船体牺牲阳极阴极保护设计指南

Q/DNS 大连新船重工有限责任公司企业标准

Q/DNS.J0×.×××-2002

船体保护设计指南

Guide for cathodic protection design

（审查稿）

2002- - 发布 2002- - 实施

目次

前言 (1)

1 范围 (1)

2 定义 (1)

3 设计依据 (1)

4 设计内容 (1)

5 设计方法 (2)

参考文献 (6)

前言

为规范牺牲阳极阴极保护的布置设计过程中应遵循的技术准则﹑方法和要求，并为设计工作和控制设计质量提供依据，特制定本标准。

本标准中的设计方法是公司多年来大中型散货船﹑油船以及集装箱船的牺牲阳极阴极保护的布置经验的总结。

本标准按Q/DNS.J01.007.1-2002《设计规范编制规定》的要求编制。

本标准由大连新船重工有限责任公司标准化委员会提出。

本标准由船研所标准室归口。

本标准起草单位：船研所标准室

本标准起草人：×××校对：×××审定：×××批准：×××

本标准标审、编辑：×××编校：×××编审：×××

本标准由船研所标准室负责解释。

牺牲阳极阴极保护设计指南

1.范围

本标准规定了船体保护设计布置以及设计时的依据﹑保护参数﹑布置原则和设计方法。

本标准适用于各种大中型船舶（散货﹑油船以及集装箱船）的牺牲阳极阴极保护设计。

1定义

2.1牺牲阳极保护法:

是采用一种比被保护金属电位更负(化学性更活泼)的金属或合金和被保护的金属连接在一起,依靠该金属或合金不断地腐蚀融解所产生的电流使其他金属获得阴极极化而受到保护的方法。而这种自身被腐蚀的金属或合金,称为牺牲阳极。

目前世界各国生产的牺牲阳极主要是锌基合金阳极和铝基合金阳极两大类。

2.2外加电流阴极保护：

采用外加电流使船体处于保护电位而不至于被腐蚀的方法。

2.3保护电流密度：

使被保护结构达到最小保护电位所必须的极化电流密度。单位mA/m2

2.4牺牲阳极使用寿命：

牺牲阳极的消耗率达到利用系数1/K时的使用时间。也就是被保护结构安装一次牺牲阳极后的有效保护时间。

2.设计依据

4.1 合同建造技术说明书及其指定的建造规范

4.2 主要图纸和文件

a) 总布置图

b) 相关船体结构图纸

c) 螺旋桨﹑舵图纸

2 设计内容 设计内容有:

a) 压载舱阳极保护； b) 舵和螺旋浆的阳极保护； c) 外加电流阴极保护装置。 3 设计方法 5.1 计算保护面积

5.1.1 船体浸水面积按线形图精确计算。

5.1.2船体浸水面积也可按照公式（1）进行近似计算

T TL S WJ /7.11∇+= (1)

式中：1S --------船体浸水面积，2m ; T--------满载吃水，m; WJ L -----满载水线长，m; ∇------满载排水体积，m. 5.1.3螺旋桨表面积按照公式（2）计算

L d n d n S ⋅+=

22

122

πηπ……………………………………………………

（2） 式中：2S --------螺旋桨表面积，2m ; n--------螺旋桨数量; 1d -----螺旋桨直径,m;

η------螺旋桨展开盘面比；

2d -----轴毂直径，m;

L ------轴毂长度，m;

5.1.4舵﹑海底阀箱按实际尺寸分别计算面积43,S S 。

5.1.5 通常底部水舱和双层底压载水舱装载压载水时,整个舱内都注满水,因此舱顶的

面积应列入被保护面积之中.而舷侧边水舱﹑顶边水舱﹑艏尖舱﹑艉尖舱等压载海水时,一般不会满至舱顶,故舱顶的面积可不列入被保护面积。

5.2选用保护电流密度

保护电流密度根据建造说明书中规定，若建造说明书中无此规定，一般选取如下：涂漆船体板 8-18 mA/2m 螺旋桨 300-400 mA/2m 舵 100-250 mA/2m

5.3 牺牲阳极数量的计算

5.3.1该项计算由厂家来由厂家计算保证，根据以往定货的经验，各厂家一般采取如下方法进行计算： 1)设计依据

➢ DNV GUIDELINES No.8 1996,CORROSION PROTETECTION OF SHIPS. ➢ DNV RP B401 1993,CATHODIC PROTECTION DESIGN. ➢ CB/T 3855-1999 海船牺牲阳极阴极保护设计和安装 ➢ GB/T4948-2002 铝—锌—铟 合金牺牲阳极 ➢

GB/T4950-2002 锌—铝—镉 合金牺牲阳极

2) 设计参数

➢ 设计保护寿命 ➢ 固定方法

➢ 牺牲阳极被保护电位 ➢ 平均保护电流密度 ➢ 海水压载率 ➢ 受保护面积 ➢ 阳极电化学性能 ➢ 阳极化学成分 ➢ 阳极规格

3)各部位所需阳极总重量目前一般用重量法按照公式（3）计算： e K

C i

A T W ⨯⨯

⨯⨯⨯⨯=

1

10008760………………………………………………………（3） 式中：W —阳极总重量（净重），Kg ；

T —寿命，a ；

A —保护面积，m 2；

i —平均保护电流密度，mA/m 2；

C —阳极实际电容量，A ·h/Kg ，锌合金阳极取780 A ·h/Kg ，铝合金阳极

取2400 A ·h/Kg ； K

1

—阳极利用系数，取0.85； e —海水压载率。对船体外板﹑舵﹑螺旋桨部位,e=1.

5.3.2根据标准CB/T 3855-1999 海船牺牲阳极阴极保护设计和安装采用电流法计算阳极

数量按照公式（4）计算如下：

f

j

j j I S i N =………………………………………………………………………………（4） 式中：j N —被保护结构所需的阳极块数；

j i —保护电流密度，mA/m 2 (见5.2); j S ---浸水面积,m 2 (见5.1);

f I ---牺牲阳极发生的电流量,mA (见CB/T 3855-1999表2,或者根据相应

参数进行计算而得)

5.3.3牺牲阳极寿命核算

该项计算由厂家来由厂家计算保证，根据以往定货的经验，各厂家一般采取如下方法进行计算：

a) 牺牲阳极发生电流计算

阳极发生电流按公式（5）计算：

Ia=ΔE/Ra (5)

式中：Ia —单支阳极发生电流量，A/块；

ΔE —阳极驱动电位，V ；锌合金阳极在海水中取ΔE=0.25V ； Ra —阳极接水电阻，Ω。

阳极接水电阻按公式（6）计算：

)14(ln 2-⨯=r

L

L R a πρα (6)

式中：ρ—海水电阻率，Ω·cm ，常规海水ρ=25Ω·cm ；

L —牺牲阳极长度 (cm)； r —牺牲阳极当量半径 (cm)；

π

2C

r =

C —牺牲阳极横截面周长 (cm)； α—修正系数，α＝1.3。（DNV 规范要求，阳极和外板间距小于300mm 时需要

该系数修正）

b) 牺牲阳极使用寿命的计算

牺牲阳极使用寿命按公式（7）计算：

t=W ·μ/E ·Im ·e ……………………………………………………………（7） 式中：t —阳极的有效使用寿命，a ； W —每块阳极净重，Kg ；