕緣套4，接線柱5，水密填料函6，固定螺栓7、墊片螺母8，外密封墊9，船體鋼板10，壓緊墊片11，壓緊螺母12，絕緣墊片13，水密罩14，金屬墊片15，定位螺母16，電纜接線環17，水密罩法蘭18，水密罩法蘭螺栓19，電纜穿線管連接法蘭20和接線電纜21等組成。采用在硬質剛性板狀玻璃纖維增強塑料材料的陽極座1上復合不溶性條狀或圓形平面結構的陽極體2，形成ICCP陽極系統，并通過絕緣套4封裝的接線柱5保證陽極體與被保護結構件的絕緣，通過相應的內/外密封環3以及外密封墊9形成密封結構，而安裝在被保護體鋼板的工作平面上。其缺點是：1）平面結構陽極體，在額定的電流密度條件下的平面結構尺寸偏大，陽極系統尺寸偏大；2）過大的安裝尺寸以及剛性結構，尤其是在船體弧形曲面部位，不利于陽極系統的安裝，并對系統安裝的可靠性造成影響；3）外平面陽極系統的安裝，增加了水的流動組力；4）被保護體外平面陽極系統的安裝，容易造成陽極系統的碰撞損壞；5）剛性陽極座與船體鋼板平面間采用平面法蘭形式的密封形式，較大法蘭結構體尺寸受船體鋼板平面度的影響，容易產生陽極座結構平面變形，造成結構滲漏隱患；6）為避免碰撞損壞的不利影響，常采取嵌入式的安裝方式，即是在船體鋼板上設置相應的嵌入式結構陽極系統安裝床，床內留取足夠的陽極系統的安裝深度，保證安裝后的陽極系統外結構面不超出船體鋼板外平面，從而將陽極系統嵌入到船體鋼板外平面之內。嵌入式安裝方式，能有效避免陽極系統的碰撞損壞，也有利于減少水流阻力。一方面為保證陽極床的安裝，需要在被保護體鋼板平面上開足夠大小的安裝孔，保證陽極床的正常焊接；另一方面，為保證結構安全，陽極床的安裝開孔在各個方向上的尺寸應盡可能小；因此，大尺寸規格嵌入式結構的陽極系統的使用因此受到一定限制。7）陽極系統采用硬質板狀玻璃纖維增強塑料體陽極座，成型困難，加工成本高；8）陽極系統陽極座與陽極體之間采用環氧樹脂澆鑄粘合，容易產生貼合缺陷，引起系統滲漏；9）多道獨立密封結構，增加了滲漏風險；10）安裝后的陽極系統密封測試困難：安裝后的陽極系統，必須進行可靠的密封性測試，以確保船舶的運行安全。現有ICCP陽極系統，自身沒有簡便的密封性測試結構，通常在完成安裝后，需要由施工單位按照陽極系統的實際尺寸，特別制作密封測試箱，進行密封性檢測，費工費事，往往因為受施工進度影響，被施工方省卻，留下安全隱患。