导管架的防腐

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,导管架的防腐,一、概述,导管架防腐主要是油漆(coating)、牺牲阳极(sacrificial anode)和外加电流阴极(impressed current cathodic protection)保护。,油漆保护应用于抗冰区、飞溅区和大气区，阴极保护应用于水下结构。,1,阴极保护和油漆配合使用的好处：,可以减少牺牲阳极的数量，这对对于设计寿命长和对结构重量比较敏感的平台很合适；,可以改善结构保护电流的分布，对于结构复杂的平台比较合适；,油漆还可以更好抵抗微生物的腐蚀。然而在导管架中，水下结构一般都不用油漆。,牺牲阳极的安装位置都在平台结构的里侧，减少海上安装或日后操作时受损的可能性。,2,二、油漆,由于导管架大部分结构都是水下结构，故油漆的范围比较少。,飞溅区由于经常受到波浪冲击，海冰影响，潮差变化，而且接近大气，容易受到氧化腐蚀，故在整个平台中，飞溅区防腐非常重要的，对油漆厚度要求高。,抗冰区除了受到飞溅区的环境外，还要抗击海冰的冲击，故要求更高，涂层厚度也最厚。,3,三、牺牲阳极,1. DNV RP B401所述：海水中，钢铁相对Ag/AgCl电位为-0.8V，故经保护的钢结构电位必须低于此电位，一般-0.9V就认为保护足够，理想的钢结构电位处于-0.9V和-1.0V之间（相对Ag/AgCl），如果电位到-1.1V或更低，就发生过保护，此情况下，钢结构或释放氢气和氢离子，导致保护涂层剥离钢结构。此外氢气可能会被钢结构吸收，在高应力或钢结构本身内应力作用下形成释氢裂纹(hydrogen induced stress cracking)。,4,2.阳极设计和制造标准一般参考DNV RP B401“Cathodic Protection Design”和GB4948-85“Sacrificial Anode of Al-Zn-In System Alloy”。,3.用于制造阳极的铝锭必须随机抽查5%。,4.用于阳极制造的铁芯应具备可焊性（碳当量小于0.45，一般用Q235钢）。,5.铁芯应表面喷砂至近白级，24小时内如果没有使用，或者有明显重新长锈，应重新喷砂。铁芯表面不能有油脂，杂质等。,6.浇注前铁芯应该预热到150-200，铁芯和阳极的电阻应小于0.001欧。铁芯应位于阳极几何中心。,5,7.铝锭熔融后加热到750-800后，保持温度，盛入容器，加入Zn，In（铟），Cd(镉）等金属，搅拌使合金均匀分布。,8.浇注时，每一炉取第一个和最后个样品用于化学分析和电化学试验。,9.每一个阳极应打上钢印，包括：炉号，毛重，厂家名称，制造日期，标识号。,6,10.牺牲阳极的质量标准,A)重量误差,每个阳极的毛重或净重误差应该在理论重量的2%之内。,所有阳极的总重量误差应该在理论重量的0-2%。,B)尺寸误差,长度误差：25mm,宽度误差：5%设计误差,高度误差：10%设计误差,7,C)外观检验,表面夹层深度不能超过10mm。,表面缺陷不能通过敲打或填充等方法进行修正。,阳极表面不能有大的夹渣，细小夹渣不能超过表面积的1%。,阳极表面不能有纵向裂纹，对于横向裂纹，其宽度不能超过5mm。连续裂纹不能通过两个表面。裂纹深度不能超过表面到铁芯距离的50%。,收缩形成的坑，长宽不能超过13mm，宽度不能超过6mm。,阳极表面的边角，细小氧化物应打磨掉。,8,D)化学成分分析,每一熔炉的第一个和最后一个样品，应通过光谱方法进行化学成分分析。保证各个元素重量的百分比如下：,锌zinc (Zn) 2.5-4.5,铟indium (In) 0.025-0.035,镉cadmium (Cd) 0.01-0.02,铁iron (Fe) 0.13（最大允许）,铜copper (Cu) 0.01（最大允许）,硅silicon (Si) 0.10（最大允许）,铝aluminum (Al) 剩余部分,9,E)电化学试验,每10个阳极应取一个按照DNV RP B401进行电化学试验，结果应满足：,单位质量的电容 =2500A.hr/kg (average),开路电位 =-1.10V (Ag/AgCl),闭路电位 =-1.05V (Ag/AgCl),F)破坏性试验,每一批至少取一个进行破坏性试验，在每个阳极上切3个截面，观察切口表面，总体上不能有可见气孔和夹渣。,10,11.牺牲阳极的利用系数（Anode utilization factor）：,牺牲阳极腐蚀到一定程度后，由于支持阳极材料失效，以及阳极电阻增加等原因，会使阳极的功能变得不稳定，故设计中应加以考虑，在生产平台例行检测中也可作为更换依据。牺牲阳极的利用系数如下表：,11,阳极类型,利用系数,Long slender stand-off (length4 thickness),0.90,Long flush-mounted (length4 thickness),0.85,Short flush-mounted (length4 thickness),0.80,12,Bracelet, half-shell type,0.80,Bracelet, segmented type,0.75,13,三、外加电流阴极保护,外加电流(impressed current)阴极保护是一套传送-矫正电流和电压的装置，要求如果电流/电压过大能够报警并调整。电极一般是以钛(titanium)、铌(niobium)等为底质，表面镀上（或压上，焊上）铂(platinum)的金属片。,它可以和牺牲阳极一起使用，阴极保护的好处是：减少结构重量。,不足之处是：对于结构复杂的构件保护不理想，系统容易在安装和操作过程受到损伤，所以容易产生过保护，因此须经常观察和调整。阴极保护系统不能应用于密闭舱室或通风不够的密闭区域，防止积聚大量氢气发生爆炸危险。,14,