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港口码头的防侵蚀采用笼盖层于阴极保护联合防侵蚀方法,也可对水下区域采用阴极保护而均匀低潮位线以上部位采用笼盖层的方法。
对于水质变化较大的河口处港口码头举措措施应优先考虑强制电流阴极保护。
对于海水中港口码头举措措施的防侵蚀,在潮差区以上部位应实施加厚浆型笼盖层防侵蚀,水下部位大多数采用强制电流保护,而从本世纪80年代至今,因为铝合金牺牲阳极机能的不断进步及人们阴极保护参数的不断积累,采用牺牲阳极阴极保护的港口码头数目迅速增加,一下几种实施保护如下:(1)保护系统的可靠性;(2)相林结构影响;(3)保护电流需要量;(4)结构的复杂性;(5)结构寿命(6)环境前提等(有时需现场取样调查)。
(二)锌牺牲阳极
锌是阴极保护中应用最早的牺牲阳极材料。锌的电极电位比铁负,表面不易极化,是理想的牺牲阳极材料。锌不仅可以用于低电阻率土壤中,还可广泛用于海洋中。目前,锌牺牲阳极成分均已标准化。如ASTMB418、GB4950等。从阳极成分来分,锌阳极可分为两个系列:高纯锌系和锌铝镉系。它们的成分见表10-63中。
阳极系列 | 化学成分(%) | 备注 | ||||||
Al | Cd | Zn | Fe | Cu | Pb | Si | ||
ASTMⅡ型 | <0.005 | <0.003 | 余量 | <0.0014 | ASTM418-1973 | |||
Zn-Al-Cd | 0.3~0.6 | 0.05~0.12 | 余量 | <0.005 | <0.005 | <0.006 | <0.125 | GB/T4950-1985 |
Zn-Al-Cd | 0.1~0.5 | 0.025~0.15 | 余量 | <0.005 | <0.005 | 0.006 | MIL-A-18001H | |
An-Al | 0.3~0.6 | - | 余量 | <0.005 | <0.005 | <0.006 | <0.125 | SYJ20-1986 |
锌阳极的开路电位应为-1.1V(相对Cu/CuSO4),在海水中电流效率为95%、土壤中为50%~60%,理论发生电量为820A·h/kg,消耗率为11kg/A·a左右。
锌阳极的最大特点是表面不易极化,电流效率高,材料来源广,价格便宜。锌阳极的不足之处是相对铁的保护电位(-0.85V)激励电压小,只有0.25V,相当于镁阳极的1/3,因此,应用范围较窄。在土壤中使用,一般很制在ρ<150Ω·m中(GB/T 4950)。当土壤潮湿时,可扩大到ρ<30Ω·m(SYJ20—1986)。
根据使用的要求,土壤中应用的锌阳极典型规格见表10-64。
阳极尺寸/mm | 重量/kg | 有效电量/A·a | 阳极尺寸/mm | 重量/kg | 有效电量/A·a |
35×35×1000 | 6.8 | 0.6 | 50×50×1500 | 22.2 | 2.0 |
50×50×1000 | 14.8 | 1.3 | 35×35×1500 | 10.2 | 0.9 |
化学成分(%):
含量 | 0.3~0.6 | 0.05~0.12 | ≤0.005 | ≤0.005 | ≤0.006 | ≤0.125 | 余量 |
电化学性能:
海水中 | -1.09~-1.05 | -1.05~-1.08 | ≥780 | ≤11.23 | ≥95 | 表面溶解均匀,腐蚀产物容易脱落 |
土壤中 | ≤-1.05 | ≤-1.03 | ≥530 | ≤17.25 | ≥65 |
储罐内用锌阳极
ZC-1 | 750x(115+135)x130 | 900 | 16 | 8~10 | 82.0 | 85.0 |
ZC-2 | 500(115+135)x130 | 650 | 16 | 8~10 | 55.0 | 56.0 |
ZC-3 | 500x(105+135)x100 | 650 | 16 | 8~10 | 39.0 | 40.0 |
ZC-4 | 300x(105+135)x100 | 400 | 12 | 8~10 | 24.6 | 25.0 |
埋地管线用锌阳极
ZP-1 | 1000x(78+88)x85 | 700 | 100 | 16 | 30 | 49.0 | 50.0 |
ZP-2 | 1000(65+75)x65 | 700 | 100 | 16 | 25 | 32.0 | 33.0 |
ZP-3 | 800x(60+80)x65 | 600 | 100 | 12 | 25 | 24.5 | 25.0 |
ZP-4 | 800x(55+64)x60 | 500 | 100 | 12 | 20 | 21.5 | 22.0 |
ZP-5 | 650x(58+64)x60 | 400 | 100 | 12 | 20 | 17.6 | 18.0 |
ZP-6 | 550x(58+64)x60 | 400 | 100 | 12 | 20 | 14.6 | 22.0 |
ZP-7 | 600x(52+56)x54 | 460 | 100 | 12 | 15 | 12.0 | 12.5 |
ZP-8 | 600x(40+48)x45 | 360 | 100 | 12 | 15 | 8.7 | 9.0 |
港工和海洋工程设施用锌阳极
ZT-1 | 1000x(115+135)x130 | 1250 | 18 | 45 | 1250 | 40 | 8 | 45 | 111.6 | 115.0 |
ZT-2 | 750x(115+135)x130 | 1000 | 16 | 45 | 1000 | 40 | 8 | 445 | 83.0 | 85.0 |
ZT-3 | 500x(115+135)x130 | 750 | 16 | 45 | 750 | 40 | 6 | 45 | 55.0 | 56.0 |
ZT-4 | 500x(105+135)x100 | 750 | 16 | 35 | 750 | 40 | 6 | 35 | 38.6 | 40.0 |
海水冷却水系统用长条形锌阳极
ZE-1 | 500x(115+135)x130 | 620 | 50 | 6 | 8~10 | 54.5 | 56.0 |
ZE-2 | 1000(80+100)x80 | 1200 | 30 | 6 | 6~8 | 49.0 | 50.0 |
ZE-3 | 500x(105+135)x100 | 620 | 40 | 6 | 8~10 | 39.2 | 40.0 |
ZE-4 | 500x(80+100)x80 | 620 | 30 | 6 | 6~8 | 24.4 | 25.0 |
ZE-5 | 400x(110+120)x50 | 500 | 35 | 4 | 5~6 | 15.4 | 16.0 |
ZE-6 | 300x(140+160)x40 | 360 | 60 | 4 | 5~6 | 12.0 | 12.5 |
ZE-7 | 200x(90+110)x40 | 250 | 30 | 3 | 5~6 | 5.3 | 5.5 |
海水冷却水系统用圆盘状牺牲阳极
ZE-8 | 300x60 | 40 | 80 | 50 | 12 | 6~8 | 6 | 29.8 | 30.0 |
ZE-9 | 360x40 | 50 | 100 | 70 | 14 | 5~6 | 6 | 28.3 | 28.5 |
ZE-10 | 300x40 | 40 | 80 | 50 | 12 | 5~6 | 6 | 19.8 | 20.0 |
ZE-11 | 200x50 | 35 | 75 | 45 | 10 | 5~6 | 4 | 10.3 | 10.5 |
ZE-12 | 180x50 | 35 | 75 | 45 | 10 | 5~6 | 4 | 8.3 | 8.5 |
ZE-12 | 120x100 | 30 | 75 | 45 | 10 | 8~10 | 4 | 7.3 | 7.5 |
船体用焊接式锌阳极(单铁脚)
ZH-1 | 800x140X60 | 900 | 45 | 5~6 | 8~10 | 45.4 | 47.0 |
ZH-2 | 800x140X50 | 900 | 45 | 5~6 | 6~8 | 37.4 | 39.0 |
ZH-3 | 800x140X40 | 900 | 45 | 5~6 | 5~6 | 29.5 | 31.0 |
ZH-4 | 600x120X50 | 700 | 40 | 5~6 | 6~8 | 24.0 | 25.0 |
ZH-5 | 400x120X50 | 470 | 35 | 4~5 | 6~8 | 15.3 | 16.0 |
ZH-6 | 500x100X40 | 580 | 40 | 4~5 | 5~6 | 12.7 | 13.6 |
ZH-7 | 400x100X40 | 460 | 30 | 4~5 | 5~6 | 10.6 | 11.0 |
ZH-8 | 300x100X40 | 360 | 30 | 3~4 | 5~6 | 7.2 | 7.5 |
ZH-9 | 250x100X40 | 310 | 30 | 3~4 | 5~6 | 6.2 | 6.5 |
ZH-10 | 180x70X40 | 230 | 25 | 3~4 | 5~6 | 3.3 | 3.5 |
船体焊接式锌阳极(双铁脚)
ZH-11 | 300x150x50 | 360 | 30 | 4~5 | 5~6 | 13.7 | 14.5 |
ZH-12 | 300x150x40 | 360 | 30 | 4~5 | 5~6 | 10.7 | 11.5 |
船体用螺栓连接式锌阳极
ZH-13 | 300x150x50 | 250 | 50 | 3~4 | 8~10 | 11.6 | 12.0 |
ZH-14 | 300x150x40 | 250 | 50 | 3~4 | 8~10 | 8.6 | 9.0 |
压载水舱常用锌阳极
ZT-1 | 500x(115+135)x130 | 800 | 50 | 6 | 40 | 60 | 53.5 | 56.0 |
ZT-2 | 1500x(65+75)x70 | 1800 | - | Φ16 | 20 | 40 | 48.3 | 50.0 |
ZT-3 | 500x(110+130)x120 | 800 | 50 | 6 | 40 | 60 | 48.0 | 50.0 |
ZT-4 | 1000x(58.5+78.5)x68 | 1300 | - | Φ16 | 20 | 40 | 31.8 | 33.0 |
ZT-5 | 800x(56+74)x65 | 1100 | - | Φ16 | 20 | 40 | 24.0 | 25.0 |
ZT-6 | 1150x(48+54)x51 | 1450 | - | Φ12 | 15 | 35 | 18.6 | 20.0 |
ZT-7 | 250x(80+100)x85 | 310 | 30 | 4 | 6~8 | 0 | 12.8 | 13.0 |
ZT-8 | 200x(70+90)x70 | 260 | 30 | 3 | 6~8 | 0 | 7.3 | 7.5 |
注1:ZT-1,ZT-8为平贴式阳极。 |