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1、本节规定仅适用于风电基础结构全浸区结构(包括泥下部分)的外表面的防腐。对于结构内部浸水表面阴极保护的设计,应根据具体的环境和结构参数考虑。
2、风电基础结构的阴极保护可采用牺牲阳极法、外加电流法,或两种方法的组合。
3、阴极保护可以和涂层联合使用,以降低保护电流密度和改善电流分布状况。
8.3.2 阴极保护的设计1、风电基础结构阴极保护系统的设计,应考虑下列因素:
(1)风电基础结构的几何形状;
(2)相邻结构的情况;
(3)修理和维护的可能;
(4)风电基础结构使用年限;
(5)涂层状况。
2、设计阴极保护时,应考虑风电基础结构所在海区环境条件的下列因素:
(1)海水的化学成分;
(2)电阻率;
(3)水温范围;
(4)含氧量;
(5)流速;
(6)淡水迳流特性;
(7)污染情况;
(8)生物作用。
3、通常有三个保护电流密度最小值要求,即初始值、平均值和最终值。初始电流密度用来确定新阳极应有的电流输出量。最终电流密度是当阳极消耗至规定的利用系数时,用来确定阳极应有的电流输出量。平均电流密度用来决定阳极重量。
8.3.3 牺牲阳极保护1、牺牲阳极材料可为锌、铝和镁基合金。镁基合金仅用于需要较高的驱动电压、并且阳极易于更换的地方。
2、风电基础结构阴极保护所需的牺牲阳极总质量应不少于按下式计算所得的值:
式中:I——总的保护电流,A;
t——保护年限,yr;
Q——实际电流容量,A·h/kg;
η——利用系数(由剩余阳极材料不能再输出要求的电流时已消耗的阳极质量来确定)。各种形状的阳极材料利用系数可取为:
长条形阳极:0.90~0.95;
环形阳极:0.75~0.80;
其他形状:0.75~0.90。
3、牺牲阳极几何形状、尺寸和质量的选取,应确保阳极发生电流和使用年限达到设计要求。
4、风电基础结构阴极保护所需的牺牲阳极数量N,应不少于按下列两式计算所得值中的大者:
式中:qa——每块阳极的平均输出电流,A;
m——每块阳极的净质量,kg。
5、牺牲阳极的安装应符合下列规定:
(1)阳极与风电基础结构之间的距离应有可靠的导电连接;
(2)牺牲阳极与风电基础结构之间的距离应不小于30cm,如距离小于30cm或牺牲阳极紧贴构件安装时,阳极背面应涂装阳极屏蔽层;
(3)牺牲阳极应根据结构形状及其所需的保护电流大小,在横向和纵向上均衡布置,以确保所有需要保护的风电基础结构均达到10.3.2.3规定的保护电位;
(4)阳极、阳极铁芯及阳极支架应具有足够的强度,以承受诸如波浪、潮流等环境荷载以及风电基础结构在就位、打桩作业时的施工荷载。当阳极距离风电基础结构较远时,或者阳极质量超过200kg时,阳极支架应予以加强;
(5)阳极表面严禁涂漆和沾污。若表面沾有污物,安装之前应予以清除。
8.3.4 外加电流阴极保护(融德)1、风电基础结构的外加电流阴极保护系统一般由直流电源、辅助阳极、参比电极和测量仪表等组成。
2、外加电流阴极保护的辅助阳极材料可为铅银合金、铅银铂复合材料、高硅铸铁和镀铂钛。
3、外加电流阴极保护辅助阳极的设计应符合下列规定:
(1)辅助阳极的总质量m,应不少于按下式计算所得的值:m=jkIτ kg
式中:j——安全系数;
k——阳极消耗率,kg/A·yr;
I——总的保护电流,A;
τ——保护年限,yr。
(2)辅助阳极的数量应根据风电基础结构的形状及电流分散能力确定;
(3)辅助阳极的几何形状和尺寸的选取,应确保阳极工作电流密度不大于该阳极材料的额定值。
8.4 防腐系统的检查与维护8.4.1 涂层1、大气区的涂层应在风电基础结构年度检验时进行检查,并应根据损坏程度予以局部修补、整新或全面重新涂装。
2、飞溅区结构如采用涂层保护时,则涂层应每年检查一次,损坏部分应尽快予以修补。
3、飞溅区结构采用特种防腐系统保护时,对其保护效果至少每年要进行一次直观检查。防腐系统如有损坏,则应及时予以修复。
8.4.2 阴极保护1、阴极保护系统投入运行之后,对阴极保护的效果应进行定期检查。对于牺牲阳极保护的结构,应一年进行一次电位测量,对于外加电流保护的结构应一个月进行一次电位测量。直观检查和腐蚀挂片的周期可根据需要确定。
2、用于测量被保护结构电位的参比电极可为Ag/AgCl电极、电极或Zn电极。参比电位的准确度应定期检查。测量电位时,参比电极应尽可能靠近待测的风电基础结构。
3、阴极保护系统交付使用后,应对其运行的可靠性进行定期检查:
(1)对牺牲阳极保护系统,应检查阳极溶解状况、机械损伤情况等,这种检查应在风电基础结构特别检验时进行;
(2)对外加电流阴极保护系统、电源设备运行状况,如输出电流(包括各辅助阳极分路的电流)、电压、功率消耗等,至少应每一个月检查一次;辅助阳极、电缆和参比电极的工作状况,应在风电基础结构年度检验时进行检查。
4、阴极保护的效果达不到设计要求时,应及时采取相应的措施。