外加电流阴极保护(ICCP)

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外加电流阴极保护(ICCP)

1 、作用机理

外加电流保护系统是使用参比电极连续测量钢结构在海水中电位,以此反馈给恒电位仪来调节MMO钛阳极(或其他材质阳极)的输出电流,恒电位仪能够输出10倍于牺牲阳极的电压,以保证电流尽可能地传输到所有需要被保护的钢结构表面,同时在恒电位仪里设定一个理想的电位值,任何偏离这个电位值,就会得到矫正并自动输出电流使得钢结构电位尽可能地接近理想值以避免腐蚀。

外加电流阴极保护是防止金属结构腐蚀的重要技术,在海上风电领域应用广泛,该技术是将被保护的海上风电金属结构(如钢管桩、导管架等)连接至直流电源的负极,作为阴极;另设置辅助阳极并连接电源正极。通电后,辅助阳极向周围电解质(海水)中释放电子,使金属结构表面产生阴极极化反应,从而抑制金属失去电子的氧化腐蚀过程,达到保护目的。

2、外加电流系统组成

(1) MMO 辅助阳极

MMO辅助阳极即混合金属氧化物(Mixed Metal Oxide)辅助阳极,是电化学领域常用部件,在阴极保护、电解等领域发挥重要作用。

它以钛等阀金属为基体,表面涂覆一层由多种金属氧化物(如钌、铱、钛等的氧化物)组成的活性涂层。基体提供结构支撑,涂层作为电化学反应活性区域,在通电时,涂层中的活性金属氧化物参与电极反应,实现电子转移。


  • 高催化活性:能显著降低电极反应的过电位,提高电流效率,使电化学反应更高效进行。
  • 良好的化学稳定性:在多种腐蚀性介质中,如酸、碱、盐溶液等,能保持化学性质稳定,不易发生化学反应而被腐蚀,从而保证阳极的使用寿命。
  • 长使用寿命:正常使用情况下,MMO辅助阳极使用寿命可达20年以上,减少了频繁更换阳极的成本和工作量。
  • 低消耗率:在电化学过程中,自身的消耗速度非常缓慢,能够长期保持稳定的性能。
  • 电流分布均匀:可以为被保护的金属结构提供均匀的电流分布,提高阴极保护的效果


(2)高纯锌参比电极

高纯锌参比电极是以高纯度锌(通常锌含量不低于 99.999% )作为电极活性物质,浸入特定的电解液中构成。其工作原理基于锌在电解液中的氧化还原平衡,在一定的溶液中,锌电极具有相对稳定的电极电位,通过测量该电极与被测电极之间的电位差,就可以确定被测电极的电位。


  • 电位稳定:在合适的电解质环境和温度条件下,高纯锌参比电极能够提供相对稳定且可预测的电位值,为电位测量提供可靠的参考基准。
  • 耐蚀性较好:锌本身具有一定的耐腐蚀能力,在许多土壤和水环境中有较好的耐久性,能够在一定时间内保持性能稳定。
  • 适用范围广:可在多种环境中使用,包括土壤、淡水等,在一些对参比电极要求不是极端苛刻的场合能满足测量需求。


(3)恒电位仪

恒电位仪是一种自动控制装置,主要用于电化学保护和电解等领域,能将被保护对象的电位控制在设定的恒定值恒电位仪的核心是通过负反馈控制系统来工作。它实时监测被保护金属结构的电位,将这个测量到的电位值与预先设定的控制电位值进行比较。若两者存在差异,仪器会自动调整输出电流的大小和方向,直至被保护金属结构的电位与设定电位一致,以此保证被保护对象始终处于合适的电位环境下。


  • 自动控制:可自动调节输出电流,让被保护体的电位稳定在设定值,无需人工频繁干预。
  • 输出特性良好:具备输出电压和电流范围宽、输出精度高的特点,能适应不同的工况需求。
  • 可靠性强:拥有完善的保护功能,像过流保护、过压保护、短路保护等,可确保仪器在复杂环境下安全稳定运行。
  •  操作简便:配备直观的操作界面和清晰的显示屏幕,方便用户设置参数和查看运行状态。