侯世忠

（中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所，河南 洛陽 471023）

0 引言

我國幅員遼闊，大陸海岸線長達(dá)1.8萬多公里，近海海域面積約470多萬平方公里。海水是一種強(qiáng)烈的腐蝕介質(zhì)，航行在其中的船舶會遭受到不同程度的腐蝕，嚴(yán)重影響海軍的戰(zhàn)斗能力，因此，船舶的防蝕問題受到各個國家的重視。從英國化學(xué)家Davy自1824年首次應(yīng)用陰極保護(hù)技術(shù)以來，經(jīng)過190多年的研究，陰極保護(hù)技術(shù)得到了長足的發(fā)展。

陰極保護(hù)一般分為犧牲陽極和外加電流保護(hù)兩種，兩種方法各有優(yōu)缺點，可以相互補(bǔ)充，或聯(lián)合使用，其明顯的保護(hù)效果和顯著的經(jīng)濟(jì)效益得到了普遍的認(rèn)可。近些年來，在腐蝕領(lǐng)域科研人員的努力下，陰極保護(hù)技術(shù)的各種設(shè)備、材料和設(shè)計技術(shù)又取得了新的進(jìn)展。

1 概述

陰極保護(hù)技術(shù)是電化學(xué)保護(hù)技術(shù)的一種，其原理是向被保護(hù)的金屬結(jié)構(gòu)提供陰極保護(hù)電流，被保護(hù)結(jié)構(gòu)物成為陰極，使其陰極極化到一定范圍，從而使得金屬腐蝕發(fā)生的電子遷移得到抑制，避免或減弱腐蝕的發(fā)生。犧牲陽極保護(hù)是通過金屬（陽極）自身的溶解來向被保護(hù)結(jié)構(gòu)提供電流，外加電流保護(hù)是通過直流電源設(shè)備向被保護(hù)結(jié)構(gòu)提供電流。目前陰極保護(hù)技術(shù)已經(jīng)基本成熟，廣泛應(yīng)用到土壤、海水、淡水、化工介質(zhì)中的埋地管網(wǎng)、電纜、鋼碼頭、艦船、儲罐罐底、冷卻器等金屬構(gòu)筑物的腐蝕控制。

近代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，特別是電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)，有力地促進(jìn)了腐蝕防護(hù)學(xué)科的進(jìn)步。陰極保護(hù)技術(shù)的發(fā)展以外加電流和犧牲陽極兩大系列分別開發(fā)了多種產(chǎn)品和新材料，如輔助陽極從簡單的鋼管發(fā)展到石墨、高硅鑄鐵、鉛銀陽極、磁性氧化鐵、貴金屬氧化物陽極、鉑鈦陽極等，可控電源由磁飽和、大功率晶體管、可控硅三大系列的恒電位儀向IGBT電子電力模塊、開關(guān)電源數(shù)字化發(fā)展；犧牲陽極已形成有鋁基、鎂基、鋅基三大系列陽極材料以外的復(fù)合式陽極，以適應(yīng)各種不同環(huán)境和工況。國外20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了整體絕緣接頭，發(fā)達(dá)國家如美國和西德已用整體埋地型絕緣接頭取代了絕緣法蘭。我國天然氣總公司也研制了類似絕緣接頭，并在工程上使用，這在城市管網(wǎng)中使陰極保護(hù)的普及更為經(jīng)濟(jì)和方便 [1] 。

2 研究現(xiàn)狀

2.1 船體的陰極保護(hù)

2.1.1 犧牲陽極陰極保護(hù)

它是通過在船體外表面安裝充當(dāng)陽極的被犧牲掉的金屬塊，以保護(hù)作為陰極的船體鋼板不被腐蝕。目前，船體使用的犧牲陽極有鋅-鋁-鎘三元合金、高效鋁合金陽極、鐵合金陽極等。各種不同船型所采用的犧牲陽極型號和數(shù)量是根據(jù)船體各部位的形狀、面積和環(huán)境情況專門設(shè)計的。

船舶犧牲陽極主要為鋅合金陽極和鋁合金陽極兩種。我國于20世紀(jì)60年代主要參照美國標(biāo)準(zhǔn)開始研究工作，于70年代成功的研制出了鋅-鋁-鎘合金犧牲陽極，并廣泛應(yīng)用在海軍和民用的船舶及港工設(shè)施的防腐上，取得了重大的社會經(jīng)濟(jì)效益。在“七五”“八五”期間，對高效鋁合金犧牲陽極進(jìn)行科研立項，并研制出電流效率大于90%的鋁合金犧牲陽極，其主要成分是鋁-鋅-銦-鎂-鈦，現(xiàn)在船舶上安裝的犧牲陽極正逐步由高效鋁合金陽極取代鋅合金陽極和普通鋁合金陽極。隨著使用環(huán)境的變化，現(xiàn)在一種高活化鋁合金犧牲陽極已經(jīng)研制出來，其電流效率高于90%，主要成分是鋁-鋅-銦-鎂-鎵-錳，它在全浸區(qū)的電化學(xué)性能與高效鋁陽極基本相同，但在間浸區(qū)性能要優(yōu)于高效鋁陽極，因此更適合在干濕交替的海水介質(zhì)中使用 [2] 。

2.1.2 外加電流陰極保護(hù)

它是利用只起導(dǎo)電作用而不溶解的輔助陽極，在陽極和鋼板之間加一直流電源，并通過海水構(gòu)成回路。電源向鋼板輸入保護(hù)電流，使鋼板成為陰極而得到保護(hù)。該外加電流保護(hù)系統(tǒng)由恒電位儀（外加電源）、參比電極、不溶性輔助陽極及接地裝置等組成。整個系統(tǒng)使船體電位始終處在保護(hù)電位范圍內(nèi)。而生鐵、石墨、銀或者鍍鉑的鈦常被用作陽極材料。

相對于犧牲陽極陰極保護(hù)技術(shù)，外加電流陰極保護(hù)具有系統(tǒng)保護(hù)壽命長、輸出電流大且可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)等優(yōu)點。我國外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)自20世紀(jì)60年代開始進(jìn)行研究，隨著其技術(shù)的成熟，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍艦和各種類型的民用船舶。該技術(shù)一般應(yīng)用于船舶殼體、螺旋槳、舵等部位的保護(hù)。現(xiàn)在外加電流陰極保護(hù)技術(shù)也取得了長足的進(jìn)步，主要研究方向以控制電源和輔助陽極為主，兼顧參比電極。

在船艦上常用的輔助陽極主要是鉑-鈦、鉑-鈮，它們具有排流量大，使用壽命長等優(yōu)點，但價格昂貴，限制了其更廣泛的應(yīng)用。為降低費(fèi)用，研制出了鈦基貴金屬氧化物陽極，其工作壽命為25年，電流密度為600A/m 2 ，性能接近鉑復(fù)合陽極，且易加工成較大尺寸，已經(jīng)在大型船艦上展開應(yīng)用，由于制造成本的降低，在腐蝕的其他領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。為規(guī)范陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計、安裝和使用，制定了GB 8841-1988《海船犧牲陽極陰極保護(hù)設(shè)計和安裝》、GB/T 3108-1999《船體外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)》、GB 7788-1989《船舶與海洋工程陽極屏蔽涂料通用技術(shù)條件》、GJB 157-1986《水面艦船犧牲陽極保護(hù)設(shè)計和安裝》等標(biāo)準(zhǔn) [3] 。

2.2 管道的陰極保護(hù)技術(shù)

我國研究陰極保護(hù)技術(shù)首先在船舶、閘門等鋼鐵構(gòu)筑物上得到應(yīng)用。埋地油氣管道的陰極保護(hù)于1958年小規(guī)模試驗，60年代在新疆、大慶等油氣管道上推廣，1965年在渾河水閘上使用。1970年長輸管道開始建設(shè)時，陰極保護(hù)已是必需的技術(shù)，它可以成功控制埋地管道的腐蝕，延長管道的壽命，為管道的安全生產(chǎn)提供技術(shù)保證。陰極保護(hù)技術(shù)在Davy發(fā)明后，直到20世紀(jì)30年代才在管道上推廣使用。《法國煤氣》雜志曾報道過， 德國有1.7萬km、法國有2萬km、蘇聯(lián)有6萬km、美國則有64萬km管道施加了陰極保護(hù) [4] 。

2.2.1 犧牲陽極法

它是將比需要保護(hù)的金屬或合金電位更低的金屬或合金，共同放置于同一個溶液中，因電位更低，在溶液中比被保護(hù)金屬更快的溶解，釋放出電流，從而保護(hù)了需要保護(hù)的金屬，防止被腐蝕。常用的犧牲陽極材料有鎂和鎂合金、鋅和鋅合金和鋁合金等，碳鋼也可以作為陽極材料用于某些電位較正金屬（如銅合金、不銹鋼等）在鹽水、海水環(huán)境中的保護(hù)。

（1）鎂基犧牲陽極

鎂基犧牲陽極有純鎂、Mg-Mn系合金和Mg-Al-Zn-Mn系合金等三類，其共同的特點是密度小、理論電容量大、電位負(fù)、極化率低，對鋼鐵的驅(qū)動電位大（>0.6V），適用于電阻率較高的土壤和淡水中金屬構(gòu)件的保護(hù)，但不足之處是它的電流效率不高，通常低于50%，其中性能較好和獲得廣泛應(yīng)用的主要是Mg-6Al-3Zn-Mn合金；

（2）鋅基犧牲陽極

鋅基犧牲陽極種類較多，有純Zn、Zn-Al、Zn-Al-X、Zn-Sn、Zn-Hg系等。早期使用的都是純Zn陽極，近年來鋅合金陽極開始得到廣泛應(yīng)用。鋅陽極自腐蝕速率小，電流效率高，極化效率高，使用壽命長，具有自動調(diào)節(jié)電流的特性，使用時沒有過保護(hù)的危險。適用于海水、鹽水及低電阻率（<15Ωm）的土壤環(huán)境，在潮濕土壤中電阻率可放寬到30Ω？m。鋅合金陽極在使用中不發(fā)生析氫反應(yīng)，碰撞到鋼構(gòu)件時不會誘發(fā)火花，是唯一可用于油罐保護(hù)的陽極；

（3）鋁基犧牲陽極

鋁電位介于鎂和鋅之間，表面極易鈍化，常以合金方式使用。鋁的原料來源廣，制造工藝簡單，是犧牲陽極品種中的后起之秀。常用的有Al-Zn-Hg、Al-Zn-Sn、Al-Zn-In等系合金。鋁的理論電容量是2980A?h/kg，是鎂的1.35倍，鋅的3.6倍；鋁合金陽極具有電容量大、壽命長、質(zhì)量輕、易安裝等特點，在海水等介質(zhì)中性能良好，可廣泛用于海洋環(huán)境中鋼鐵設(shè)施（如海上鉆井平臺、海底管道等）的保護(hù)，在海水環(huán)境中有取代鋅合金陽極的趨勢 [5] 。

2.2.2 強(qiáng)制電流法

強(qiáng)制電流法的作用機(jī)理是與犧牲陽極保護(hù)不同的，它主要是從外部加入電流，將需要被保護(hù)的金屬陰極化，達(dá)到和陽極保護(hù)法相同的措施。強(qiáng)制電流法的構(gòu)件包括穩(wěn)定的直流電源、輔助陽極等。按溶解性劃分，輔助陽極分為不溶性、可溶性、微溶性三大類陽極。強(qiáng)制電流法可提供較大的保護(hù)電流，具有保護(hù)距離長、方便調(diào)節(jié)電流和電壓、使用范圍廣，主要適用于長輸油管道以及當(dāng)雜散電流引起的管地電位變化超越犧牲陽極的保護(hù)能力的情況。該方法是利用恒電位儀，將電流通過陽極輸入到管道輸出土壤中，流動到金屬管道，從管道上連接的陰極電路回流到恒電位儀，相應(yīng)地變化電流輸出值，把變化的電位穩(wěn)定控制在保護(hù)電位范圍，使通電點位置電位保持穩(wěn)定，起到改變陰極電位來實現(xiàn)陰極保護(hù)。

2.2.3 排流保護(hù)法

排流保護(hù)法的機(jī)理就是為有其他雜散電流干擾的情況下，利用排除方法，對需要保護(hù)的構(gòu)件進(jìn)行保護(hù)的方法。它有三種主要措施：（1）直接排流，該方法需要外接電源，在穩(wěn)定的情況下，該穩(wěn)定電流可以保護(hù)金屬或合金，排除其他干擾電流。該方法需要謹(jǐn)慎使用，如果采用不當(dāng)，就會造成更大的干擾，甚至是危險；（2）極性排流，因為二極管具有單向通過性的作用，只可以通過一方電流，在有正負(fù)干擾的電流情況下，插入二極管，可以保證電流通過一個方向，從而保護(hù)金屬體；（3）強(qiáng)制排流，上述二種方法只能在排流時才能對保護(hù)體施加保護(hù)，如果不是排流期間，就無法起到保護(hù)作用，這樣就需要強(qiáng)制排流的方法，利用恒定的整流器產(chǎn)生電流，從而達(dá)到保護(hù)作用 [6] 。陰極保護(hù)是管道防蝕必需的技術(shù)，在國內(nèi)發(fā)展參差不齊，石油系統(tǒng)較好，長輸管道都很重視，可做到與管道同步設(shè)計、施工、投產(chǎn)，長輸管道的壽命達(dá)30年以上。近些年國內(nèi)的陰極保護(hù)已達(dá)到國外先進(jìn)水平，可在獨(dú)立完成工程的設(shè)計和施工，一些產(chǎn)品已遠(yuǎn)銷歐美國家，但也有不足，體現(xiàn)在軟件、電器設(shè)備及遙測技術(shù)上。

3 應(yīng)用進(jìn)展

下面分別就陰極保護(hù)技術(shù)在船舶、鋼筋混凝土、海洋平臺、管道等方面應(yīng)用以及陰極保護(hù)技術(shù)的進(jìn)展情況進(jìn)行介紹。

3.1 船舶陰極保護(hù)

陰極保護(hù)技術(shù)已經(jīng)成為世界各國艦船必不可少的防腐技術(shù)，在艦船殼體、推進(jìn)器、內(nèi)艙、冷凝器和海水管路系統(tǒng)等部位得到了廣泛應(yīng)用，其明顯的保護(hù)效果和經(jīng)濟(jì)效益得到了世界防腐領(lǐng)域及海軍的普遍認(rèn)可，每艘艦船均采取了不同類型的陰極保護(hù)技術(shù)進(jìn)行防腐。目前，艦船陰極保護(hù)的發(fā)展仍是各國海軍和腐蝕防護(hù)研究人員關(guān)注的熱點，大批的科研人員對陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)備、材料、陰極保護(hù)理論計算和設(shè)計技術(shù)進(jìn)行深入研究，以達(dá)到延長保護(hù)年限、提高陰極保護(hù)系統(tǒng)可靠性和自動化程度、降低保護(hù)費(fèi)用的目的。

犧牲陽極保護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢是以新型的鋁合金陽極替代傳統(tǒng)的鋅合金陽極，延長保護(hù)壽命，降低保護(hù)費(fèi)用。目前艦船普遍采用的是鋅合金犧牲陽極保護(hù)，由于其存在比重大，理論電容量小等缺點，一般設(shè)計使用壽命只有2～3年，已不能滿足與艦用長效防腐防污漆配套使用達(dá)5年保護(hù)期的要求。外加電流陰極保護(hù)技術(shù)越來越多地應(yīng)用于艦船殼體的腐蝕保護(hù)，其優(yōu)點是設(shè)計保護(hù)壽命長、電位、電流可調(diào)節(jié)性強(qiáng)，但目前仍存在可靠性和經(jīng)濟(jì)性較差等缺點，未來的發(fā)展趨勢是通過在恒電位儀的可靠性、輔助陽極的排流量、參比電極的長期穩(wěn)定性等方面的改進(jìn)，提高外加電流系統(tǒng)的可靠性和降低保護(hù)費(fèi)用，延長保護(hù)年限 [7] 。

前些年船舶陰極保護(hù)設(shè)計技術(shù)基本上都是采用傳統(tǒng)的保守方法，參數(shù)的選擇和輔助陽極的位置布置一般根據(jù)設(shè)計者的經(jīng)驗來確定，人為因素較多。由于計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)值計算方法開始被運(yùn)用到陰極保護(hù)領(lǐng)域，可以更加有效地估算被保護(hù)船體的電位分布，評價陰極保護(hù)效果。陰極保護(hù)中應(yīng)用的數(shù)值方法經(jīng)歷了有限差分法（FDM）、有限單位法（FEM）和邊界單元法（BEM）等階段。其中邊界單元法較其它兩種方法適應(yīng)性更廣和準(zhǔn)確性更高，目前已經(jīng)將其應(yīng)用于陰極保護(hù)設(shè)計，并有了較成熟的計算機(jī)軟件。我國船舶陰極保護(hù)設(shè)計技術(shù)在科研人員的努力下，已取得了令人矚目的成績，相信隨著國家科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)實力的增強(qiáng)，我國船舶陰極保護(hù)技術(shù)將會為艦船發(fā)展提供更強(qiáng)有力的支持。

3.2 鋼筋混凝土陰極保護(hù)

鋼筋發(fā)生腐蝕多是因為氯離子的滲入和空氣中的二氧化碳在混凝土中發(fā)生碳酸化作用造成的。現(xiàn)在對鋼筋混凝土采用的電化學(xué)保護(hù)是陰極保護(hù)，它通常與涂料聯(lián)合使用。海洋環(huán)境鋼筋混凝土設(shè)施主要包括采油平臺、碼頭、跨海大橋及海岸建筑物等，大量的調(diào)查研究顯示，鋼筋腐蝕是導(dǎo)致海洋環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕破壞的最主要原因，氯離子、氧和濕氣是影響鋼筋腐蝕最重要的因素。用傳統(tǒng)的局部打補(bǔ)丁方法對處于這些環(huán)境條件下的建筑物進(jìn)行維修，效果很差或者說是無效的。

陰極保護(hù)是防止金屬在電解質(zhì)溶液中腐蝕最為有效的電化學(xué)保護(hù)技術(shù)，在過去的100多年里陰極保護(hù)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于海水和土壤中各類鋼結(jié)構(gòu)的保護(hù)，效果早已被大量的長期工程實踐所充分證明 [8] 。與此同時，陰極保護(hù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。1973年，Strufull等人將外加電流陰極保護(hù)應(yīng)用到美國50號國道位于加州斯萊公園的鋼筋混凝土公路橋上，開辟了陰極保護(hù)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，此后，這種方法在國外得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，目前美國混凝土協(xié)會己經(jīng)認(rèn)可將該技術(shù)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的維修和保護(hù)。美國聯(lián)邦高速公路管理局（FIIWA）自1975年起，開始將陰極保護(hù)技術(shù)應(yīng)用于鋼筋混凝土的停車庫、橋梁和隧道中，并于1982年指出：“陰極保護(hù)是已經(jīng)被證實的唯一能夠制止鹽污染橋面板腐蝕的維修技術(shù)，無論混凝土中的氯化物含量如何”。 [9] 在弄清橋梁中的鋼筋腐蝕的主要原因之后，專家提出了用高硅鑄鐵陽極和用焦碳填充的導(dǎo)電瀝青組成的外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)，并于1974年應(yīng)用于橋面板。從此以后，全世界已有約1×106m 2 的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)采用了陰極保護(hù)。

3.3 海洋平臺陰極保護(hù)

海洋平臺陰極保護(hù)既可以采用外加電流法也可以采用犧牲陽極法，也可以將兩種方法聯(lián)合應(yīng)用。幾種平臺外加電流陰極保護(hù)方法用于海洋平臺保護(hù)的比較如表1所示。

表1 幾種平臺外加電流陰極保護(hù)方法的比較 ^[10]

3.4 管道陰極保護(hù)

長輸管線普遍應(yīng)用陰極保護(hù)技術(shù)，且運(yùn)行良好。如西氣東輸一、二線，陜京一、二、三線，西南成品油管線等大量的油氣輸送管線和各種長距離輸水供水壓力管道等都采用了有效的陰極保技術(shù)。油氣田的集輸管線大多實施了陰極保護(hù)并不斷完善，各個油田的外輸管線在設(shè)計初期就進(jìn)行了保護(hù)方案設(shè)計，并且在施工過程中做到了與主體管道同時施工。區(qū)域性陰極保護(hù)也越來越多地開展，城鎮(zhèn)市政管網(wǎng)已更多地采用了陰極保護(hù)，以有效控制和減少腐蝕事故損失，確保生產(chǎn)安全。如北京燃?xì)狻⑸钲谌細(xì)?、福州燃?xì)?、鄭州燃?xì)?、西安燃?xì)獾戎T多城市燃?xì)夤?yīng)管理企業(yè)紛紛采用區(qū)域性陰極保護(hù)加強(qiáng)埋地管網(wǎng)的腐蝕控制管理。有許多企業(yè)在自控區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行陰極保護(hù)，如眾多石化廠區(qū)、油氣田集輸管網(wǎng)、油氣場站的綜合地下設(shè)施等紛紛采取區(qū)域性陰極保護(hù)，大量已建在建的石油儲備庫群均要實施陰極保護(hù) [11] 。

目前我國油氣管道長度約10余萬公里，根據(jù)“十二五”規(guī)劃，到2015年我國油氣管道將建設(shè)達(dá)到14萬公里以上，國家石油戰(zhàn)略儲備最終要從36天達(dá)到90天的消費(fèi)能力，發(fā)展?jié)摿薮?。隨著技術(shù)進(jìn)步和標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)完善，近年建設(shè)的輸送油氣等危險物料的地下管網(wǎng)多實施了防腐層和陰極保護(hù)的組合腐蝕控制技術(shù)，在役埋地管網(wǎng)正逐漸完善陰保技術(shù)，但尚存大量工作有待完成。南水北調(diào)北京段預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土PCCP管段也采用了陰極保護(hù)技術(shù)。陰極保護(hù)的石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也都上升到了國家標(biāo)準(zhǔn)，GB/T 21448-2008《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》、BS 7361、ISO 15589-1、NACE RP0169 標(biāo)準(zhǔn)都對陰極保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用做了詳盡的規(guī)定，陰極保護(hù)技術(shù)在長輸管線的防腐保護(hù)中得到了認(rèn)可。

3.5 陰極保護(hù)技術(shù)的進(jìn)展

陰極保護(hù)技術(shù)廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域中，對相關(guān)金屬構(gòu)件的防腐具有重要的作用，是一種經(jīng)濟(jì)有效的電化學(xué)保護(hù)技術(shù)。其中犧牲陽極法具有無需外加輔助電源，對臨近建筑物產(chǎn)生的雜流干擾很小，甚至無干擾，適用范圍廣等優(yōu)點。該方法要求：陽極電位需足夠負(fù)且穩(wěn)定；有較高的電流效率；電化學(xué)當(dāng)量高；陽極極化率較小且易活化；合金溶解均勻，不產(chǎn)生局部腐蝕，腐蝕產(chǎn)物松軟易脫落且無公害；陽極材料來源充足，便于加工，價格低廉等。

現(xiàn)在大部分深海工程裝備采用犧牲陽極進(jìn)行保護(hù)，包括：（1）石油平臺及管匯。全世界90%以上的石油平臺樁腿采用犧牲陽極保護(hù)，用焊接方法安裝在樁腿上。深海環(huán)境中，犧牲陽極用于保護(hù)采油樹及管匯等；（2）海底管道。海底管道特別是深海管道，主要采用涂層聯(lián)合犧牲陽極技術(shù)進(jìn)行防護(hù)。犧牲陽極采用鐲式Al-Zn-In-Si犧牲陽極；（3）深潛器。深潛器采用涂層聯(lián)合犧牲陽極保護(hù)進(jìn)行腐蝕防護(hù)。深潛器一般由耐壓結(jié)構(gòu)和非耐壓結(jié)構(gòu)組成，耐壓結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度高，采用Al-Ga低驅(qū)動電位犧牲陽極進(jìn)行保護(hù)；而非耐壓殼體處于壓力交變、干濕交替的服役環(huán)境，采用高活化犧牲陽極進(jìn)行保護(hù) [12] 。

外加電流保護(hù)技術(shù)越來越多地應(yīng)用于船舶等裝備的腐蝕保護(hù)，其最大優(yōu)點是只需安裝較少的輔助陽極即可滿足防護(hù)需求，設(shè)計保護(hù)壽命長，電位、電流可調(diào)節(jié)性強(qiáng)，保護(hù)度可調(diào)，但目前仍存在可靠性和經(jīng)濟(jì)性較差等缺點，其技術(shù)難度更高，且需要外加電源，不適合深海工程裝備的防腐。它主要用于石油平臺和大型船舶陰極保護(hù)，還用于犧牲陽極消耗完采油平臺的后期防護(hù)。未來的發(fā)展趨勢是通過在恒電位儀的可靠性、輔助陽極的排流量、參比電極的長期穩(wěn)定性等方面的改進(jìn)，提高外加電流系統(tǒng)的可靠性和降低保護(hù)費(fèi)用，延長保護(hù)年限。

外加電流陰極保護(hù)的電位精確控制難度遠(yuǎn)大于犧牲陽極陰極保護(hù)。使用外加電流陰極保護(hù)技術(shù)對海洋工程裝備，特別是由高強(qiáng)鋼制造的深海工程裝備進(jìn)行陰極保護(hù)時，必須根據(jù)環(huán)境特點精確設(shè)計，并用陰極保護(hù)電位檢測系統(tǒng)測量保護(hù)電位，避免輔助陽極附近電位過負(fù)，評估工程裝備產(chǎn)生氫脆失效的風(fēng)險。

近年來，陰極保護(hù)在技術(shù)和應(yīng)用范圍上都得到了較大的發(fā)展。油氣輸送站場的區(qū)域陰極保護(hù)技術(shù)發(fā)展迅速；一些先進(jìn)的分析計算與測量技術(shù)與傳統(tǒng)的陰極保護(hù)相結(jié)合產(chǎn)生陰極保護(hù)數(shù)值模擬計算技術(shù)、陰極保護(hù)探頭監(jiān)測與無線傳輸技術(shù)，大大提高了陰極保護(hù)設(shè)計和維護(hù)管理水平；同時隨著油氣管道、高壓電網(wǎng)、城市軌道交通等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅速發(fā)展，交、直流雜散電流干擾日益嚴(yán)重，對傳統(tǒng)陰極保護(hù)提出了許多新的問題和需求，在解決實際生產(chǎn)技術(shù)需求的同時，交、直流雜散電流的腐蝕理論、評價體系、排除技術(shù)也得到進(jìn)一步完善 [13] 。

目前，陰極保護(hù)技術(shù)與多種學(xué)科互相滲透，已形成高新技術(shù)開發(fā)的新局面。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大和不斷深入，將促進(jìn)陰極保護(hù)技術(shù)在以下方面進(jìn)一步發(fā)展：（1）應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大，由傳統(tǒng)管道行業(yè)向其他行業(yè)延伸，由金屬結(jié)構(gòu)物外腐蝕控制向內(nèi)腐蝕控制發(fā)展，如設(shè)備內(nèi)壁外加電流陰極保護(hù)技術(shù)的研究及應(yīng)用；（2）先進(jìn)陰極保護(hù)數(shù)值模擬計算及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程控制技術(shù)的進(jìn)一步完善及推廣應(yīng)用；（3）動態(tài)直流雜散電流的判別，交流腐蝕機(jī)理及交、直流干擾有效排除技術(shù)的深入研究；（4）深海環(huán)境金屬結(jié)構(gòu)物陰極保護(hù)實施關(guān)鍵技術(shù)問題的研究；（5）高性能犧牲陽極及輔助陽極材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。

4 結(jié)語

陰極保護(hù)技術(shù)作為一項效果好、應(yīng)用廣泛的防腐蝕技術(shù)，其效果已經(jīng)得到大家的認(rèn)可。在我國，它早期主要應(yīng)用于石油化工、船舶等領(lǐng)域，近年來隨著東海大橋、杭州灣大橋等修建，在橋梁、港口等眾多領(lǐng)域得到了推廣。相信隨著眾多領(lǐng)域?qū)Ωg控制的重視，經(jīng)過廣大防腐蝕工作者的努力，陰極保護(hù)將得到更大發(fā)展，為更多構(gòu)筑物、設(shè)備提供防腐蝕保護(hù)。

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