[发明专利]一种采用金属氧化物阳极的防腐蚀方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种采用金属氧化物阳极的外加电流阴极保护防腐蚀方法，适用于防止钢质浮码头、浮船坞、趸船等海中固定式金属结构物的腐蚀，尤其适于老旧钢质设施的防腐蚀，属于电化学保护技术领域。

背景技术：

目前，阴极保护和涂料相结合可以有效地防止金属结构物在海水中的腐蚀。依据提供保护电流的方式不同，阴极保护可以分为牺牲阳极和外加电流两种方法。牺牲阳极法是通过将电负性的阳极材料和船体相连接，通过电偶作用使其自身溶解消耗来产生阴极保护电流，其特点是简单、可靠，但单只阳极的发生电流较小，为获得充分的保护和较长的使用寿命，必须安装足够数量以及尺寸较大的牺牲阳极；而外加电流阴极保护方法是通过外部的直流电源来提供所需的保护电流，通常由电源设备、辅助阳极和参比电极等部分构成。其特点是驱动电压高、输出电流大、保护寿命长，并且可随外界工况条件的变化而自动调节输出电流的大小，使被保护的金属结构物一直处于最佳的保护状态，但该系统较为复杂。尽管两种方法均可以获得良好的保护效果，但在实际工程中需要根据具体的工况条件来进行选择。对于新造的钢质浮码头、浮船坞、趸船等海中固定式金属结构物，大多数情况下都是采用牺牲阳极保护，这是因为牺牲阳极方法安装简便，不用维护，对于固定式结构物，也可以设计较长的保护寿命。然而，牺牲阳极在工作的过程中会不断溶解消耗，当其剩余的量不足以维持对钢结构物足够的保护时，则必须及时进行更换。更换牺牲阳极通常要在干坞中进行，这需要将浮码头等结构物拖到船厂才能进行修理，这不仅增加了修理费用，而且造成停产损失。因此，如何在不影响结构物正常使用的情况下对原有阴极保护系统进行更新是一个需要解决的问题。目前常见的一种方法是采用吊挂式牺牲阳极对浸泡在海水中的结构表面进行保护，但对于老旧结构物，由于原有的油漆涂层老化破损严重，则必须吊挂很多的牺牲阳极才能满足保护需要，并且由于牺牲阳极的保护范围较小，当浮码头等结构物的尺寸较大时，其底部尤其是中央部位往往难以获得充分、均匀的保护。

文献[Jack G.Davis，cathodic protection for immersedsurfaces on museum aircraft carrier U.S.S. Lexington，Materials Performance，1994，No.4，12-14]中介绍了一种外加电流阴极保护系统，可以对这类老旧结构物进行有效的保护。其采用的是远阳极地床技术，即在离要保护的金属结构物较远的海底安装辅助阳极地床，电源设备安装在浮码头等结构物上。但这种方法需要潜水员在水下安装，安装不便，并且对位于阳极地床和浮码头之间的结构物有产生杂散电流腐蚀的危险。美国专利US Patent 4,292,149还公开了一种用于保护海上石油钻井设施海水浸泡表面的辅助阳极组件，它是将铂钛或铂铌复合丝缠绕在支撑的绳索上而构成。尽管铂钛或铂铌丝阳极在海水中具有良好的电化学性能，但铂复合阳极由于制备工艺复杂，因此价格较昂贵，和其它阳极材料相比不够经济。同时，由于铂钛或铂铌复合丝是直接缠绕在支撑的绳索上，阳极工作时产生的氯气等腐蚀性介质很容易导致支撑绳索的老化或破损。另外，铂钛或铂铌复合丝与连接电缆之间存在的电缆接头容易损坏，易导致整个保护系统失效。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，寻求设计一种采用吊挂式金属氧化物阳极的外加电流阴极保护的防腐蚀方法，该方法安装方便，保护寿命长，保护效果好，可长期可靠地工作，并且不会对其他附近金属结构物产生杂散电流干扰。

为了实现上述目的，本发明先选择外加电流阴极保护系统及其管状金属氧化物阳极后，组装并固定连接在被保护的金属结构物或浮码头上，接通电源进行防腐蚀保护，所采用的外加电流阴极保护系统包括直流电源设备、管状金属氧化物阳极组件和参比电极组件；直流电源设备布置在浮码头金属结构物上，以减小与其相连的阳极电缆和阴极电缆的长度，管状金属氧化物阳极组件采用吊挂式金属氧化物阳极组件，从钢结构物上布放到海中，采用吊挂式安装或固定式安装的参比电极组件设置在浮码头金属结构物上的可固定位置。

本发明的直流电源设备输入为单相或三相交流电，直流输出的正极端子接阳极电缆，负极端子接阴极电缆；直流电源设备采用自动控制的恒电位仪或采用手动调节的整流器；直流电源设备上设有参比电极接线端子并连接到参比电极组件上，测量被保护的金属结构物的电位。