阴极保护方法分析：探讨优化效果

1.牺牲阳极阴极保护

荷兰Q7风电场风机基础的水下部分采用锌合金牺牲阳极阴极保护。美国鳕鱼岬海上风电场的风机采用单桩基础，下部结构和塔架均为钢管，塔架和下部结构采取涂料保护，桩表面裸露，采取铝合金牺牲阳极阴极保护。

牺牲阳极阴极保护的原理是利用不同金属的电位差异，为受保护的金属提供电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，金属表面各点电位降低到同一负电位，使金属表面各点之间不再有电位差，不再有电子的流动，金属原子不再失去电子而变成离子溶入溶液，最终达到减缓腐蚀的目的。由于在实现阴极保护过程中，较活泼的金属被腐蚀，所以，被称为牺牲阳极阴极保护。该技术具有如下特点：

（1）该方式简便易行，不需要外加电流，很少产生腐蚀干扰，广泛应用于保护小型（电流一般小于1A）或处于低土壤电阻率环境下（土壤电阻率小于50Ω·m）的金属结构，一般适用于土壤电阻率在20Ω·m左右的环境。

（2）需要对一个结构的特定区域提供局部阴极保护。可以在泄露修复的地方安装牺牲阳极，而不是安装一个完整的阴极保护系统。对于裸露金属或具有非常差的涂层的结构，若采用全面的阴极保护可能会由于费用的原因而变得不可行。

（3）对于已经施加了外加电流阴极保护的结构，可能存在一些孤立部位，这些孤立部位需要施加相对较小的附加电流，用牺牲阳极可以满足其需要。典型的应用包括：①埋地管道上防腐层很差或根本没有防腐层的阀门；②短套管或覆盖层受到严重破坏的部位；③发生电屏蔽的区域削弱了来自远方外加电流系统的有效电流；④如果在适宜的环境下发生了阳极干扰，牺牲阳极可以用于管线的泄流点上，使流入管道的干扰电流返回干扰电流源。

（4）对于埋地结构众多且复杂的区域，采用外加电流阴极保护而又不对与其相近的结构物产生干扰是非常困难的，对于这种环境下的结构，牺牲阳极法则是比较经济的选择。

（5）牺牲阳极被广泛应用于交换器的内壁和其他容器的内壁的保护，防护效果取决于内衬的质量、介质的流动和温度。

（6）近海结构物，可用大的牺牲阳极保护水下构件。(www.xing528.com)

2.外加电流阴极保护

英国的Burbo Bank海上风电场的风电机组采用单桩基础，基础的水下部分采用阴极保护的防腐方法。美国专利7230347B2“海洋环境风机的腐蚀保护”公布了一种用于海上风电场支撑结构的外加电流阴极保护系统。该专利认为，无论从安全还是环境角度考虑，或是在环境条件变化较大的海域中，外加电流阴极保护要比牺牲阳极保护更具优越性，其原因主要如下：

（1）如果牺牲阳极被掩埋，或在潮位变化较大、海水流速较大、海水盐度变化较大的环境中，牺牲阳极保护效果就会变差，如出现牺牲阳极过早消耗、结构物欠保护等现象。

（2）牺牲阳极焊接在支撑结构上时，对支撑结构的强度要求增加。

（3）在多风的海域，施工季节很短，牺牲阳极可能无法及时安装完毕，导致支撑结构或基础在建造初期发生腐蚀。

（4）牺牲阳极在溶解过程中会向环境中释放某些有害的微量元素，某些环境保护人士和政府团体担心会因此对环境造成影响。

（5）牺牲阳极在生产制造过程中，消耗大量的能源，增加了工程成本，同时施工工作量增加。