船體犧牲陽極陰極保護設(shè)計指南

Q/DNS大連新船重工有限責任公司企業(yè)標準Q/DNS.JOX.xxx-2002Q/DNS.JOX.xxx-2002船體保護設(shè)計指南Guideforcathodicprotectiondesign審查稿）2002-- 發(fā)布2002--實施目次TOC\o"1-5"\h\z前言 11范圍 12定義 13設(shè)計依據(jù) 14設(shè)計內(nèi)容 15設(shè)計方法參考文獻為規(guī)范犧牲陽極陰極保護的布置設(shè)計過程中應(yīng)遵循的技術(shù)準則、方法和要求，并為設(shè)計工作和控制設(shè)計質(zhì)量提供依據(jù)，特制定本標準。本標準中的設(shè)計方法是公司多年來大中型散貨船、油船以及集裝箱船的犧牲陽極陰極保護的布置經(jīng)驗的總結(jié)。本標準按Q/DNS.J01.007.1-2002《設(shè)計規(guī)范編制規(guī)定》的要求編制。本標準由大連新船重工有限責任公司標準化委員會提出。本標準由船研所標準室歸口。本標準起草單位：船研所標準室本標準起草人：XXX校對：XXX審定：XXX批準：XXX本標準標審、編輯:XXX編校：XXX編審：XXX本標準由船研所標準室負責解釋。犧牲陽極陰極保護設(shè)計指南1.范圍本標準規(guī)定了船體保護設(shè)計布置以及設(shè)計時的依據(jù)、保護參數(shù)、布置原則和設(shè)計方法。本標準適用于各種大中型船舶（散貨、油船以及集裝箱船）的犧牲陽極陰極保護設(shè)計。1定義2.1犧牲陽極保護法:是采用一種比被保護金屬電位更負（化學(xué)性更活潑）的金屬或合金和被保護的金屬連接在一起,依靠該金屬或合金不斷地腐蝕融解所產(chǎn)生的電流使其他金屬獲得陰極極化而受到保護的方法。而這種自身被腐蝕的金屬或合金,稱為犧牲陽極。目前世界各國生產(chǎn)的犧牲陽極主要是鋅基合金陽極和鋁基合金陽極兩大類。2.2外加電流陰極保護：采用外加電流使船體處于保護電位而不至于被腐蝕的方法。2.3保護電流密度：使被保護結(jié)構(gòu)達到最小保護電位所必須的極化電流密度。單位 mA/m22.4犧牲陽極使用壽命：犧牲陽極的消耗率達到利用系數(shù)1/K時的使用時間。也就是被保護結(jié)構(gòu)安裝一次犧牲陽極后的有效保護時間。2.設(shè)計依據(jù)4.1合同建造技術(shù)說明書及其指定的建造規(guī)范4.2主要圖紙和文件a）總布置圖b） 相關(guān)船體結(jié)構(gòu)圖紙c） 螺旋槳、舵圖紙2設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容有：a） 壓載艙陽極保護；b） 舵和螺旋漿的陽極保護;c） 外加電流陰極保護裝置。3設(shè)計方法5.1計算保護面積5.1.1船體浸水面積按線形圖精確計算。5.1.2船體浸水面積也可按照公式（1）進行近似計算S,=1.7口冋\/T （1式中：S, 船體浸水面積，m2；T——滿載吃水，m;LWJ 滿載水線長，m;'*---滿載排水體積，m.5.1.3螺旋槳表面積按照公式（2）計算n二d2L （2）2 式中：S2 螺旋槳表面積，m2；n 螺旋槳數(shù)量；d廠---螺旋槳直徑,m; 螺旋槳展開盤面比；d2——軸轂直徑，m;L——軸轂長度，m;舵、海底閥箱按實際尺寸分別計算面積Sa,S4。通常底部水艙和雙層底壓載水艙裝載壓載水時，整個艙內(nèi)都注滿水，因此艙頂?shù)拿娣e應(yīng)列入被保護面積之中.而舷側(cè)邊水艙、頂邊水艙、艏尖艙、艉尖艙等壓載海水時,一般不會滿至艙頂，故艙頂?shù)拿娣e可不列入被保護面積。5.2選用保護電流密度Q/DNS.JOx.xxx-2002保護電流密度根據(jù)建造說明書中規(guī)定，若建造說明書中無此規(guī)定，一般選取如下:涂漆船體板8-18mA/m2螺旋槳300-400mA/ m2舵100-250mA/ m25.3犧牲陽極數(shù)量的計算5.3.1該項計算由廠家來由廠家計算保證，根據(jù)以往定貨的經(jīng)驗，各廠家一般采取如下方法進行計算：1）設(shè)計依據(jù)DNVGUIDELINESNo.81996,CORROSIONPROTETECTIONOFSHIPS.DNVRPB4011993,CATHODICPROTECTIONDESIGN.CB/T3855-1999海船犧牲陽極陰極保護設(shè)計和安裝GB/T4948-2002鋁一鋅一銦合金犧牲陽極GB/T4950-2002鋅一鋁一鎘合金犧牲陽極2）設(shè)計參數(shù)設(shè)計保護壽命固定方法犧牲陽極被保護電位平均保護電流密度海水壓載率受保護面積陽極電化學(xué)性能陽極化學(xué)成分陽極規(guī)格3）各部位所需陽極總重量目前一般用重量法按照公式（3）計算:T8760Ai1 （3）1000C—K式中：W—陽極總重量（凈重），Kg；T—壽命，a；A—保護面積，m2；i—平均保護電流密度，mA/m2；

Q/DNS.JOx.xxx-2002c—陽極實際電容量，A h/Kg，鋅合金陽極取780A h/Kg，鋁合金陽極取2400Ah/Kg;-—陽極利用系數(shù)，取0.85;Ke—海水壓載率。對船體外板、舵、螺旋槳部位,e=1.5?3?2根據(jù)標準CB/T3855-1999海船犧牲陽極陰極保護設(shè)計和安裝采用電流法計算陽極數(shù)量按照公式（4）計算如下：jS.j（4）式中：叫一被保護結(jié)構(gòu)所需的陽極塊數(shù);（見（見5.2）;（見5.1）;（見CB/T3855-1999表2,或者根據(jù)相應(yīng)參數(shù)進行計算而得）ij—保護電流密度，mA/m§---浸水面積,m21廠-犧牲陽極發(fā)生的電流量,mA5.3.3犧牲陽極壽命核算該項計算由廠家來由廠家計算保證，根據(jù)以往定貨的經(jīng)驗，各廠家一般采取如下方法進行計算:a）犧牲陽極發(fā)生電流計算陽極發(fā)生電流按公式（5）計算:Ia=AE/Ra （5）式中：la—單支陽極發(fā)生電流量，A/塊；AE—陽極驅(qū)動電位，V；鋅合金陽極在海水中取AE=0?25V；Ra—陽極接水電阻,Q。陽極接水電阻按公式（6）計算(6)P4L(6)2二L("r1):式中：p—海水電阻率，Qcm,常規(guī)海水p=25qcm；L—犧牲陽極長度（cm）；r—犧牲陽極當量半徑（cm）Cr 2二C—犧牲陽極橫截面周長（cm）；〉一修正系數(shù)，：=1?3°（DNV規(guī)范要求，陽極和外板間距小于300mm時需要該系數(shù)修正）b） 犧牲陽極使用壽命的計算犧牲陽極使用壽命按公式（7）計算：t=W卩/EIme （ 7）式中：t—陽極的有效使用壽命，a；W—每塊陽極凈重，Kg；

Q/DNS?JOx?xxx-2002E—陽極消耗率，Kg/A a；卩一陽極有效利用系數(shù)，取值為0.85；Im—每塊陽極的平均發(fā)生電流，mA/m2，按公式（8）計算：

lm=0.6~0?8la （e—壓載率。將有關(guān)數(shù)據(jù)代入（6）式和（7）式，即可求得該陽極使用壽命.5?4犧牲陽極的布置犧牲陽極的布置應(yīng)該遵循以下原則：a） 船體外板所需的犧牲陽極應(yīng)均勻?qū)ΨQ地布置在舭龍骨和舭龍骨前后的流線上。b） 海底閥箱、聲納換能器阱內(nèi)部c） 壓載水艙或其他液貨艙、壓載艙的犧牲陽極布置應(yīng)該注意以下幾點：1） 鋁合金陽極的布置應(yīng)注意船級社規(guī)范的要求。 （僅限于勢能不超過275J位，陽極的質(zhì)量應(yīng)取裝配時的質(zhì)量，包括襯墊和裝置設(shè)施）2） 陽極應(yīng)該固定在艙內(nèi)扶強材或水平構(gòu)件上，長條形陽極的走向應(yīng)與扶強材的走向相一致。3） 陽極不能固定在船外板上，一根陽極也不能跨越安裝在兩根扶強材上。4） 在液艙的垂直方向上，陽極的布置應(yīng)由下至上均勻遞減，而在同一水平方向上要注意對稱分布和均勻分布。5） 陽極的布置位置應(yīng)照顧到安裝方便，在艙內(nèi)壓載管、人孔和艙梯周圍不宜布8）的部圖1船體無陽極區(qū)示意圖d）螺旋槳和舵所需的犧牲陽極應(yīng)均勻?qū)ΨQ地分布在尾部船外板及舵上。但是，距螺旋槳葉梢300毫米的范圍內(nèi)的船外板上和單螺旋槳船的無陽極區(qū)不得布置陽極。詳見圖8）的部圖1船體無陽極區(qū)示意圖5.5 犧牲陽極的安裝1）犧牲陽極可采用焊接或者螺栓固定兩種方式安裝。一般說來焊接固定方法簡單、安裝牢固高、接觸電阻小，而螺栓固定則容易更換，更換時可以不損壞周圍及鋼板反面的圖層。2）船體外板、螺旋槳、舵、海底閥箱等保護用的平板狀的陽極應(yīng)緊貼外板固定。安裝前，在緊貼船外板的陽極表面上應(yīng)涂裝兩道防繡漆（一般采用環(huán)氧瀝青漆涂料比較好），待油漆干燥后才能安裝。3） 陽極安裝后，其表面不得沾染上油漆或污物。一旦沾染，必須及時清除。5.6外加電流陰極保護的設(shè)計、布置、安裝。在設(shè)備定貨之前，提供給廠家的規(guī)格書時要根據(jù)船舶的建造說明書給出該船對外加電流陰極保護的要求和主要參數(shù)。主要參數(shù)包括船體外表面、舵、螺旋槳等受保護的面積；船體外表面以及舵和螺旋槳等受保護的面積的電流密度、船長、垂線間長、型寬、型深、設(shè)計吃水、結(jié)構(gòu)吃水、首尾安裝陽極部分的外板厚度等。另外還需要提供總布置圖一份。廠家根據(jù)提供的參數(shù)確定陽極的形式、數(shù)量、安裝位置以及安裝詳圖等，簽訂技術(shù)協(xié)議時要求廠家提供的