TCCCTA 0051-2024 海洋环境固定式钢结构的外加电流阴极保护技术规范

ICS25.220.99CCSA29团 体 标 准T/CCCTA0051—2024海洋环境固定式钢结构的外加电流阴极保护技术规范Technicalspecificationforimpressedcurrentcathodicprotectionofoffshorefixedsteelstructures2024-05-31发布 2024-08-31实施中国腐蚀控制技术协会 发布T/CCCTA0051—2024T/CCCTA0051—2024PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANIII目 次前言 III范围 1规范性引用文件 1术语和定义 1设计 2目标 2保护电位 2保护寿命 2人员资质 2现场条件 2保护电流需求 2电源设备 3辅助阳极 3辅助阳极种类 3辅助阳极的性能参数 3辅助阳极数量 3辅助阳极的型式 4辅助阳极的安装与布置 4参比电极 4电缆 4远程监控系统 5临时阴极保护 5安装与调试 5检查 5现场安装 5监督 5调试 6运行与维护 6系统运行 6维修 6维护 6检测与记录 6附录A（资料性） 阴极保护设计电流密度需求 8裸露钢结构的设计电流密度 8潮差区设计电流密度 8涂层破损系数 8附录B（规范性） 辅助阳极的接水电阻 9管状和棒状阳极接水电阻 9盘状阳极接水电阻 9板状阳极接水电阻 9附录C（资料性） 辅助阳极的型式 10管状辅助阳极 10盘状辅助阳极 10棒状辅助阳极 10板状辅助阳极 11附录D（资料性） 辅助阳极的布置方式 12张紧式（拉伸式） 12固定式 12悬吊式 13远地式 14附录E（规范性） 屏蔽层计算 15前 言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国腐蚀控制技术协会提出。本文件由中国腐蚀控制技术协会团体标准化技术委员会归口。本文件主要起草人：胡立标、尤俊华、邸泰深、骆忠江、刘磊、周开宇、李杰、刘严强、杨小芸、T/CCCTA0051—2024T/CCCTA0051—2024PAGEPAGE10海洋环境固定式钢结构的外加电流阴极保护技术规范范围规范性引用文件（包括所有的修改单适用于本文件。GB/T3108船用外加电流阴极保护系统GB/T7387船用参比电极技术条件GB/T7388船用辅助阳极技术条件GB/T7788船舶及海洋工程阳极屏涂料通用技术条件GB/T10123金属和合金的腐蚀术语术语和定义GB/T10123界定的以及下列术语和定义适用于本文件。恒电位仪potentiostatunit能自动保持被保护钢结构对电解质电位恒定的电源设备。整流器transformerrectifier一种将交流电转变为直流电的装置。注：产生的直流电可作为阴极保护系统的电源。腐蚀corrosion使金属的性能发生变化，并常可能导致金属、环境或由它们作为组成部分的技术体系的功能受到损伤的金属与环境间的物理-化学相互作用。[来源：GB/T10123—2022,3.1]referenceelectrode在测量其他电极电位时用以作为参照，具体稳定的可再现电位的电极。[来源：GB/T10123—2022,7.1.19]阴极保护cathodicprotection通过降低腐蚀电位使金属的腐蚀速率显著降低的电化学保护。[来源：GB/T10123—2022,7.4.3]保护电流密度protectioncurrentdensity将腐蚀电位维持在保护电位区中所需要的电流密度。[来源：GB/T10123—2022,7.4.9]设计目标保护电位1表1 用于海水中钢结构的阴极保护电位材料最小保护电位V最大保护电位V碳钢和低合金结构钢有氧环境-0.80-1.10厌氧环境-0.90-1.10不锈钢奥氏体不锈钢-（PREN≥40）-0.30无限制-（PREN＜40）-0.60无限制双相不锈钢-0.60避免过负的电位注：所有电位相对于银/氯化银参比电极；PREN40保护寿命人员资质阴极保护设计应由工程师完成，设计所需的现场数据由工程师收集。现场条件钢结构条件应包含：——钢结构的数量、尺寸及位置（设计图、施工图）；——材料及涂层种类和厚度；——钢结构设计寿命。环境条件应包含：——水深、潮汐水位、水温、流速、溶解氧、海水电阻率、pH值、淤泥、固体悬浮物和海洋生物；——现有的和拟采用的阴极保护系统；——附近海工设施。保护电流需求为了使整个钢结构均达到阴极保护电位标准，必须考虑钢结构各个部位的电流需求。被保护钢结构的保护电流需求按公式（1）计算。式中：

�=

��×��×��···················································(1)I——被保护钢结构需要的保护电流，单位为安培（A）；ii——（A/；ii——（m；iAA.1A.2。AA.3的规定。电源设备阴极保护电源设备宜采用整流器或恒电位仪。电源的输出电流应为钢结构计算总电流的1.251.5式中：

��=��×��+��+——（V；——A；——参见附录B；——（Ω；——（V。100VGB/T3108辅助阳极辅助阳极种类海洋环境下外加电流阴极保护系统常用的辅助阳极有三种：——镀铂铌（Pt/Nb）；——镀铂钛（Pt/Ti）；——钛基混合金属氧化物(Ti/MMO)。辅助阳极的性能参数辅助阳极的性能参数见表2，其他性能应符合GB/T7388的要求。表2 辅助阳极性能参数阳极类型消耗率g/A.y最大电流密度A/m2最大电压VPt/Nb0.004～0.0012300050Pt/Ti0.004～0.001230008Ti/MMO0.0006～0.00610008辅助阳极数量辅助阳极数量按公式（3）计算。式中：n——辅助阳极数量；I——总保护电流，单位为安培（A）。

�=�···························································(1)��——（A；辅助阳极的型式C。辅助阳极型式的选择应考虑如下因素：——被保护钢结构的型式；——辅助阳极输出电流能力；——被保护钢结构所处海域的环境条件，如风、浪、海流，海泥，水深等；——阴极保护电流分布均匀性；——系统的可靠性。辅助阳极的安装与布置（拉伸式D。1.5mGB/T7788E。辅助阳极的布置还应考虑以下因素：——减少波浪对阳极固定装置的冲击；——减少杂散电流影响；——远离节点、焊接点及复杂几何结构处；——安装方便、经济性；——辅助阳极维护的便利性；——阴极保护系统对临近钢结构的干扰影响；——不应影响其他设施的施工及安装，如海底管道、海底电缆、钻井作业等。参比电极参比电极用来检测钢结构的电位，也可以作为电源设备恒电位控制模式下的信号源。Ag/AgCl原则上每套外加电流阴极保护系统至少需要安装两支参比电极。参比电极应布置在具有代表性的区域，如靠近辅助阳极处、远离辅助阳极处、易发生腐蚀位置或欠保护位置，也可以通过仿真模拟来确定布置位置。Ag/AgCl参比电极可采用固定式或悬吊式的安装方式，安装时应避免参比电极与钢结构直接电接触。3。表3 参比电极主要技术指标参比电极类型电极电位稳定性V极化电位差V使用寿命yAg/AgCl参比电极±0.005±0.005≥15高纯锌参比电极±0.010±0.015≥15GB/T7387电缆外加电流阴极保护用的电缆的尺寸应符合以下要求：25m；2.m电缆不宜与海水直接接触，所有电缆应得到充分保护，避免任何的机械损伤。远程监控系统阴极保护远程监控的传输数据包括：——电源设备运行参数，至少应包括输出电流、输出电压、测量保护电位、报警状态等；——辅助阳极输出电流；——钢结构的保护电位；——腐蚀速率；——腐蚀环境参数，包括温度、湿度、盐度等；——被监测牺牲阳极的输出电流；——其他。阴极保护远程监测系统应具备以下信息处理功能：——实时显示所有监测数据；——电源设备运行参数，进行日回放、周回放、月回放和年回放，显示相关图形；——参比电极电位、辅助阳极和牺牲阳极输出电流，进行日回放、周回放、月回放和年回放，显示相关图形及最高、最低和平均值；——显示牺牲阳极剩余寿命；——显示钢结构实际的阴极保护电流密度。临时阴极保护安装与调试根据相关图纸、规范和流程，进行材料和设备的安装。检查现场安装安装人员应经过技术交底和培训，考核合格后才可以开展安装工作。所有的材料和设备都应按照有关图纸、规范和程序进行。电源设备和监控设备应安装在便于操作和检修的区域，设备的外壳应可靠接地。辅助阳极和参比电极应严格按照设计图纸进行安装；安装过程中，应重点注意对辅助阳极和参比电极的保护。电缆按照安装图纸进行布置和连接，所有的连接点都应保证良好的机械和导通性能。安装完成后，应检查安装质量，保证辅助阳极、参比电极与被保护钢结构的电绝缘，检查系统接线，做好安装记录，便于回查和追踪。监督阴极保护系统的安装施工必须在专业人员的监督下进行，确保安装工作按照相应的文件和图纸进行。安装过程中，任何与安装施工文件有不同的地方应进行设计变更，并在竣工图上标注清楚。调试在启动系统电源之前，核实所有施工工作已完成，所有相关结构已按设计要求和规范保持电气连接或进行隔离。初始通电时，应采用手动方式以较低的电流值运行，通电过程实时监测电位值，当达到最小保护电位后可转入自动模式。调试过程中应完成的工作内容包括：测量并记录调试期间电源设备的运行参数；测量并记录所有辅助阳极的输出电流；测量并记录所有参比电极的电位，判断是否达到规定的保护电位；对比实际测量的数据与远程监控系统的显示参数是否一致。运行与维护系统运行维修维护在外加电流阴极保护系统正常运行情况下，每星期至少记录一次被保护钢结构的电位，以及恒电位仪或整流器的运行参数。远程监测数据应与现场测量的数据一致。应定期检查远程监测系统的监测结果，确保远程监测系统正常运行。当被保护设施停机大修时，应切断直流电源，对外加电流阴极保护系统进行全面检查维护，应包括以下内容：辅助阳极和参比电极表面状况和破损情况；电缆及其保护管的破损情况；电源设备、监控设备等电气设备全面保养。检测与记录阴极保护系统记录文件应包括以下内容：阴极保护系统设计文件（包括设计计算书、阴极保护数值模拟报告等）；材料及设备制造文件（包括生产记录、现场监造、检测报告、ITP）；图纸（包括设备结构图、电器原理图、平面布置图等）；材料、设备清单；安装施工记录（包括安装时间、隐蔽工程、现场检测等）；试运行记录；系统运行数据记录；竣工文件；运行维护手册；维修记录（维修时间，维修部件、维修方式等）；质量保证文件；售后服务承诺；其他。裸露钢结构的设计电流密度

附 录 A（资料性）阴极保护设计电流密度需求裸露钢结构的设计电流密度见表A.1。表A.1裸露钢结构的设计电流密度区域保护电流密度（mA/m2）初期维持期末期浸没区110～22060～10080～130海泥区202020潮差区设计电流密度潮差区裸钢的设计电流密度在浸没区的基础上增加20%。涂层破损系数涂层破损系数见表A.2。表A.2涂层破损系数初始涂层破损系数系数范围海水浸没区1%～2%潮差区2%～5%年破损率1%～1.5%管状和棒状阳极接水电阻

附 录 B（规范性）辅助阳极的接水电阻�2���2����= ln

−1 (B.1)4��式中：4��——Ω；电解质电阻率，单位为欧姆米（Ω·m）；阳极长度，单位为米（m）；阳极半径，单位为米（m）。盘状阳极接水电阻盘状阳极的接水电阻按照式B.2计算：式中：

�=� (B.2)�2��——Ω；电解质电阻率，单位为欧姆米（Ω·m）；阳极直径，单位为米（m）。板状阳极接水电阻板状阳极的接水电阻按照式B.3计算：式中：

��

ln�������

··················································(B.3)——Ω；电解质电阻率，单位为欧姆米（Ω·m）；阳极宽度，单位为米（m）。管状辅助阳极管状辅助阳极典型示意图见图C.1。

附 录 C（资料性）1——支撑夹具2——阳极护管3——阳极主体4——电缆

图C.1管状辅助阳极典型示意图盘状辅助阳极盘状辅助阳极典型示意图见图C.2。1——法兰2——支座3——电缆4——阳极护板5——阳极主体

主视图 b)左视图图C.2盘状辅助阳极典型示意图棒状辅助阳极棒状辅助阳极典型示意图见图C.3。 主视图 b)左视图标引序号说明：1——密封舱2——电缆接头3——阳极保护管4——阳极主体5——电缆图C.3棒状辅助阳极典型示意图板状辅助阳极板状辅助阳极典型示意图见图C.4。标引序号说明：1——电缆2——电缆接头3——绝缘底座4——阳极主体图C.4板状辅助阳极典型示意图张紧式（拉伸式）

附 录 D（资料性）辅助阳极的布置方式张紧式（拉伸式）安装方式示意图见图D.1。标引序号说明：1—