1、防腐镀层

•在海洋结构物中，还有一种常用的防腐蚀方法是镀层防腐技术。这些用于延长钢铁基体使用寿命的耐蚀性镀层可以是纯金属镀层、合金镀层，也可以是金属基复合镀层，每一种镀层都以其特有的方式保护基体金属免遭腐蚀。

•尽管耐蚀性镀层多种多样，但是，从其作用机理上看，依据镀层金属在腐蚀性环境中与基体金属之间的电化学关系，可以将其简单地分为两大类--阴极性镀层和阳极性镀层。

(1)阴极性镀层:

对于钢铁基体金属而言，阴极性镀层(如铜、锡、镍镀层等)是以形成机械保护膜的方式将腐蚀性环境与基体金属隔开，从而保护钢铁基体免遭腐蚀。

但是，如果阴极性镀层本身存在缺陷(如孔隙、裂纹、磨损等)，其保护作用就会显著降低，甚至还有加速基体金属腐蚀的可能性。因此，镀层的完整性及其在腐蚀性介质中的稳定性是决定其耐蚀性高低的关键因素。

(2)阳极性镀层:

对于钢铁基体金属而言，阳极性镀层(如锌、镉镀层等)是以机械保护或以牺牲自己保护基体(自身优先腐蚀)的双重保护方式防止基体金属发生腐蚀。

当镀层无缺陷时，镀层对基体起机械保护作用;当镀层有破损时，阳极性镀层则代替基体金属优先发生阳极溶解、从而阻止或减缓基体金属腐蚀的速率。因此，阳极性镀层在腐蚀介质中的电化学特性、腐蚀产物的稳定性、致密性是决定其耐蚀性好坏的重要因素。

•与阴极性镀层不同，阳极性镀层具有双重保护基体金属免遭腐蚀的能力。正因为如此，人们总是希望选用阳极性镀层作为钢铁材料的保护层。对于钢铁材料而言，最常用的阳极性镀层是锌镀层和镉镀层。

1)锌镀层

早在20世纪20年代，人们就开始使用氰化镀锌工艺或酸性镀锌工艺进行工业化镀锌生产。由于镀锌层本身是阳极性镀层、经过钝化处理的镀锌层具有更好的耐蚀性、镀锌生产成本低廉等一系列优点，直到如今，钢铁镀锌仍然是最常用的防止黑色金属发生腐蚀的方法之一。

2)隔镀层

•在中性的大气腐蚀环境中，虽然镀锌层对钢铁基体有较好的防腐蚀性能，但是在更为苛刻的腐蚀性环境中(如海洋性大气环境等)服役的装备，人们倾向于选用具有更好耐蚀性的镉镀层作为钢铁基体的防腐蚀镀层。

•镀镉层只能用在锌镀层不能满足耐蚀要求、且不与人体或食物相接触的场合(镉与镉的化合物都是剧毒物质)。

•镉及其化合物昂贵的价格也是镀镉工艺的应用范围受到限制的重要原因之一。

3)锌基合金镀层

为了研制出耐蚀性比锌高，毒性比镉小的无毒或低毒代锌、代镉镀层，自20世纪80年代起，以锌作为主要组成元素的锌基合金电镀工艺及其耐蚀性的研究方兴未艾。

结果表明，作为阳极性防腐镀层，锌基合金镀层有可能成为最有希望的代锌、代镉镀层，其中，锌-铁合金、锌-钴合金、锌-镍合金镀层是研究最多的三类锌基合金镀层。

2、镀覆方法:

① 结构或设备表面的镀覆可采用电镀、热浸镀、热喷镀等方法。

②镀前表面处理、镀覆中和镀后处理应符合有关工艺技术条件的规定。

③镀层质量应符合CCS的标准检验。

④接触海水、水泥浆、钻井泥浆等侵蚀性介质的平台结构或设备表面，一般不宜采用锌镀层保护。如采用锌镀层保护，则在镀层表面应涂装专门的底漆和面漆。

阴极保护施工

1、概述

•海洋平台飞溅区以上使用涂装或镀层保护，是非常有效的保护方法。

•但对飞溅区以下，特别是全浸区的保护，就不那么安全可靠。如漆膜破损，会引起局部严重腐蚀和腐蚀疲劳。

•因此，全浸区一般不单独使用涂料涂层保护。实践证明，涂装加阴极电化学保护，才是完美的保护方法。

•六十年代初，我国开始研究阴极保护方法，六十年代末期在船舶，闸门等钢铁构筑物上得到应用。

•我国埋地油气管道的阴极保护始于1958年，六十年代在新疆、大庆、四川等油气管道上推广应用，目前，全国主要油气管道已全部安装了阴极保护系统，收到明显的效果。

--海洋钢结构在海水中发生的腐蚀是电化学反应。当电化学腐蚀发生时，金属表面存在隔离的阴极与阳极，有微小的电流存在于两极之间，形成原电池。

--在海水中钢结构由于成分不均一，在金属表面形成了局部的阴极区和阳极区，形成无数微小的原电池。阳极不断溶解遭到腐蚀。

--原电池三要素:

1)电极电位不同的两电极;

2)两电极必须在同一电解质溶液里;

3)两电极间必须有导线连接。

(1)阴极保护原理

1)腐蚀电位或自然电位:

--每种金属浸在一定的介质中都有一定的电位，称之为该金属的腐蚀电位(自然电位)。

--腐蚀电位可表示金属失去电子的相对难易。腐蚀电位愈负愈容易失去电子。

我们称:失去电子的部位为阳极区。

得到电子的部位为阴极区。

--阳极区由于失去电子(如，铁原子失去电子而变成铁离子溶入海水)受到腐蚀，阴极区得到电子受到保护。

2)参比电极

--为了对各种金属的电极电位进行比较，必须有一个公共的参比电极。参比电极是一种在类似于测量条件下恒定的电极，用来测量其它电极的相对电位。

饱和硫酸铜参比电极，其电极电位具有良好的重复性和稳定性，构造简单，在阴极保护领域中得到广泛采用。

阴极保护的原理:是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点达到同一负电位，金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。

有两种办法可以实现这一目的:

--牺牲阳极阴极保护

--外加电流阴极保护

(2)牺牲阳极保护法

--根据金属电化学腐蚀原理，将电位更负的活泼金属Al、Zn 等合金固定于钢质结构物上,两者以海水为介质,构成了一对阴、阳极,依据金属电化学原理将腐蚀掉Al、Zn 合金金属,达到保护钢质结构物的目的。

应用:保护小型平台、小型储罐、海管等。

--优点是:

(1)保护系统不需外加电源，

(2)不需特殊照管;

(3)不易产少杂散电梳。

--缺点是:

(1)功率小;

(2)阳极有效作用半径小;

(3)所得到的电能成本高;

(4)电流输出量受工作表面积大小的限制;

(5)导线电阻和介质电阻对电流输出量影响大;

(6)牺性阳极的体积和重量均较大。

(3)外加电流保护法:

将要保护的钢铁设备作为阴极，另外用不溶性电极作为辅助阳极，两者都放在电解质溶液里，接上外加直流电源.

通电后，大量电子被强制流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面产生负电荷(电子)的积累，只要外加足够强的电压，金属腐蚀而产生的原电池电流就不能被输送，因而防止了钢铁的腐蚀.

应用:保护大型平台、大型储油罐。

优点是:

(1)电流电压可调性好，可随外界条件变化实现自动控制;

(2)输出功率大，可满足金属结构需要大功率保护的要求;

(3)根据保护的需要，可随时进行工作或停止工作

(4)辅助阳极保护半径大，数量少;

(5)重量较小。保护系统初始投资大，安装较复杂，

缺点是

(1)日常维护管理费用大;

(2)阳极电缆和支架要严格绝缘;

(3)设备发生故障，保护系统即停止工作

(4)易于引起杂散电流。

总结分析:

一般小型平台，采用牺牲阳极保护比较经济，而大型导管架平台，采用外加电流阴极保护比较合理。

近来研究和试验表明，采用两种方法联合保护，已取得良好效果。特别是在结构复杂、管节点处受遮蔽的地方得不到充分保护时，在外加电流系统中加装牺牲阳极是个好办法。

一般情况下，阴极保护的费用只占被保护金属结构物造价的1%~3%，而结构物的使用寿命可以成倍甚至几十倍地延长。

•由于阴极保护具有设备简单、施工方便、保护时间长等优点，近年来得到迅速的发展和广泛的应用，是一项投资少、效果好、经济效益显著的适用技术。