在犧牲陽極法陰極保護中,確定犧牲陽極的數量和布置位置需要綜合考慮多個因素,以下是具體方法:
確定犧牲陽極數量·計算保護電流需求:首先要明確被保護金屬的表面積A(單位:平方米)。然后依據被保護金屬所處的環(huán)境和材質,通過相關標準或實驗數據獲取對應的保護電流密度I(單位:㎡)。保護電流需求需求(單位:A)的計算公式為需求。也可根據經驗數據估算,如普通土壤環(huán)境中的埋地鋼質管道,保護電流密度平均值取100mA/m2,若管道表面積為100m2,則保護電流需求約為10A。
·計算陽極輸出電流:不同類型的犧牲陽極,其理論輸出電流可根據自身電化學性能參數計算。以鎂合金犧牲陽極為例,有相應的計算公式。并且一般認為鎂合金犧牲陽極的實際輸出電流約為理論輸出電流的70%?80%2。
·考慮陽極消耗和備用量:根據犧牲陽極的消耗率(單位:?年)計算在設計使用壽命內每個犧牲陽極的消耗量,再依據單個犧牲陽極的質量確定所需總數。同時,通常設置10%?20%的備用陽極。
·得出陽極數量:用保護電流需求除以單支陽極的實際輸出電流,得到所需犧牲陽極的初步數量。再結合備用陽極的比例要求,終確定犧牲陽極的數量。例如,儲罐內壁犧牲陽極設計中,根據罐內浸水面積計算保護面積S,選定保護電流密度Ia計算保護電流I=S×Ia,確定保護年限后,根據陽極使用壽命公式T=0.85W/ωI計算所需陽極總量,再根據陽極單支數量Ia,通過公式N=f×IA/Ia計算陽極支數,其中f為備用系數,取2?3倍。
確定犧牲陽極布置位置·距離被保護對象:犧牲陽極應安裝在距離被保護金屬結構一定距離處,通常距離在0.3米至7米之間。對于埋地管道,陽極坑一般挖設在管道兩側或周圍,水平距離管道外壁1至3米,小不宜小于0.5米,以確保整個被保護對象都能得到有效保護。
·埋設深度:陽極的埋設深度應大于1米,且不低于被保護對象的深度。在地下水位低于3米的干燥地帶,陽極埋設深度應適當加深;在寒冷地區(qū),陽極必須埋設在冰凍線以下;在河流中,陽極應埋設在河床的部位,以防洪水沖刷和挖沙清淤時被損壞。
·分布均勻性:陽極應均勻分布,以保證保護電流能夠均勻覆蓋整個被保護對象。例如在管道上,可采用單支或集中成組兩種分布方式,同一組陽極宜采用同一批號或開路電位相近的,成組埋設時,陽極間距以2至3米為宜。
·特殊位置考慮:在一些特殊部位,如定向鉆的穿越出入土點,當犧牲陽極保護半徑不夠時,可增加陽極數量或增大陽極規(guī)格;對儲罐底板外側進行陰極保護時,盡量使陽極靠近儲罐底板中心位置;對于有防滲膜的儲罐,陽極要安裝在防滲膜內部;船舶的犧牲陽極則需根據船體結構特點,均勻對稱地布置在舭龍骨和舭龍骨前后的流線上,螺旋槳和舵所需的犧牲陽極應均勻布置在尾部船殼板及舵上。
·避免干擾:布置陽極時,要注意陽極與管道之間不應有金屬構筑物,避免電流分布不均或出現雜散電流干擾。
