导 读

阴极保护技术是电化学保护技术的一种,其原理是向被腐蚀金属结构物表面施加一个外加电流,被保护结构物成为阴极,从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制,避免或减弱腐蚀的发生。

我国的阴极保护技术研究和应用始于 1958 年,上海船舶科学研究所率先在一艘钢壳船上安装锌合金牺牲阳极,拉开了我国阴极保护技术应用研究的序幕。继之,国内开展了锌系牺牲 5H 极研究,同时开展了外加电流阴极保护技术的开发研究和应用。从 70 年代以来,我国阴极保护技术和理论研究发展迅速,其技术和工程应用在许多方面已接近国际先进水平。目前阴极保护技术已经发展成熟,广泛应用到土壤、海水、淡水、化工介质中的钢质管道、电缆、钢码头、舰船、储罐罐底、冷却器等金属构筑物等的腐蚀控制。

伴随着海洋战略的实施,海洋构筑物种类繁多且层出不穷,再加上海洋严苛的腐蚀环境,阴极保护技术伴随着当代电子技术的突飞猛进,日新月异。其中,外加电流和牺牲阳极两大系列各自研制研发出了系列新技术、新产品、新材料、新思路和新方法。如今在大数据时代,阴极保护技术焕发出了更强大的生命力。本期专题将与您一起关注海洋腐蚀问题研究,走进海洋构筑物阴极保护技术的应用与发展,探索海洋构筑物阴极保护技术发展新路径!

海洋构筑物阴极保护科普帖

海洋构筑物阴极保护技术一览

  • 海洋构筑物指海洋环境使用的结构物体,做支撑、运输、动力等作用,往往由金属结构、涂层(包覆层)或者混凝土等组成。具体来讲,有钻井、采油平台,海底管道,港口设施,钢板、钢管桩,舰船及其附属结构,跨海大桥等。它们处于海洋环境,受到海洋环境的腐蚀,可以采取阴极保护加以防护。但其不同之处在于,所采用的金属材料、连接方式、材料表面状况不同,其中阴极保护技术也有所不同。

  • 海底管线包括输送石油、天然气、海水、淡水和污水管道。海底管线是一项耗资巨大、施工复杂的永久性工程,一般要求在不加维修的条件下能正常使用20 年以上。海底管线所处的环境为海水或海泥沉积物,是较强的电解质。钢结构在海泥区平均腐蚀速度为 0.3 ~ 0.7mm/a,而局部腐蚀深度达 0.1mm/a 以上。另外,在厌氧条件下,硫酸盐还原菌的活动会使钢管遭受严重的点蚀,其腐蚀速度可以提高到15 倍。海底管线阴极保护参数的选取,主要包括保护电位和保护电流密度。

业界视点 更多

  • 朱锡昶:共话阴极保护技术 迈向海洋深处

    近些年来,国际上关于阴极保护的进展主要在技术发展和工程应用方面,阴极保护设备、材料和配套装置等日臻完善,检测、监控技术和管理系统更加先进,应用领域不断扩大,相应地各国先后制定了一系列阴极保护规范和标准。为了全面了解阴极保护技术的发展、在工程领域里的应用状况以及其标准的制定,以探讨海洋工程阴极保护技术未来的发展趋势,本刊记者邀请了国家能源局南京水科院研究所腐蚀与防护研究室主任朱锡昶教授做相关方面的精彩解读。

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    资料显示,腐蚀造成的损失远远大于自然灾害、各类事故损失的总和。为更全面地了解阴极保护技术的发展历程、研究热点和应用前景,进一步提高人们的腐蚀防护意识,记者特邀中国腐蚀与防护学会常务副秘书长、北京科技大学杜翠薇教授做相关精彩解读。

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未来展望

近代科学技术的高速发展,特别是电子技术的突飞猛进,有力地促进了阴极保护技术的进步。其中外加电流和牺牲阳极两大系列各自研制开发多种产品和新材料,如辅助阳极从简单的钢管发展到有石墨、高硅铸铁、铅银阳极、磁性氧化铁、贵金属氧化物阳极、铂钛阳极等,其可控电源有磁饱和、大功率晶体管、可控硅三大系列。恒电位仪向 IGBT电子电力模块、开关电源数字化发展;牺牲阳极已形成有铝基、镁基、锌基三大系列阳极材料以外的复合式阳极发展,以适合各种不同的环境和满足各种不同工况。

在海上平台的阴极保护设计中,遥测遥控计算机检测系统的加入,实现了监检测高度自动化、数据化、动态化地掌握和调整腐蚀保护参数,防腐蚀技术从粗放型、原理型走向精细型、量化型,其保护效果和使用寿命也有了长足的进步,其应用的深度和广度也是日新月异。

相信伴随着科学技术的发展,当阴极保护技术与智能技术、大数据技术结合时,未来海洋工程阴极保护技术将向着更绿色环保、更加智能化、更高效的方向发展,海洋工程阴极保护用牺牲阳极材料逐渐地系列化、完善化,外加电流阴极保护系统将更加长寿命、高性能和高可靠性。阴极保护设计将更精确、更加优化;阴极保护监测技术将更加智能化、更加综合化。