17.3.2.1 陽(yáng)極的大小和數量

  由式(6-7)可得出所需要的陽(yáng)極質(zhì)量(見(jiàn)參考文獻[1]中的數據)。當J-15

mA·m-2，總的表面積為S、2年的使用期時(shí)，所需要的陽(yáng)極質(zhì)量(m)為:

              mzn/kg=0.337*s/m平方     (17-3a)

              mal/kg=0.12*s/m平方      (17-3b)

  由于這兩種犧牲陽(yáng)極的單位體積的電流量大致相等，所以可以認為它們的尺寸相同。在水下部位幾乎專(zhuān)門(mén)采用扁平細長(cháng)的陽(yáng)極或者成組的陽(yáng)極，這些鑄造陽(yáng)極安裝在船體鋼、鋁或不銹鋼結構支架上。在船龍骨或船體側面所謂的加強板上的支架焊接非常方便，它們與支架尺寸很合適，這樣，當更換陽(yáng)時(shí)，船的板壁不會(huì )受到傷害，德國海軍規定采用這種固定方式[1]。當今，鎂陽(yáng)極只用在艦船內部保護，因為它有較高的驅動(dòng)電壓、較低的電流效率和嚴重的自腐蝕問(wèn)題。與海洋構筑物的保護(見(jiàn)第16章)不同，鋅陽(yáng)極在艦船陰極保護中維持其獨有的重要地位。在實(shí)驗中和艦船在最高18節(海里/小時(shí))的速度下航行時(shí)，沒(méi)有明顯增加令人擔心的運動(dòng)阻力問(wèn)題。20mm厚的陽(yáng)極沒(méi)有什么缺點(diǎn)，甚至可以用在快艇上。

  通過(guò)合理布置陽(yáng)極，可以實(shí)施完全的或局部的(船頭和船尾)陰極保護，這樣可以在有關(guān)部位維持理想的電流分布。根據犧牲陽(yáng)極的尺寸和電流輸出，其輸出的最大電流量取決于電導率。根據驅動(dòng)電壓和接地電阻從式(6-12)計算出的最大電流在實(shí)際工作陽(yáng)極上會(huì )有所減小，因為有膜形成并有極化電阻影響，它們取決于陽(yáng)極材料、電解質(zhì)和時(shí)間等(即運行條件)。因此可以理解，由于這些變化，制造廠(chǎng)所說(shuō)的特定陽(yáng)極材料的最大電流實(shí)際上是達不到的。在設計時(shí)，重要的是不僅考慮到總的電流量，而且考慮到必要的電流密度和要達到的保護范圍。使用初期，覆蓋層有很高的電阻，損壞也很少，所以，按照式(24-111)，保護范圍會(huì )很大，保護電流需要量會(huì )很低。但在使用中，覆蓋層電阻會(huì )減小，所以不僅會(huì )增加保護電流需要量，而且會(huì )減小所保護的范圍。特別要關(guān)注這樣的事實(shí)，按照式(2-45)，即導電率的減小(如在港口)，也會(huì )限制保護范圍。假如保護電位范圍暫時(shí)沒(méi)有達到所要保護的全部表面，仍然沒(méi)有特別大的腐蝕危險，因為犧牲陽(yáng)極陰極保護通常對新的宏觀(guān)腐蝕電池的活動(dòng)有促進(jìn)作用。圖2-9所示說(shuō)明了腐蝕速率與電位之間的關(guān)系。

  根據電流需要量以及陽(yáng)極的最大電流輸出1x，可以用式(17-2)計算出所需要的陽(yáng)極數量 。第 17.3.2.2節詳細說(shuō)明了陽(yáng)極的布置。犧牲陽(yáng)極保護系統通常按 2~4年保護期限設計，這段時(shí)間過(guò)后，應當最多消耗掉陽(yáng)極的80%:陰極保護手冊

        WJsiSniImax=JsiS;和n=max式中，”;是在第之個(gè)表面積區域的陽(yáng)極數量。 (17-4)

  以水線(xiàn)以下部位面積等于 4500m?的鋼質(zhì)船為例，當J-15mA·m-2時(shí)，電流需要量是67.5A。按照式(17-3a)，需要1517kg鋅才能滿(mǎn)足2年的使用期，這意味著(zhù)需要96支鋅陽(yáng)極，每支重15.7kg(毛重16.8kg)，這樣的陽(yáng)極的電流輸出為0.92A。

  因此，總的電流量達到88A，這包括了所需要的保護電流密度。另一方面，如果選擇每支重25.9kg的大號鋅陽(yáng)極，電流輸出為1.2A，這樣一共需要58支大號鋅陽(yáng)極就能提供所必要的保護電流。如果使用期為4年，鋅陽(yáng)極用量翻一番，需要3033kg。在此可以采用成組陽(yáng)極，例如，每支陽(yáng)極重18kg，2支陽(yáng)極為一組，共要82組;每組陽(yáng)極的電流輸出是1.3A，總的電流輸出達到107A。根據實(shí)際可行的使用條件，也可以采用三支陽(yáng)極一組的陽(yáng)極，一共需要54組，也能夠達到這樣的輸出電流量。

  如果船上配裝鋁陽(yáng)極，要滿(mǎn)足2年的使用期，按照式(17-3b)，需要540kg鋁陽(yáng)極也就是說(shuō)，要用96支大小和鋅陽(yáng)極相同的鋁陽(yáng)極，每支鋁陽(yáng)極重6.2kg(毛重7.3kg);總質(zhì)量為595kg，其有足夠備用量。這些陽(yáng)極的電流輸出實(shí)際上與鋅相同，因此，如果用鋁，就有更大的備用量。對于4年的使用期，需要1080kg鋁陽(yáng)極，如果每支鋁陽(yáng)極重7.3kg，每?jì)芍ш?yáng)極一組，82組鋁陽(yáng)極總質(zhì)量是1197kg。由于還有106A的足夠備用量在這種情況下，如果使用三支一組的鋁陽(yáng)極，還能節省一些陽(yáng)極。

  對于鋁合金艦船，只需要計算出鋼質(zhì)船所需陽(yáng)極質(zhì)量的10%，陽(yáng)極支架也必須是鋁合金的，以便進(jìn)行焊接并防止發(fā)生雙金屬腐蝕。