海水腐蚀的主要特点是什么（船体是怎样防海水腐蚀）-尊龙凯时app
【作者语】：上一篇文章“船体是怎样防海水腐蚀的，涉及化学知识，一文彻底明白（上篇）”主要是和小伙伴们介绍船体钢板的腐蚀原理，及粗略的介绍了目前船体防腐蚀的主要方法。
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今天主要和大家分享、彻底学习下船体防腐蚀利器“iccp”设备，又称“外加电流的阴极保护系统”的主要原理和管理要点，希望小伙伴结合上篇理论性的内容学习（有兴趣的可以到我的尊龙凯时app主页去学习），以便更好的理解本文，学习其精髓！
其实在头条上写文章，除了和大家沟通学习交流外，也算我的公开的学习备忘录吧，尤其是一些故障排除及技术分享类干货，非常方便自己需要时上网翻阅查看，对工作学习应该有很大的帮助，n年以后翻开回忆过去，曾经的情景真实在现，历历在目，可感可叹！
谈不上“雁过留声人过留名”，作为芸芸众生一名普通一线劳动者，写写画画聊以自慰而已！
作者近照
温馨提示：本文共有6800多字，有点啰嗦，后半部分专业性稍强！
一、【漫谈海水腐蚀金属的特点】泡过海水澡的小伙伴都知道，洗完澡后如果不用淡水冲洗，总感觉身体黏糊糊的非常难受，而且海水味道咸的又苦又涩，海难紧急情况下，大量饮用海水会打破身体电解质的平衡，导致身体严重脱水，引起代谢紊乱，严重时会引起中毒，毒性类似“卤水”，我们在海上有时想吃豆腐时候没有内酯或者卤水时，大厨稍微在豆浆里点一点海水，这时候鲜嫩的豆腐就制作完成 ，这时海水完全可以取代卤水，海水中复杂的化学成分可见一斑！
港口缆桩腐蚀
所以海水是一种含有多种盐类化合物的电解质溶液，ph值为8左右，并溶有一量的氧气，所以对碳钢及合金腐蚀性很强。
上一篇文章已经对钢铁腐蚀做了详细的介绍和理论分析，但对于海水腐蚀有其独特的特点，除了电位很负的镁及其合金外，大部分金属材料在海水中都会发生吸氧腐蚀。所以处于海水环境中的海工设备来说，海洋环境按照其腐蚀情况可以分成五大区，即海上大气区、飞溅区、潮差区、全浸区和海泥土区五个部分。
对于远洋海船来讲，大洋航行船体部分基本涉及到大气区、飞溅区、部分全浸区的腐蚀。
下图为海船、海工设备等金属材质，海洋腐蚀5个腐蚀区域，腐蚀情况的曲线图，方便后续理解：
海水腐蚀5区曲线图
（1）海上大气区
多指高出海平面2米以上的金属腐蚀区域，海浪和潮水基本上波及不到，其影响腐蚀因素虽然与内陆的大气腐蚀因素比较类似，但是由于海上的湿度通常高于大陆而且空气中含有盐分的水珠，因此它的腐蚀环境就要比一般的大气腐蚀严重些。（2）飞溅区多指平均高潮线以上，海洋飞溅所能湿润的位置。在这个部位，金属材料表面连续不断地被海水湿润，海水又与空气充分接触，含氧量充分，含盐量很高，加上海水的冲击作用，腐蚀在这个部位最为严重。
海水腐蚀区域描述
（3）潮差区指平均高潮位与平均低潮位之间的区段，金属表面与含氧充分的海水周期性地接触，引起腐蚀。与飞溅区相比，潮汐区的氧扩散没有飞溅区那样快，也无强烈的海水冲击。
港口海工设备腐蚀
潮差区的腐蚀通常是平均高潮位和平均低潮位最为严重，这是氧浓差电池的作用。潮差段因供氧充分，成为阴极，受到一定程度的保护，腐蚀减轻。低潮位以下全浸区因供氧相对较少成为阳极，使腐蚀加速。（4）全浸区
坞修船体喷砂除锈
这部分的腐蚀受到海中溶解氧气，盐浓度，流速，水温，海生物，ph值和流砂的影响，它又可分为三个区域：①浅海区：为自海面至海平面下50米处，海船基本都处于这个腐蚀区域，因溶解氧气浓度较高，故腐蚀较严重。②中等深度区：为海平面下50～200米处，腐蚀程度中等。③深海区：为海平面下200米以上，因溶解氧气浓度较低，故程度较小。
（5）海泥区
主要由海底沉积物构成，含盐度高，电阻率低，因此是良好的电解质，对金属的腐蚀要比陆地上土壤要高。由于氧浓度十分低，所以海泥区的腐蚀比全浸区要低。
二、【船体钢板防腐蚀方法】上文已经详述了海水腐蚀的五个区域，尤其是远洋海船不仅要面临最严重的腐蚀区域，而且大洋全球航行海水温度、气候及海水盐度多变等等复杂因素的影响，船体钢板腐蚀所面临的的环境更加恶劣，尤其是船体水线间船壳，由于这个地方经常靠泊码头、过船闸和拖轮推顶，防腐蚀油漆非常容易脱落，而且水线间部位时刻处于干湿交替的环境中，供养充足非常容易发生吸氧电化学腐蚀，目前船体钢板防腐蚀的方法主要有2种：
（1）油漆防船体腐蚀
新船下水或者坞修船体保养，必然会使用油漆防船体钢板腐蚀这种最原始的办法，通常对于水下船体水下区域，一般两度环氧底漆和一度中间环氧沥青船底防锈漆（主要用于船体防锈）如下图：
防锈用环氧漆
环氧漆固化剂
环氧中间漆
防腐蚀油漆做好以后，还有一到二度乙烯类氧化亚铜防污漆或者无锡自抛光防污漆（主要用于船体生长海生物）。
防海生物类防污漆
（2）阴极保护法防船体腐蚀（包括牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护iccp）
我也是不厌其烦，咱们再来回顾下钢铁（铁碳合金）在海水中生锈（铁碳）腐蚀原电池基本原理：由于铁的还原性比较强，所以铁首先发生电化学腐蚀的吸氧腐蚀，失去电子首先被溶解腐蚀生成铁锈fe2o3.xh2o(铁锈）
铁碳腐蚀原电池原理图
反应方程式如下：
铁作负极（腐蚀电池称为阳极）
fe失电子被氧化：fe-2e-=fe2
碳棒作正极（腐蚀电池称为阴极）
o2的电子被还原：2h2o 4e- o2=4oh-总反应式：2fe 2h2o o2=2fe(oh)2产物继续氧气发生反应：
4fe(oh)2 o2 2h2o=4fe(oh)3脱水后，2fe(oh)3=fe2o3.xh2o(铁锈） (3-x)h2o即腐蚀生成铁锈。
下图钢板腐蚀及牺牲阳极的阴极防护原理示意图：
外加牺牲阳极的阴极防护原理图
根据前文铁碳腐蚀原电池腐蚀原理，可以得出原电池电流流向（与电子方向相反）：铁（阳极）——海水——c或杂质（阴极）——铁（阳极），最后铁（阳极）以金属离子的方式逐渐溶解而被腐蚀，所以防止钢铁发生上述电化学腐蚀反应，我们必须使上述电流流向过程逆转，即提供一个连续的反向电流，施加在铁（阳极）上面，压制腐蚀电流，抑制金属铁的腐蚀，所以必须想办法强制使铁变为阴极（腐蚀电池时为阳极），即称为阴极保护，此时我们必须在选择一种还原性及活泼较强的金属（锌块）让它当做“替死鬼”阳极，和铁强制构成腐蚀原电池，即所谓“牺牲阳极”，此时电流流向：锌（阳极）— 海水 — 铁（阴极） — 锌（阳极），压制原始的钢铁的腐蚀电流，牺牲锌块（阳极）保护了铁（阴极）。
记得06年参加工作时，那时候的广远的远洋杂货船基本上都是早期70、80年代造的老破船，船体防腐蚀的化学方法基本上都是牺牲阳极的阴极保护法，通常在船体水下舭龙骨两侧及舵叶附件，根据计算每隔一定的距离焊接一定数量的锌板作为“牺牲阳极”，使船体钢板强制变成为阴极，从而防止船体钢板腐蚀。
船体防腐蚀锌板
下图为船体舭龙骨位置安装锌块：
坞修船体防腐蚀处理
下图为舵叶附件位置安装锌块：
坞修舵叶防腐蚀处理
近几年新造的船，我做过的船这种船体焊接锌块的牺牲阳极的保护方法越来越少了，取而代之的是船体多度喷涂环保高性能防腐蚀 防污自抛光油漆 外加电流的阴极保护iccp，船体防护组合使用的是越多来越多了，效果也是很不错，下面一起来重点学习下iccp吧！
三、【iccp船体防腐蚀工作原理】说实话以前多在在中远的杂货船上工作，船上必配电机员，机舱日常工作即使很简单的工作，像换个灯泡、马达接拆个线都要去找电机员，轮机员甚至老轨懂电的真心不多，全部依靠电机员，以至于有些电机员牛逼轰轰的，甚至一些业务非常差的老轨还要拍电机员马屁，真是哭笑不得，记得我做大管时早上工前会，在集控室和一位电机员叫吵架起来，这位仁兄想做个一独行侠，不服从机舱工作安排，竟然说我是电机员不归你大管轮管，你分配的活我不干，我只干我电方面的活（平时吊缸都不参加，本来我就意见很大），气得我当场摔板凳，我生气的说道，船上可以没有你电机员，但是不能没有轮机员，你知道很多船上都不配电机员吗？
现在服务台湾的一家船东，人家公司从来就没有配电机员的传统，刚开始确实不适用，但是学习是逼出来的，机舱电器设备、甲板纯电动锚绞机、高压岸电、甲板集装箱冷柜电路检修等等，全靠机舱轮机员和轮机长去检修，时间久了也就悟出一条道路来，即使碰到电路故障，查阅电路图、沟通探讨、寻求岸基支持等等，还是那句话办法总比问题多，问题总是能解决！现在常常感叹，没有电机员感觉让自己在船电学方面的知识，经常摸索确实有了很大的进步！
记得离开中远来这家公司面试时，问mgps、iccp的工作原理是什么，当时确实有点懵逼，轮机专业的教材上确实讲解的不多，说实话不提前网上学习下，估计轮机员80%都回到不出来，甚至不少轮机长也很难回答的很正确，尤其是长期依靠电机员、房间里刷肥皂剧半个月不下机舱的白手套老轨！
废话不多说了，我们一起学习下iccp吧！
iccp (impressed.current.cathodic.protection)全称外加电流的阴极保护，与牺牲阳极的阴极保护法原理是一样的，也是将电化学腐蚀过程逆转，由电源输送电子到阳极被保护区域，通过外部供应直流电流给防腐蚀金属，使金属表面电位降低，保持一定的防腐蚀电位达到防腐蚀效果。
船舶外加电流系统的保护电流取自船舶本身的交流电源，经过整流后借助安装在船体外板上，采用惰性材料制成的阳极装置，把直流电流通过海水输往船体外壳，使船体受到保护。
下图为外加电流的阴极保护原理示意图：
外加电流的阴极保护原理示意图（1）
外加电流的阴极保护原理示意图（2）
与牺牲阳极的阴极保护法相比，iccp系统其特点是一次性投入较大，安装比较复杂，但是其使用寿命比较长，保护的效果好，能够实现自动控制，所以从长期经济效益来讲，比牺牲阳极保护更有利。
牺牲阳极与iccp使用优点对比
船舶实际营运生产中，iccp电气防腐蚀装置主要适用于船体外部浸于水下部分，正确维护适当使用该装置可以减轻船体、舵、车叶以及船体外部开放孔处（如海底门）等位置的腐蚀，其防腐蚀原理就是与船体外板设置与船体相绝缘的阳极，自外部供应适当的直流电流，而后从该阳极经由海水进入船壳以压制船体板上阳极区域的腐蚀电流，使整个船壳外板成为阴极从而遏制船体外板的生锈及腐蚀。
其中一个重要部件“参考电极/侦测电极（reference electrode）”它与船体相绝缘装于船壳外板浸泡与海水中，主要用于侦测到船体电位，将此电位信号传送到自动电位控制器，自动电位控制器将所收到的信号与设定的电位作比较，然后通知电源供应器增加或者减少电流送至阳极之电流，使整个船体成为阴性，此时若已达设定的保护电位平衡点，则侦测电极将测出此时船体电位，并将此电位显示于控制盘仪表上面。
下图为iccp作用原理布置示意图：
iccp作用原理布置示意图
下图为iccp作用程序方块图：
iccp作用原理方块图
四、【iccp船体防腐蚀系统组成】目前iccp电气防腐蚀系统，主要是由以下部分组成：参考电极/侦测电极（reference electrode）、阳极（anode）、自动电源供应器、大轴接地装置、舵机接地装置、大轴与船体间毫伏表、遥控船体电位指示器与电流表等组件构成。
下面各个图为日本nippon corrosion engineering co.,ltd公司老式iccp产品为实例：
iccp系统布置示意图
下面对于各个部件的作用及外观模样，咱们来详细的学习下：
（1）参考电极/侦测电极（reference electrode）
参比电极的作用有两个：一方面用于测量用来侦测船体电位的，监测保护效果；另一方面配合船壳油漆之可能的损坏情况，航行水域盐分浓度变化、船速度变化以及水温高低等因素，适时提供正确的讯号给控制系统，作为调整输出电流的依据，使结构物总处于良好的保护状态。常用的参比电极有铜/饱和硫酸铜、银/卤化银及锌参比电极等，这些参比电极各具特点，适用于不同的场合。
参比电极图纸
参比电极船内安装图
（2）阳极（anode）
外加阳极由长条形铂金属、长方形的强化玻璃纤维聚酯支架框与封函箱壳所组成。通常每半年实施检查阳极封函箱壳的检查，是否有凝水或者海水泄露，这将会造成阳极装置的腐蚀或者使绝缘变差。
阳极周围表面又一层绝缘涂装，这是因为为了装逆电压防腐蚀系统iccp后，阳极附件即使有油漆脱落钢板时，经由阳极所放出的电流即会发生短路效应，大量的电流会传到船壳局部区域，使其他保护的广大区域失去保护作用，而且浪费大量的电流，所以阳极周围必须设有绝缘层。
下图为阳极（anode）结构图纸：
阳极（anode）结构图纸
下图为阳极（anode）船体安装实物图：
（3）自动电源供应器
自动电位控制器（pcb）安装在电源供应器里面，用来调整输出船壳的保护电流，它借参考电极的回馈作为对比，经过运算处理后，将讯号输入至电源供应器，电源控制器再把船上440v交流电源转换为低压直流电，输出至阳极装置。自动控制设定调整部件位于控制盘内，可依靠金属的种类，调整出最适宜的设定电位。
（4）大轴接地装置（propeller shaft grounding）
此装置是将电缆连接到选的车叶轴上，并将电流传送到船体（即通过碳刷和滑环装置），电流流经阳极，经过海水进入车叶轴并回到船体。倘若车叶轴没有可靠的接地，电流就必须先经过轴承或者齿轮箱再回到船体，这将会减低防腐蚀装置的效率，因为需要更大的输出电流，才能达到设定的防蚀电位，并且也会对轴承造成腐蚀损害。
滑环的保养：一般银黑合金电刷使用寿命1-3年，依靠磨损情况而定，如果磨耗太多而减低电刷接触面的压力，使电位无法保持在50mv以下时需要及时换新。
接地组件应该随时检查是否清洁，若有油渍在滑环上面，应以电器清洗剂加以清洁，经常检查并清洁碳刷及固定器以防止脏污堵塞。检查并擦拭铜导线（金属末端）以确保所有导线均为松动或者磨耗，如有必要时可以调整握持固定器之弹簧压力，以确保良好的电气接触性能。
（5）舵柱接地装置
此装置与车叶轴接地类似，该装置将一个电缆接到旋转的舵柱上，使得防蚀电流能够迅速导入船体，以增加系统的使用效率。
舵叶轴接地系统
（5）大轴与船体间毫伏表
该毫伏表是用来检查推进轴是否适当的接地，并用来检测大轴接地组件的性能。
接地检测毫伏表
（a）. 该毫伏表全刻度是50mv，若超过50mv，按下下方的按钮，此时量程增加到10倍为500mv.
（b）. 在大轴静止时候读数应该为“0”，因为大部分的电流进入推进轴，经过轴承或者齿轮箱再回到船体，当大轴转动时轴承或者减速齿轮箱的油膜不断补充，电阻会变得必滑环电阻（0-50mv）大，则保护电流比通过滑环来的少。
(c) . 毫伏表指示在5-50mv之间，表示有适当的接地。
(d) . 毫伏表高于50mv，而电流安定时，表示银合金轴接触面太脏，必须适时清洁滑环背面及清洁碳刷接触面。
(e) . 大轴在运转时，读数为“0”，表示毫伏表装置失效，可能是发生大轴接地电缆连接线松脱或者断线，或者此时毫伏表故障等等。
（6））遥控船体电位指示器与电流表
主要是用来检测船首电气防蚀系统的工作使用状况。
保护电位正常的情况下，阳极电流仍然有某种程度的变化，阳极电流的大小会随着海水的温度密度、船速、吃水的不同、所在水域的宽窄（如过运河、靠码头）而会有所不同。
若保护电位正常（0.85v）但阳极电流却异常增大，这表示船体可能收到损害（例如搁浅、触底擦伤等）使油漆脱落的原因，因为裸露的钢板需要更多的电流来保护。另一个电流增大的原因是阳极电线短路，此时阳极的电位极低，造成电流异常增大。
前段时间我碰到参比电极和阳极机舱区域接线盒内部填料滴漏长时间存水过多，导致欠保护电流高达300a,整个控制系统“嗡嗡”声音很大而且控制装置发热严重，最后把水放掉从新打胶处理后恢复正常。
电极填料滴漏故障
五、【iccp防腐蚀系统管理注意要点】a. 保持船体保护电位于200mv 10mv 范围内。
b. 平时航行中注意相关电流值，特别是刚出坞时的數据可以用來当作基准点，以此來观察与推测船体表面狀况。
(a) .保护电位若低于 50mv，此时过多之电流将使油漆脱落（在 i.c.c.p.电气防蚀系统，保护电位愈低则所需阳极电流愈大。保护电位愈高则所需阳极电流愈小），此再也应特别注意。这种太低之电位我们称为过度保护电位，将严重的破坏船壳油漆。
过保护故障红色指示灯亮
(b) . 若仪表上之保护电位为450mv，这代表船体未受任何防蚀保护，处在自然生锈狀态中。应即检查是否本系统之保险丝断了或自动电位控制器故障。若属于后者，则在修復前可改为手动操作，保持保护电位于200mv＋10mv 即可。
(c) 若保护电位正常（200mv），但阳极电流卸突然增大很多，甚至于增加几倍 ,这可能是船底搁浅油漆脱落的关系，因为裸体的钢板需要更多的电流來保护以防生锈，约为 120ma/m2。依此我们亦可约略估计出油漆脱落之面积。电流增大的另一可能原因为阳极的电线短路，此时阳极之电位很低，因此很容易判断是阳极电线短路或是油漆脱落。
欠保护故障红灯亮
(d) . 保护电位在 200mv 很正常的情况下，阳极之电流仍然有某个程度的变化，阳极电流之大小随海水之密 度和温度、船速、吃水之大小，所在水域之宽窄（太窄时才有影响，如靠码头，过运河时）而有所不同，这是正常的。
(e) . 大轴电流表平时运转应该于 5－50mv 表示有适当接地，大轴静止时电流为0 ，若跟前面說的有所不同就需要检查原因，看是碳刷脏污或无法归零等等。
大轴接地毫伏表
(3) . 航行在淡水区域必须关闭 iccp。
(4) . 每班观察仪表并每日做记錄。
(5) . 检查大轴及舵轴接地情况是否良好。检查大轴接地之金属刷与滑环之接触是否清洁、平滑，通常一个星期清洁擦拭一次。
大轴接地系统
【结束语】：关于船体防腐蚀的最详细科普介绍总管学习总结告一段落了，尤其是iccp的管理维护我觉得非常重要，也是我们日常机舱巡班检查最容易忽略的部分，尤其是船上超过175m的船舶会增加在船首设置一套iccp，经常被疏忽检查其工作参数。
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