[发明专利]一种用于海水中裸钢结构阴极保护的方法

说明书

本发明公开了一种用于海水中裸钢结构阴极保护的方法，包括以下步骤：（1）首先选择牺牲阳极种类，再计算每一块牺牲阳极发出的电流；以中期电流密度、牺牲阳极电化学容量计算牺牲阳极数量N₁；以末期阳极发出电流计算所需阳极数量N₂，比较N₁和N₂，选取较大值；（2）在被保护裸钢结构的表面涂刷临时性涂层；（3）按照通常施工方式在被保护的裸钢结构上焊接步骤（1）计算数量的牺牲阳极。本发明与已有传统牺牲阳极阴极保护方法相比较，可以节约阳极用量；同时减小构筑物承载量，节约成本，增加安全性；与传统的涂装与阴极保护联合防护技术相比较，涂装工艺简化，涂层质量要求低，在初期起作用，节约了工序和施工占用时间，节约了成本。

技术领域

本发明涉及一种钢结构的阴极保护的方法，特别涉及一种用于海水中裸钢结构阴极保护的方法。

背景技术

远离海岸的金属构筑物往往采用牺牲阳极的阴极保护法进行防护。但是，阴极保护过程中存在初始大电流密度和中期小电流密度的矛盾，前者是后者的两倍左右。针对海洋构筑物阴极保护初始大电流密度和中期小电流密度的矛盾，目前采用的措施有：(1)分别按照初期和中期电流密度进行设计计算，然后取较大值。这样做的危害显而易见：浪费资源；加大承载量，带来安全隐患。(2)采用小质量阳极，增加阳极表面积，增大初始阳极发出电流密度。这种方法会增加阳极数量，增加安装的工作量；同时可以调整的电流密度空间不大。(3)采用“异形”牺牲阳极，增加牺牲阳极初始表面积，增大初始阳极发出电流。这种方法的关键在于牺牲阳极的溶解形态，避免由于结构异常带来的机械脱落。(4)采用复合牺牲阳极，阳极外部包覆工作电位更负的镁合金或者铝合金牺牲阳极，初期由外部活化阳极提供较大电流密度，中期和后期由内部传统牺牲阳极提供保护电流。这种方法中镁合金牺牲阳极由于电位过负，有过保护的隐患，故尚未有工程应用实例；更负电位铝合金牺牲阳极的电化学性能尚未有充分的实际海上实验数据，故也未有应用案例。

防腐涂层与阴极保护联合防护的方法在海洋金属构筑物的防护中得到了广泛应用，可以减小保护电流密度值。但是涂层涂覆需要比较复杂的工序，对钢结构表面状态要求高，前处理复杂，施工周期长、造价高，而且过负的阴极保护电位还会加速涂层的阴极剥离，缩短涂层的服役寿命。

如果能找到一种前处理简单且不存在屏蔽现象的临时性涂层，实现海水中裸钢结构的阴极保护，对节约成本、保障安全具有重要意义。

发明内容

针对上述问题，本发明目的是提供一种施工简单、价廉、应用范围广的用于海水中裸钢结构的阴极保护方法。

本发明通过对海水中裸钢结构涂装临时性涂层并结合牺牲阳极的阴极保护法进行防护，临时性涂层在阴极保护初期提供一定的防护作用，降低初期电流密度；随着运行过程中涂层逐渐剥离，阴极保护形成的石灰质垢层逐渐沉积，继续对金属提供防护，使得阴极保护中、后期电流密度维持在较小值，解决阴极保护初期大电流密度和中期小电流密度的矛盾，并减少牺牲阳极的用量。

本发明具体的技术方案如下：

(1)牺牲阳极用量的计算：首先根据被保护裸钢结构的面积、保护周期、海水电阻率等参数选择牺牲阳极种类，再根据牺牲阳极工作电位和被保护体最小保护电位以及设计的牺牲阳极尺寸，计算每一块牺牲阳极发出的电流；根据法拉第定律以中期电流密度、保护周期、牺牲阳极电化学容量计算牺牲阳极数量N₁；计算满足后期电流所需阳极数量N₂，比较N₁和N₂，选取较大值。这是因为涂装临时性涂层后钢结构所需初始电流密度为原始的40％，前述较大值牺牲阳极发出的电流可以满足初始电流需求，因此作为设计的阳极数量。

(2)涂刷临时性涂层：在被保护裸钢结构的表面涂刷临时性涂层；

采用临时性涂层，该涂层是一类涂层，其具有涂刷简单，刷涂和喷涂均可，可以随着阴极电流逐渐剥离。