在船舶的主推進軸系中通常會有軸系接地裝置，如果碰到糾結(jié)的船東，他非要你現(xiàn)場證明接地裝置運行良好，如何證明接地裝置良好的運行，你一定得了解軸接地的工作原理，對船東有地放矢的解釋才能獲得船東的芳心。
螺旋槳連接軸系，螺旋槳的材料通常是銅，軸系的材料通常是鋼，兩種不同的金屬材料相互連接必然會產(chǎn)生電勢差，如果想知道這其中原因請參考。螺旋槳和軸通過軸承的支撐旋轉(zhuǎn)運行，實際上軸和軸承是不直接接觸的，而是通過軸承內(nèi)的油膜接觸，這就斷絕了軸和船體的連接。螺旋槳與軸的電勢差就會產(chǎn)生電流，電勢從銅流向軸系，然后又從軸系通過油膜的間斷出流到船體，這就造成了多種危害。首先是軸的腐蝕，軸系的材料鋼相對于螺旋槳的銅來說是活躍金屬，腐蝕總是從活躍的金屬開始，因此這中電勢差造成了軸系的腐蝕。第二，電流從軸承油膜內(nèi)的間斷處流動，電流會造成軸承的油膜損害，運行久了會發(fā)現(xiàn)軸承軸瓦處有細小的凹坑，會加劇軸承的磨損，造成軸系振動，軸承發(fā)熱等潛在的危害。第三，如果軸系和主機直接相連，曲軸的軸瓦也會腐蝕。同時軸瓦內(nèi)的電火花會造成曲拐箱爆炸的潛在危險。在有水潤滑的軸系中也是存在這中電化學腐蝕的，因為海水直接構(gòu)成了電解質(zhì)存在于槳和軸之間。通常認為軸的腐蝕是因為船體陽極保護的副作用，船體的到了保護，軸就會受腐蝕。因此，船舶常規(guī)主推進軸系一定要軸接地裝置。接地裝置的安裝原理如下圖所示：這套裝置的最核心和價值高的東西就是連接軸的銀環(huán)了，相信可以給女朋友打好多個戒指了。 安裝之前一定要確保軸相關(guān)部位是干凈的，使銀環(huán)緊緊貼著軸的表面。如果要證明給船東看，只需要把接地線拔下來即可，可看到軸產(chǎn)生的電壓在跳動。日常生活中會發(fā)生很多電化學現(xiàn)象，比如鋼鐵生銹現(xiàn)象，特別是金屬如果沾點水，生銹更快。這在本質(zhì)上屬于電化學反應(yīng)。
在金屬表面發(fā)生的一種化學反應(yīng)，金屬表面上形成一種微電池，也稱腐蝕電池(其電極習慣上稱陰、陽極，不叫正、負極)。陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，使陽極發(fā)生溶解，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，一般只起傳遞電子的作用。腐蝕電池的形成原因主要是由于金屬表面吸附了空氣中的水分，形成一層水膜，因而使空氣中的,,等溶解在這層水膜中，形成電解質(zhì)溶液，而浸泡在這層溶液中的金屬又總是不純的，如工業(yè)用的鋼鐵，實際上是合金，即除鐵之外，還含有石墨、滲碳體以及其它金屬和雜質(zhì)，它們大多數(shù)沒有鐵活潑。這樣形成的腐蝕電池的陽極為鐵，而陰極為雜質(zhì)，又由于鐵與雜質(zhì)緊密接觸，使得腐蝕不斷進行。而船舶航行在海水中會發(fā)生更嚴重的電化學腐蝕，因為海水有自由的離子，是天然的電解質(zhì)金屬和電解質(zhì)的反應(yīng)有陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)，兩種不同的金屬放在一起，活性較強的金屬容易失去電子，他們交換的媒介是電解質(zhì)，有自由離子的流動。當鐵在有酸性的電解質(zhì)的溶液中會失去電子，雜質(zhì)會變成正極，溶液中的氫離子吸收電子變成氫析出
而在酸性不強的環(huán)境中，會發(fā)生如下化學反應(yīng)，這是微電池的正極發(fā)生的反應(yīng)。
海水中有溶解于水中的氧氣，和鋼鐵發(fā)生氧化反應(yīng)。如果船體沒有保護，船體的鋼板就會慢慢的溶解于海水中，船舶就會很危險，因此，船體需要保護。船體保護通常是用陰極保護法，有犧牲陽極法和抑制電流法金屬和電解質(zhì)的反應(yīng)有陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)，兩種不同的金屬放在一起，活性較強的金屬容易失去電子，他們交換的媒介是電解質(zhì)，有自由離子的流動。陰極保護是利用向船體提供電子防止船體的電子流失而氧化腐蝕。電流的流動定義為從正極流向負極，由于電流的流動方向定義為和電子流動的方向相反，當電流從海水流向船體時，船體是被保護的，如果電流是從船體流向海水，則船體時加速腐蝕的。當兩種不同的金屬連接在一起浸沒在海水中是，兩塊金屬之間會產(chǎn)生電勢差，就會有一股電流從活躍的金屬流向相對不活躍的金屬，即從陽極流向陰極，這就是電化學原理，陽極首腐蝕，陰極保持穩(wěn)定。當船舶殼體某處的噴漆損壞，不同的金屬結(jié)合在一起，海水在不同區(qū)域的流速差異也會增加這種電勢差，就會發(fā)生電化學腐蝕。陰極防護的原理死對腐蝕電流施加外部反向電流，這可以通過犧牲陽極，或者施加抑制電流都可實現(xiàn)，如果船體要得到足夠的保護，船體相對于海水的電勢必須降到一定的負值。保護船體的電流和實時的環(huán)境有關(guān)，這跟船體的噴漆狀況，海水的鹽度，溫度幾流速等有關(guān)。1. 如果船體油漆狀況非常的好，所需電流大概32mA/m22. 對于沒有油漆保護的船體，所需的電流大概110mA/m2對于是否知道船體收到了足夠的保護，就需要測量船體相對于參考電極的電勢，船體需要有750到850mV的負壓，如果低于750mV,船體有加快腐蝕的風險，如果高于850mV，有可能會損壞油漆涂層。為保護舵葉和減搖鰭，最好是用電纜把他們和船體相連接。上圖是犧牲陽極保護系統(tǒng)，鋅塊和船體連接在一起，鋅塊是陽極，船體時陰極，鋅塊相比較于船體更易于腐蝕，當鋅塊周圍的船體開始腐蝕時，鋅塊的電子就供應(yīng)給船體，這樣船體得到了保護，而鋅塊就被腐蝕了。船體收到油漆的保護，只會在油漆損壞剝落的地方開始腐蝕，特別是會在焊接的地方有氣孔大的部分，有小凹坑的地方最先受到腐蝕。
除了犧牲陽極保護外，船上還會用抑制電流的方法來保護船體。該方法也需要陽極，但不在犧牲陽極。而是把電流送相陽極來保護周圍的船體，陽極有了電流的供給，電子不會流失，陽極也就得到了保護，不必在犧牲。該系統(tǒng)的控制是被自動監(jiān)控所需要的陽極電流，不同的環(huán)境狀況需要不同的電流，這和海水的溫度，航速，鹽度，涂層等狀況有關(guān)。一般來說，油漆很好的船體需求電流在10-40mA/m2沒油漆的需求電流在100—150mA/m2,狀況良好的船整個船體要20A,最大的輸出要整定在600A,8V左右。當有水鬼需要在水下船體工作時，應(yīng)當停止該系的工作以防誤傷。簡要：詳細介紹船體電化學腐蝕原理，陰極保護方法，并結(jié)合實際應(yīng)用詳細闡述外加電流的陰極保護的工作原理與衡量標準。之前所見到的大部分資料沒有透徹地介紹該系統(tǒng)，讀完之后仍然模模糊糊。于是，自己結(jié)合某船實際應(yīng)用，做了如下整理，并試圖解釋清楚，該系統(tǒng)工作時電流究竟是什么流向？如何構(gòu)成的回路？這可能是目前網(wǎng)上關(guān)于陰極保護最詳細的梳理。電化學腐蝕原理
鐵制成的船體接觸海水時會產(chǎn)生電位，發(fā)生電腐蝕現(xiàn)象。所以，為了盡量減少船體與海水接觸，采用防銹蝕的油漆隔離船體和海水。但是船尾軸系，推進器或者因為船體損傷導(dǎo)致的與海水接觸是無法完全避免的。所以接觸到海水的一部分船體會發(fā)生電化學腐蝕，根據(jù)電解情況的不同，腐蝕程度不同。當兩種金屬或含雜質(zhì)的金屬被置于電解液中，金屬活動性強容易失去電子，被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽極，從而帶正電荷（生成金屬氧化物，所謂被腐蝕），使電勢升高，可以作為正極（正極是針對外部電解質(zhì)中游離電荷而言，正極吸引負電荷，而正電荷則流向負極，可以被認為是電流的方向）。金屬活動性弱者得電子，被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，為陰極（該電極積累金屬），電勢降低，成為負極，吸引正電荷聚集。陰極保護則使上述過程逆轉(zhuǎn)，根據(jù)提供陰極電流的方式不同，陰極保護又分為犧牲陽極法和外加電流法兩種，前者是將一種電位更負的金屬（如鎂、鋁、鋅等。注：金屬活動性更強，更活躍，更易失電子）與被保護的金屬結(jié)構(gòu)物電性連接，通過電負性金屬或合金的不斷溶解消耗，向被保護物提供保護電流，使金屬結(jié)構(gòu)物獲得保護。后者是將外部交流電轉(zhuǎn)變成低壓直流電，對被保護的金屬表面施加一定的直流電流，使其產(chǎn)生陰極極化，當金屬的電位負于某一電位值時，腐蝕的陽極溶解過程就會得到有效抑制。犧牲陽極陰極保護法一般用鋅塊合金，布置沒有具體要求，只要沿著舭龍骨流線平均分布，具體數(shù)量則要根據(jù)船只鋼材數(shù)量（面積）進行計算后得出。也可用鋁合金的，效果更好，但在機艙及貨油艙等區(qū)域禁止使用（因電位差過高存在引發(fā)火星的可能性）。一般設(shè)計使用壽命2-3年，采用焊接或鉚接方式固定于船體外殼之上，鉚接的話到了使用后期可以方便更換，并且有各種型號可選。其中雙層底和雙壁艙室內(nèi)部區(qū)域（bottom; double hull inner area）也應(yīng)當設(shè)有犧牲陽極保護裝置。外加電流的陰極保護ICCP (IMPRESSED CURRENT CATHODIC PROTECTION):將上述電化學腐蝕過程逆轉(zhuǎn)：發(fā)生還原反應(yīng)為陰極，是故直接連接直流電源的負極，由電源輸送電子到該區(qū)域，從而形成較低的電勢。船舶陰極保護系統(tǒng)中，以船體作為陰極，利用恒電位儀維持船體處于較低的電位。船舶外加電流陰極保護系統(tǒng)由以下幾部分組成：①直流電源，②輔助陽極，③參比電極。此外，為使陽極輸出的保護電流更均勻，避免陽極附近結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生過保護，有時在陽極周圍還須涂刷陽極屏蔽層。在外加電流陰極保護系統(tǒng)中，根據(jù)保護面積可以計算出需要提供電流的大小，于是需要有一個穩(wěn)定的直流電源，以提供保護電流。目前，廣泛使用的有整流器和恒電位儀兩種。一般，當被保護的結(jié)構(gòu)物所處的工況條件（如浸水面積、水質(zhì)等）基本不變或變化很小時，可以采用手動控制的整流器；但當結(jié)構(gòu)物所處的工況條件經(jīng)常變化時，則應(yīng)采用自動控制的恒電位儀，以使結(jié)構(gòu)物電位總處在最佳保護范圍內(nèi)。在工程中廣泛使用的恒電位儀主要有三類：可控硅恒電位儀、磁飽和恒電位儀和晶體管恒電位儀。可控硅恒電位儀功率較大、體積較小，但過載能力不強。磁飽和恒電位儀緊固耐用，過載能力強，但體積比較大，加工工藝也比較復(fù)雜。晶體管恒電位儀輸出平穩(wěn)、無噪聲、控制精度較高，但線路較復(fù)雜。輔助陽極的作用是將直流電源輸出的直流電流由介質(zhì)傳遞到被保護的金屬結(jié)構(gòu)上?？勺鬏o助陽極的材料有很多，如廢鋼鐵、石墨、鉛銀合金、高硅鑄鐵、鍍鉑鈦、包鉑鈮以及混合金屬氧化物電極等。這些材料各有其特點，適用于不同的場合。參比電極的作用有兩個：一方面用于測量被保護結(jié)構(gòu)物的電位，監(jiān)測保護效果；另一方面，為自動控制的恒電位儀提供控制信號，以調(diào)節(jié)輸出電流，使結(jié)構(gòu)物總處于良好的保護狀態(tài)。在工程中，常用的參比電極有銅/飽和硫酸銅、銀/鹵化銀及鋅參比電極等，這些參比電極各具特點，適用于不同的場合。由上圖可知，不同的材料作為參比電極，電勢值是不同的。在實際項目中，通常選用鋅來做參比電極。那么外加電流的陰極保護正常工作時電路是怎樣的呢？以往的文章常常對這一部分未做描述。其實電路非常簡單：電流從電源正極流出，至輔助陽極，然后經(jīng)過海水中的正離子抵達有破損的船體，從船體經(jīng)過電纜流回電源負極。以某船陰極保護系統(tǒng)接線圖為例，可以看到，連接輔助陽極和參比電極分別各用一根電纜SPYCY 95和SPYCY 2.5，并最終與系統(tǒng)陰極（接地）構(gòu)成大回路。于是，參比電極的原理就較為容易理解了，該項目以純鋅作為參比電極，也就意味著假設(shè)船體為鋅，且暴露在電解質(zhì)海水之中，活動性較強，故為陽極，可以測得它與船體（陰極）之間的電勢差。該電勢差作為所加電流的控制量。做一個理想化的假設(shè)，即假設(shè)船體涂層完整，沒有一處破損。這就意味著，一塊純鋅置于電解液中，它無法發(fā)生電解腐蝕。此時的電勢差為0mV。于是，也就不需要外加電流接到船體上。然而，船體總有與海水直接接觸的部分，可以作為參比電極的陰極。因此可以測量出有電勢差，該電勢差會隨著船體裸露出來的面積而提高。目前設(shè)定報警值為400mV，意味著“under protection”，保護電流過低。而隨著加在船體上的電流增大，也就是電源輸出負載增加，參比電極的電勢差會降低，一般過保護報警值設(shè)定為-50mV。參比電極與船體之間的電勢差受諸多因素影響，如海水鹽度、船速、溫度、洋流等。在通電之前，需先測量輔助電極開路電勢及參比電極開路電勢，輔助陽極開路電勢應(yīng)該在800mV以上，參比電極的開路電勢應(yīng)該與手動模式下負載為0%即輸出電流為0A時相同。并可以通過手動模式下，修改負載檢查輸出電流、電壓，尤其檢查參比電極電勢是否隨著輸出電流的增加而下降。所以，手動模式下的報警不必在意。陰極保護和涂覆層的聯(lián)合應(yīng)用，可以使船舶獲得最經(jīng)濟和有效的保護。良好的涂覆層可以保護船體99%以上的外表面不受腐蝕。按照上述原理，如果船體能夠做到完全電絕緣隔離，金屬在電介質(zhì)中的腐蝕電池的形成將受到抑制，腐蝕電流將無法產(chǎn)生，從而防止金屬的腐蝕。然而，完全理想的涂覆層是不存在的，由于施工過程中的運輸、安裝及補口，熱應(yīng)力及船體扭曲應(yīng)力、涂層的老化及涂層微小針孔的存在，船體的外涂層總會存在一些缺陷，而這些缺陷最終將導(dǎo)致金屬的局部腐蝕產(chǎn)生。陰極保護技術(shù)和涂層聯(lián)合應(yīng)用則可以有效解決這一問題。一方面陰極保護可有效地防止涂層破損處產(chǎn)生的腐蝕，延長涂層使用壽命。陰極保護的費用通常只占被船體造價的1%～5%，而船舶船體的使用壽命則可因此而成倍甚至幾十倍地延長，因此，這項技術(shù)得到人們的普遍認可，并已在船舶、港工設(shè)施、海洋工程、石化、電力、市政等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，前景十分廣闊。
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