TCCCTA 0051-2024 海洋環(huán)境固定式鋼結(jié)構(gòu)的外加電流陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范

ICS25.220.99CCSA29團(tuán) 體 標(biāo) 準(zhǔn)T/CCCTA0051—2024海洋環(huán)境固定式鋼結(jié)構(gòu)的外加電流陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范Technicalspecificationforimpressedcurrentcathodicprotectionofoffshorefixedsteelstructures2024-05-31發(fā)布 2024-08-31實(shí)施中國(guó)腐蝕控制技術(shù)協(xié)會(huì) 發(fā)布T/CCCTA0051—2024T/CCCTA0051—2024PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANIII目 次前言 III范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語(yǔ)和定義 1設(shè)計(jì) 2目標(biāo) 2保護(hù)電位 2保護(hù)壽命 2人員資質(zhì) 2現(xiàn)場(chǎng)條件 2保護(hù)電流需求 2電源設(shè)備 3輔助陽(yáng)極 3輔助陽(yáng)極種類 3輔助陽(yáng)極的性能參數(shù) 3輔助陽(yáng)極數(shù)量 3輔助陽(yáng)極的型式 4輔助陽(yáng)極的安裝與布置 4參比電極 4電纜 4遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng) 5臨時(shí)陰極保護(hù) 5安裝與調(diào)試 5檢查 5現(xiàn)場(chǎng)安裝 5監(jiān)督 5調(diào)試 6運(yùn)行與維護(hù) 6系統(tǒng)運(yùn)行 6維修 6維護(hù) 6檢測(cè)與記錄 6附錄A（資料性） 陰極保護(hù)設(shè)計(jì)電流密度需求 8裸露鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)電流密度 8潮差區(qū)設(shè)計(jì)電流密度 8涂層破損系數(shù) 8附錄B（規(guī)范性） 輔助陽(yáng)極的接水電阻 9管狀和棒狀陽(yáng)極接水電阻 9盤狀陽(yáng)極接水電阻 9板狀陽(yáng)極接水電阻 9附錄C（資料性） 輔助陽(yáng)極的型式 10管狀輔助陽(yáng)極 10盤狀輔助陽(yáng)極 10棒狀輔助陽(yáng)極 10板狀輔助陽(yáng)極 11附錄D（資料性） 輔助陽(yáng)極的布置方式 12張緊式（拉伸式） 12固定式 12懸吊式 13遠(yuǎn)地式 14附錄E（規(guī)范性） 屏蔽層計(jì)算 15前 言本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國(guó)腐蝕控制技術(shù)協(xié)會(huì)提出。本文件由中國(guó)腐蝕控制技術(shù)協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口。本文件主要起草人：胡立標(biāo)、尤俊華、邸泰深、駱忠江、劉磊、周開(kāi)宇、李杰、劉嚴(yán)強(qiáng)、楊小蕓、T/CCCTA0051—2024T/CCCTA0051—2024PAGEPAGE10海洋環(huán)境固定式鋼結(jié)構(gòu)的外加電流陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范范圍規(guī)范性引用文件（包括所有的修改單適用于本文件。GB/T3108船用外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)GB/T7387船用參比電極技術(shù)條件GB/T7388船用輔助陽(yáng)極技術(shù)條件GB/T7788船舶及海洋工程陽(yáng)極屏涂料通用技術(shù)條件GB/T10123金屬和合金的腐蝕術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ)和定義GB/T10123界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。恒電位儀potentiostatunit能自動(dòng)保持被保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)對(duì)電解質(zhì)電位恒定的電源設(shè)備。整流器transformerrectifier一種將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷难b置。注：產(chǎn)生的直流電可作為陰極保護(hù)系統(tǒng)的電源。腐蝕corrosion使金屬的性能發(fā)生變化，并?？赡軐?dǎo)致金屬、環(huán)境或由它們作為組成部分的技術(shù)體系的功能受到損傷的金屬與環(huán)境間的物理-化學(xué)相互作用。[來(lái)源：GB/T10123—2022,3.1]referenceelectrode在測(cè)量其他電極電位時(shí)用以作為參照，具體穩(wěn)定的可再現(xiàn)電位的電極。[來(lái)源：GB/T10123—2022,7.1.19]陰極保護(hù)cathodicprotection通過(guò)降低腐蝕電位使金屬的腐蝕速率顯著降低的電化學(xué)保護(hù)。[來(lái)源：GB/T10123—2022,7.4.3]保護(hù)電流密度protectioncurrentdensity將腐蝕電位維持在保護(hù)電位區(qū)中所需要的電流密度。[來(lái)源：GB/T10123—2022,7.4.9]設(shè)計(jì)目標(biāo)保護(hù)電位1表1 用于海水中鋼結(jié)構(gòu)的陰極保護(hù)電位材料最小保護(hù)電位V最大保護(hù)電位V碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼有氧環(huán)境-0.80-1.10厭氧環(huán)境-0.90-1.10不銹鋼奧氏體不銹鋼-（PREN≥40）-0.30無(wú)限制-（PREN＜40）-0.60無(wú)限制雙相不銹鋼-0.60避免過(guò)負(fù)的電位注：所有電位相對(duì)于銀/氯化銀參比電極；PREN40保護(hù)壽命人員資質(zhì)陰極保護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)由工程師完成，設(shè)計(jì)所需的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)由工程師收集?，F(xiàn)場(chǎng)條件鋼結(jié)構(gòu)條件應(yīng)包含：——鋼結(jié)構(gòu)的數(shù)量、尺寸及位置（設(shè)計(jì)圖、施工圖）；——材料及涂層種類和厚度；——鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壽命。環(huán)境條件應(yīng)包含：——水深、潮汐水位、水溫、流速、溶解氧、海水電阻率、pH值、淤泥、固體懸浮物和海洋生物；——現(xiàn)有的和擬采用的陰極保護(hù)系統(tǒng)；——附近海工設(shè)施。保護(hù)電流需求為了使整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)均達(dá)到陰極保護(hù)電位標(biāo)準(zhǔn)，必須考慮鋼結(jié)構(gòu)各個(gè)部位的電流需求。被保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)的保護(hù)電流需求按公式（1）計(jì)算。式中：

?=

??×??×??···················································(1)I——被保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)需要的保護(hù)電流，單位為安培（A）；ii——（A/；ii——（m；iAA.1A.2。AA.3的規(guī)定。電源設(shè)備陰極保護(hù)電源設(shè)備宜采用整流器或恒電位儀。電源的輸出電流應(yīng)為鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算總電流的1.251.5式中：

??=??×??+??+——（V；——A；——參見(jiàn)附錄B；——（Ω；——（V。100VGB/T3108輔助陽(yáng)極輔助陽(yáng)極種類海洋環(huán)境下外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)常用的輔助陽(yáng)極有三種：——鍍鉑鈮（Pt/Nb）；——鍍鉑鈦（Pt/Ti）；——鈦基混合金屬氧化物(Ti/MMO)。輔助陽(yáng)極的性能參數(shù)輔助陽(yáng)極的性能參數(shù)見(jiàn)表2，其他性能應(yīng)符合GB/T7388的要求。表2 輔助陽(yáng)極性能參數(shù)陽(yáng)極類型消耗率g/A.y最大電流密度A/m2最大電壓VPt/Nb0.004～0.0012300050Pt/Ti0.004～0.001230008Ti/MMO0.0006～0.00610008輔助陽(yáng)極數(shù)量輔助陽(yáng)極數(shù)量按公式（3）計(jì)算。式中：n——輔助陽(yáng)極數(shù)量；I——總保護(hù)電流，單位為安培（A）。

?=?···························································(1)??——（A；輔助陽(yáng)極的型式C。輔助陽(yáng)極型式的選擇應(yīng)考慮如下因素：——被保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)的型式；——輔助陽(yáng)極輸出電流能力；——被保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)所處海域的環(huán)境條件，如風(fēng)、浪、海流，海泥，水深等；——陰極保護(hù)電流分布均勻性；——系統(tǒng)的可靠性。輔助陽(yáng)極的安裝與布置（拉伸式D。1.5mGB/T7788E。輔助陽(yáng)極的布置還應(yīng)考慮以下因素：——減少波浪對(duì)陽(yáng)極固定裝置的沖擊；——減少雜散電流影響；——遠(yuǎn)離節(jié)點(diǎn)、焊接點(diǎn)及復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)處；——安裝方便、經(jīng)濟(jì)性；——輔助陽(yáng)極維護(hù)的便利性；——陰極保護(hù)系統(tǒng)對(duì)臨近鋼結(jié)構(gòu)的干擾影響；——不應(yīng)影響其他設(shè)施的施工及安裝，如海底管道、海底電纜、鉆井作業(yè)等。參比電極參比電極用來(lái)檢測(cè)鋼結(jié)構(gòu)的電位，也可以作為電源設(shè)備恒電位控制模式下的信號(hào)源。Ag/AgCl原則上每套外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)至少需要安裝兩支參比電極。參比電極應(yīng)布置在具有代表性的區(qū)域，如靠近輔助陽(yáng)極處、遠(yuǎn)離輔助陽(yáng)極處、易發(fā)生腐蝕位置或欠保護(hù)位置，也可以通過(guò)仿真模擬來(lái)確定布置位置。Ag/AgCl參比電極可采用固定式或懸吊式的安裝方式，安裝時(shí)應(yīng)避免參比電極與鋼結(jié)構(gòu)直接電接觸。3。表3 參比電極主要技術(shù)指標(biāo)參比電極類型電極電位穩(wěn)定性V極化電位差V使用壽命yAg/AgCl參比電極±0.005±0.005≥15高純鋅參比電極±0.010±0.015≥15GB/T7387電纜外加電流陰極保護(hù)用的電纜的尺寸應(yīng)符合以下要求：25m；2.m電纜不宜與海水直接接觸，所有電纜應(yīng)得到充分保護(hù)，避免任何的機(jī)械損傷。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)陰極保護(hù)遠(yuǎn)程監(jiān)控的傳輸數(shù)據(jù)包括：——電源設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，至少應(yīng)包括輸出電流、輸出電壓、測(cè)量保護(hù)電位、報(bào)警狀態(tài)等；——輔助陽(yáng)極輸出電流；——鋼結(jié)構(gòu)的保護(hù)電位；——腐蝕速率；——腐蝕環(huán)境參數(shù)，包括溫度、濕度、鹽度等；——被監(jiān)測(cè)犧牲陽(yáng)極的輸出電流；——其他。陰極保護(hù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具備以下信息處理功能：——實(shí)時(shí)顯示所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；——電源設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行日回放、周回放、月回放和年回放，顯示相關(guān)圖形；——參比電極電位、輔助陽(yáng)極和犧牲陽(yáng)極輸出電流，進(jìn)行日回放、周回放、月回放和年回放，顯示相關(guān)圖形及最高、最低和平均值；——顯示犧牲陽(yáng)極剩余壽命；——顯示鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際的陰極保護(hù)電流密度。臨時(shí)陰極保護(hù)安裝與調(diào)試根據(jù)相關(guān)圖紙、規(guī)范和流程，進(jìn)行材料和設(shè)備的安裝。檢查現(xiàn)場(chǎng)安裝安裝人員應(yīng)經(jīng)過(guò)技術(shù)交底和培訓(xùn)，考核合格后才可以開(kāi)展安裝工作。所有的材料和設(shè)備都應(yīng)按照有關(guān)圖紙、規(guī)范和程序進(jìn)行。電源設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備應(yīng)安裝在便于操作和檢修的區(qū)域，設(shè)備的外殼應(yīng)可靠接地。輔助陽(yáng)極和參比電極應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行安裝；安裝過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)注意對(duì)輔助陽(yáng)極和參比電極的保護(hù)。電纜按照安裝圖紙進(jìn)行布置和連接，所有的連接點(diǎn)都應(yīng)保證良好的機(jī)械和導(dǎo)通性能。安裝完成后，應(yīng)檢查安裝質(zhì)量，保證輔助陽(yáng)極、參比電極與被保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)的電絕緣，檢查系統(tǒng)接線，做好安裝記錄，便于回查和追蹤。監(jiān)督陰極保護(hù)系統(tǒng)的安裝施工必須在專業(yè)人員的監(jiān)督下進(jìn)行，確保安裝工作按照相應(yīng)的文件和圖紙進(jìn)行。安裝過(guò)程中，任何與安裝施工文件有不同的地方應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，并在竣工圖上標(biāo)注清楚。調(diào)試在啟動(dòng)系統(tǒng)電源之前，核實(shí)所有施工工作已完成，所有相關(guān)結(jié)構(gòu)已按設(shè)計(jì)要求和規(guī)范保持電氣連接或進(jìn)行隔離。初始通電時(shí)，應(yīng)采用手動(dòng)方式以較低的電流值運(yùn)行，通電過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電位值，當(dāng)達(dá)到最小保護(hù)電位后可轉(zhuǎn)入自動(dòng)模式。調(diào)試過(guò)程中應(yīng)完成的工作內(nèi)容包括：測(cè)量并記錄調(diào)試期間電源設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)；測(cè)量并記錄所有輔助陽(yáng)極的輸出電流；測(cè)量并記錄所有參比電極的電位，判斷是否達(dá)到規(guī)定的保護(hù)電位；對(duì)比實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的顯示參數(shù)是否一致。運(yùn)行與維護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行維修維護(hù)在外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，每星期至少記錄一次被保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)的電位，以及恒電位儀或整流器的運(yùn)行參數(shù)。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的數(shù)據(jù)一致。應(yīng)定期檢查遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，確保遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。當(dāng)被保護(hù)設(shè)施停機(jī)大修時(shí)，應(yīng)切斷直流電源，對(duì)外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查維護(hù)，應(yīng)包括以下內(nèi)容：輔助陽(yáng)極和參比電極表面狀況和破損情況；電纜及其保護(hù)管的破損情況；電源設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備等電氣設(shè)備全面保養(yǎng)。檢測(cè)與記錄陰極保護(hù)系統(tǒng)記錄文件應(yīng)包括以下內(nèi)容：陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)文件（包括設(shè)計(jì)計(jì)算書、陰極保護(hù)數(shù)值模擬報(bào)告等）；材料及設(shè)備制造文件（包括生產(chǎn)記錄、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)造、檢測(cè)報(bào)告、ITP）；圖紙（包括設(shè)備結(jié)構(gòu)圖、電器原理圖、平面布置圖等）；材料、設(shè)備清單；安裝施工記錄（包括安裝時(shí)間、隱蔽工程、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等）；試運(yùn)行記錄；系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄；竣工文件；運(yùn)行維護(hù)手冊(cè)；維修記錄（維修時(shí)間，維修部件、維修方式等）；質(zhì)量保證文件；售后服務(wù)承諾；其他。裸露鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)電流密度

附 錄 A（資料性）陰極保護(hù)設(shè)計(jì)電流密度需求裸露鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)電流密度見(jiàn)表A.1。表A.1裸露鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)電流密度區(qū)域保護(hù)電流密度（mA/m2）初期維持期末期浸沒(méi)區(qū)110～22060～10080～130海泥區(qū)202020潮差區(qū)設(shè)計(jì)電流密度潮差區(qū)裸鋼的設(shè)計(jì)電流密度在浸沒(méi)區(qū)的基礎(chǔ)上增加20%。涂層破損系數(shù)涂層破損系數(shù)見(jiàn)表A.2。表A.2涂層破損系數(shù)初始涂層破損系數(shù)系數(shù)范圍海水浸沒(méi)區(qū)1%～2%潮差區(qū)2%～5%年破損率1%～1.5%管狀和棒狀陽(yáng)極接水電阻

附 錄 B（規(guī)范性）輔助陽(yáng)極的接水電阻?2???2????= ln

?1 (B.1)4??式中：4??——Ω；電解質(zhì)電阻率，單位為歐姆米（Ω·m）；陽(yáng)極長(zhǎng)度，單位為米（m）；陽(yáng)極半徑，單位為米（m）。盤狀陽(yáng)極接水電阻盤狀陽(yáng)極的接水電阻按照式B.2計(jì)算：式中：

?=? (B.2)?2??——Ω；電解質(zhì)電阻率，單位為歐姆米（Ω·m）；陽(yáng)極直徑，單位為米（m）。板狀陽(yáng)極接水電阻板狀陽(yáng)極的接水電阻按照式B.3計(jì)算：式中：

??

ln???????

··················································(B.3)——Ω；電解質(zhì)電阻率，單位為歐姆米（Ω·m）；陽(yáng)極寬度，單位為米（m）。管狀輔助陽(yáng)極管狀輔助陽(yáng)極典型示意圖見(jiàn)圖C.1。

附 錄 C（資料性）1——支撐夾具2——陽(yáng)極護(hù)管3——陽(yáng)極主體4——電纜

圖C.1管狀輔助陽(yáng)極典型示意圖盤狀輔助陽(yáng)極盤狀輔助陽(yáng)極典型示意圖見(jiàn)圖C.2。1——法蘭2——支座3——電纜4——陽(yáng)極護(hù)板5——陽(yáng)極主體

主視圖 b)左視圖圖C.2盤狀輔助陽(yáng)極典型示意圖棒狀輔助陽(yáng)極棒狀輔助陽(yáng)極典型示意圖見(jiàn)圖C.3。 主視圖 b)左視圖標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：1——密封艙2——電纜接頭3——陽(yáng)極保護(hù)管4——陽(yáng)極主體5——電纜圖C.3棒狀輔助陽(yáng)極典型示意圖板狀輔助陽(yáng)極板狀輔助陽(yáng)極典型示意圖見(jiàn)圖C.4。標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：1——電纜2——電纜接頭3——絕緣底座4——陽(yáng)極主體圖C.4板狀輔助陽(yáng)極典型示意圖張緊式（拉伸式）

附 錄 D（資料性）輔助陽(yáng)極的布置方式張緊式（拉伸式）安裝方式示意圖見(jiàn)圖D.1。標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：1—