船体用牺牲阳极
船体常用牺牲阳极型号规格
| 规格/mm | 重量kg |
长×宽×高 | ||
AH-1 | 800×140×60 | 17.0 |
AH-2 | 800×140×50 | 15.0 |
AH-3 | 800×140×40 | 12.0 |
AH-4 | 600×120×50 | 10.0 |
AH-5 | 400×120×50 | 6.5 |
AH-6 | 500×100×40 | 5.5 |
AH-7 | 400×100×40 | 4.5 |
AH-8 | 300×100×40 | 3.5 |
AH-9 | 250×100×40 | 2.5 |
AH-10 | 180×70×35 | 1.2 |
AH-11 | 300×150×50,双铁脚 | 5.8 |
AH-12 | 300×150×40,双铁脚 | 4.6 |
AH-13 | 300×150×50,螺栓式 | 5.8 |
AH-14 | 300×150×40,螺栓式 | 4.8 |
船舶外保护主要用块状阳极,即可是流线型的、长方形,也可是原板状。油船用的阳极一般是长条状的,其截面有D型的,方形和梯形的。油船上有爆炸危险的区域,铝阳极的使用有高度限制,掉地时的能量不超过275J。在防爆区使用的阳极应该是螺栓固定,禁止采用焊接方法固定。铝合金牺牲阳极好有尽可能大的活化表面(有效工作面积,即阳极总表面积扣除基底面积),凸起高度不超过40mm,就不会增大船舶运动阻力。船用牺牲阳极的规格从1.2kg/支到17.0kg/支共13种。表1为船用铝合金牺牲阳极的型号和参数。
船体设计因素
造成船体腐蚀的因素有很多,船体的设计因素是其中一个重要的方面。并且船体的腐蚀程度与船体的设计关系十分密切。所以,对船体进行科学合理地设计并采取一些合理的防腐措施成为当前世界各国正在不断努力的方向。但是就目前来说,很多船体在设计方面仍然存在不少缺陷,并且这些缺陷大都与设计不科学有关。比如在对船体的覆盖层进行设计时,没有充分考虑到覆盖层的维修性,这样就容易造成船体内局部位置长时间积水而又难以排出的情况,进而就会造成船体结构的腐蚀。第二个方面,有些船体的水密装置没有良好的可靠性,不仅船体没有良好的耐腐性,而且船体上一些管路的相关水密装置也没有优良的耐腐蚀性。这样就极易使船体的三漏现象比较普遍,从而使船体内舱中的水源比较多,这样就更加剧了船体内舱的腐蚀环境。第三个方面,对于一些船体存在的缝隙没有采取相应的预防措施,从而造成了比较严重的腐蚀状况。此外,电偶腐蚀也是属于这一类情况。缝隙和电偶的长期存在且没有有效预防措施的情况下就会,使船体的漏洞和穿孔相对较多。另外,船体中的内舱没有进行有较强针对性的涂层设计,所以船体内舱中的一些薄弱部位可能就得不到有效地保护,从而使船体内舱受损。
1.船体结构中在水上部分的腐蚀
船体中处于水上的部分主要包括甲板、上层建筑以及干舷。这些船体的水上部分在平时主要受到雨雪、海水飞沫以及海洋大气的影响,而且这些因素都是造成船体水上部分严重腐蚀的重要原因。在海洋大气中,存在着大量的氮化物,这样就使凝结水加剧了对船体结构的破坏。另一方面,甲板中的机舱以及锅炉的表面由于温度比较高,因此也在一定程度上加剧了这些区域水的危害程度。一些科学实验表明,船体中的火工校正部位由于其金属组织在结构上发生了较大的变化,因此使其耐腐蚀性大大低于船体中的其他部位。所以说,船体中的火工校正部位就没有较好的涂膜,而且比其他部位更容易被坏破,终使船体的腐蚀速率大大加快。
2.船体结构在水下部分的腐蚀
船体结构在水下的部分一般包括艉部、艏部、船底和船舷四个部分。船体的艏部长期处于波浪区,并且该处长期泡沫翻滚。海水能够对船只的壳体产生强大的流体动力,首当其冲的是涂层,涂层通常会受到严重的破坏。而船舷部分的外壳在船体停靠时经常会使船舷的表面涂层受到严重损害。船体结构中的船艉主要是由铜合金材料制成,尤其是在船体的端部,极易发生严重的阳极极化现象,这种现象可以造成严重的船体腐蚀。船体的外部涂层极易遭受严重的破损。此外,海洋中的一些漂浮物也可能会对船体的涂层造成严重的破坏。不仅如此,如果船体所在的洋面存在大量的石油产物,那么这些石油产物也会使船体的外部涂层遭受严重的损坏。这是因为在水线区中船体所用的涂料没有稳定的性质,尤其是在石油产物中,再加上干湿条件的不断变化,从而大大增加了某些具有腐蚀性介质的侵蚀性。除此之外,船体结构中水下部分的焊接部位也特别容易发生腐蚀现象。船体结构在水下部分的腐蚀往往都是电腐蚀。
3.船体内部结构中的相关腐蚀
由于船体存在不同的使用条件,因此不同船体内部舱室也会有不同程度的腐蚀。比如工作舱与居住舱的腐蚀程度一般来说就会比较轻,并且看不到比较明显的腐蚀痕迹。但是在卫生舱中就会存在较为严重的腐蚀现象。尤其是浴室、厕所以及洗漱室中的腐蚀状况比较严重。在船体的货舱中,由于经常装卸货物,同时还有积水和冷凝水的双重作用,所以货舱结构中的涂层更容易遭到破坏。货舱中的涂层遭到破坏以后,就容易使船体中的内底板和货舱壁加快腐蚀的速度。另外,船体中液舱的腐蚀程度较为严重。而压载舱以及淡水舱由于采用了水泥涂层,但是水泥涂层具有不稳定性和透水性,所以就很难抑制船体水舱的腐蚀。在船体中还存在一种腐蚀就是电腐蚀,一般情况下电腐蚀主要由于船体在漂浮中进行修理或者是在码头进行安装时因为供电线没有采用正确的方法进行接线。所以会在船体停靠的水域中产生杂散电流。这样就形成了比较严重的电腐蚀。
现代海船船体绝大部分由钢质材料焊装而成,船舶营运的特殊环境使船舶船体和机械设备的腐蚀破坏相当严重。据加拿大运输安全委员会(Transportation Safety Board of Canada)对1995年到2004年发生的事故原因统计,船体结构损害导致的事故平均约占总数的8%,而其中有相当一部分是由于船舶腐蚀造成船体强度降低引起的。一项由英国海洋工程营运公司BRITOIL所作的失效分析表明:在所有设施失效的例子中,33%是由腐蚀造成的。根据船舶具体情况,从防护效果、要求、施工难易程度以及经济性等各个方面出发,选择船舶防腐蚀方法,进行合理的防腐蚀设计,对于增强船舶抗腐蚀的能力,确保营运安全,具有重要的意义。
目前,国内外船舶防腐的主要方法是有机涂料、牺牲阳极及外加电流保护或者它们的组合等几种传统的方法。由于安全的原因,船舶上一般采用的是牺牲阳极阴极保护,外加电流阴极保护一般不被采用。安装较多阳极块会增大船舶航行阻力,造成过度保护,少了则保护不足,船体仍然遭受腐蚀。因此,必须安装适量的阳极,这就需要进行合理的设计。
根据阴极保护的原理,在对金属实施阴极保护的时候,为了到达佳的保护效果,需要注意阴极保护的小保护电位和小保护电流密度两个主要参数。而在实际中考虑到其它因素的影响,还要选择合理的大保护电位和大保护电流密度。
1. 小保护电位
为使腐蚀完全停止,必须使被保护的金属电极电位极化到活泼的阳极“平衡”电位,即保护电位,对于钢结构这一电位就是铁在给定电解质溶液中的平衡电位。保护电位有一定的范围,铁在海水中的保护电位在-0.80~-1.0V 之间,当电位大于-0.80V时,铁不能得到完全的保护,该值称为小保护电位。选择保护电位需根据已有的实验数据和经验加以确定。
我国近年来规定钢船在海水中的保护电位为- 0.75~-0.95V( Ag/AgCl电极),佳保护范围为-0.85~-1.0V,其保护情况如表1所示。
表1 钢船体在不同保护电位下的保护效果
保护电位(V) | 保护效果 |
低于 -1.00V | 过保护,无锈蚀,但漆膜鼓泡脱落严重 |
-0.85V~-1.00V | 达到理想保护效果,无锈蚀, 漆膜完整 |
大于-0.85V | 保护不足,有锈蚀,电位越向正方向增加,锈蚀越严重 |
小保护电流密度
采用阴极保护时使金属的腐蚀速度降到允许程度所需要的电流密度值,称为小保护电流密度小保护电流密度与小保护电位相对应,要使金属达到小保护电位,其电流密度不能小于该值,而如果所采用的电流密度远远超过该值,则有可能发生“过保护”。
小保护电流密度与被保护的金属种类,腐蚀介质的性质,保护电路的总电阻,金属表面是否有覆盖层及覆盖层的种类,外界环境条件等因素有关,必须根据经验和实际情况作出判断,表2列出了我国近年来使用的保护电流密度值,表3列出了英国 WILSON TAYLOR 公司提供的各类船舶的保护电流密度一般指数。
表2 阴极保护采用的保护电流密度(mA·m-2)
保护电位(V) | 保护效果 |
低于 -1.00V | 过保护,无锈蚀,但漆膜鼓泡脱落严重 |
-0.85V~-1.00V | 达到理想保护效果,无锈蚀, 漆膜完整 |
大于-0.85V | 保护不足,有锈蚀,电位越向正方向增加,锈蚀越严重 |
表3 各种船舶阴极保护采用的保护电流密度(mA·m-2)
船舶种类 | 新造船舶 | 运营船舶 |
破冰船 | 25 | 30 |
挖泥船 | 24 | 27 |
凹鼻拖船 | 22 | 24 |
拖网渔船 | 22 | 24 |
拖轮 | 18 | 22 |
滚装渡船 | 14 | 20 |
沿海船舶 | 14 | 20 |
其它远洋船舶 | 12 | 15 |
远洋船舶(特涂船舶) | 10 | 15 |
3. 小保护电位和小保护电流密度
4.小保护电位和小保护电流密度,仅是对保护结构在一定保护介质中保护效果好的一种参数,它没有考虑其它因素。船舶在进行阴极保护设计时还需考虑下面因素:
(1) 按实际保护对象确定大保护电位
实际被保护的金属结构有一定的长度、宽度和面积,阳极和被保护的结构表面的距离不可能完全一致。阳极电流到达距阳极远的部位所流经的电解质都起电阻的作用,引起电位下降。为了使阴极远处得到小保护电位,则需提高阳极和被保护金属间的电位差,以补偿那部分电位降的损失,被保护金属在阳极附近的部位必然得到较高的保护电位。实践证明,阴极电位越负,阴极附近的电解质中的pH值越高,碱性越强。电位负至析氢电位时,则在阴极表面有氢气析出。如果是涂料和阴极保护联合应用的情况,就必须考虑涂料涂层的耐碱性。一般油性和沥青系涂料的耐碱性差,阴极电位不能负于-0.80V。各种涂料允许的大保护电位如表4所示。
表4 各种涂料允许大保护电位值(相对饱和甘汞电极)
涂料种类 | 允许大保护电位(V) |
油性涂料 | -0.80 |
聚氯乙烯涂料 | -1.00 |
环氧系涂料 | -1.50 |
有机富锌涂料 | -1.30 |
无机富锌涂料 | -1.30 |
(2) 按经济性原则确定大保护电流密度
试验得知,保护效率、保护电流和保护电位三者之间有一定的关系。保护效率随保护电位变负而提高的趋势是逐渐变慢,而保护电流密度随保护电位变负而提高的趋势是加快的。这就势必在一定的保护效率以后,若在提高一点保护效率,则保护电流密度要增加很多。总电流强度为被保护金属面积与电流密度的乘积,这时电力消耗则大大增加,就会显得不经济。所以必须合理地选择经济的保护电位和保护电流密度值作为选择保护电源的输出额定电流的计算参数。
5. 牺牲阳极的布置
牺牲阳极的布置应该遵循以下原则:
(1)船体外板所需的牺牲阳极应该均匀对称的布置在舭龙骨和舭龙骨前后的流线上,以减少船体附加阻力;
(2)螺旋桨和舵所需的牺牲阳极应均匀的布置在艉部船壳板及舵上,距螺旋桨叶梢300mm范围内的船壳板上和单螺旋桨船的无阳极区不得布置牺牲阳极;
(3)海底阀箱、声纳换能器阱所需的牺牲阳极应布置在箱、阱内部。
6. 牺牲阳极的安装
牺牲阳极可采用焊接或螺栓固定两种方式安装,一般说来焊接固定方法简单、安装牢度高、接触电阻小,而螺栓安装容易更换,更换时可不损坏周围及钢板反面的涂层。
牺牲阳极的安装应该注意以下几点:
(1)在安装前阳极背面要涂一道绝缘漆,在安装处的船体表面加涂绝缘漆或加垫其它绝缘物,防止因阳极背面腐蚀而脱落,也使背面不起作用,阳极使用面积与设计数值一致;
(2)阳极表面严禁涂漆或沾污,在涂漆和下水前加以保护;
(3)安装时阳极要焊在指置,阳极背面要紧压船壳表面,铁脚烧焊处要补涂油漆。
海水冷却系统用长条状铝合金牺牲阳极
海水冷却水系统常用长条形牺牲阳极型号规格
| 规格/mm | 重量kg |
长×(上底+下底)×高 | ||
AE-1 | 1200×(200+280)×150 | 120.0 |
AE-2 | 800×(200+280)×150 | 80.0 |
AE-3 | 1000×(115+135)×130 | 46.0 |
AE-4 | 500×(115+135)×130 | 23.0 |
AE-5 | 1000×(80+100)×80 | 20.0 |
AE-6 | 500×(105+135)×100 | 16.0 |
AE-7 | 500×(80+100)×80 | 10.0 |
AE-8 | 400×(110+120)×50 | 7.0 |
AE-9 | 300×(140+160)×40 | 5.0 |
AE-10 | 200×(90+110)×40 | 3.0 |
在海洋港口钻井有很多的机械设备,如发电机、变频器、空气压缩机、高压泥浆泵、推进器刹车片、推进器液压单元、船舶设计中中央集中冷却系统等,他们在运行时会产生大量的热,因而需要对它们进行冷却。在海上容易得到的介质就是海水,其成本基本上是0.因此,海洋平台的机械设备很多是利用海水做冷却介质进行热交换,以保证系统和设备在一个正常、稳定的工况下运行。但是海水腐蚀性很强容易造成设备的腐蚀,要对海水冷却系统进行牺牲阳极保护。
海水中的裸露金属表面和涂覆金属表面都可采用阴极保护。无阴极保护的裸金属表面只能由逐渐生成的表面膜来保护,例如,钢板桩、储罐及铜合金管子。金属、腐蚀因素和表面涂层之间的物理作用,很大程度上取决于他们的化学、物理及结构的性质,也取决于其粘结性、渗透性、多孔性和厚度。应当注意,未加工面、船底切变薄或破损点,基体金属变为阳极,因而特别已受局部腐蚀。尤其在只用高性能涂料时,将使腐蚀剂的浸蚀作用限制在缺陷的小范围内,而不会逐渐扩大到那些无言中影响的区域。
立博也可以根据客户的不同需求设计并生产各种特殊规格和性能的铝合金牺牲阳极。
我公司生产的产品主要用于埋地管线(自来水/输油/燃气公司)、储水/储油罐防腐、码头钢桩/桥墩防腐、船厂、电厂、油田设施等金属保护。
欢迎致电垂询或到厂实地考察!
LJ965522PJJ