船体为什么要锌块保护

英雄需要美女，船体需要锌块。...



日常生活中会发生很多电化学现象，比如钢铁生锈现象，特别是金属如果沾点水，生锈更快。



这在本质上属于电化学反应。

在金属表面发生的一种化学反应，金属表面上形成一种微电池，也称腐蚀电池(其电极习惯上称阴、阳极，不叫正、负极)。阳极上发生氧化反应，使阳极发生溶解，阴极上发生还原反应，一般只起传递电子的作用。

腐蚀电池的形成原因主要是由于金属表面吸附了空气中的水分，形成一层水膜，因而使空气中的
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等溶解在这层水膜中，形成电解质溶液，而浸泡在这层溶液中的金属又总是不纯的，如工业用的钢铁，实际上是合金，即除铁之外，还含有石墨、渗碳体以及其它金属和杂质，它们大多数没有铁活泼。这样形成的腐蚀电池的阳极为铁，而阴极为杂质，又由于铁与杂质紧密接触，使得腐蚀不断进行。

而船舶航行在海水中会发生更严重的电化学腐蚀，因为海水有自由的离子，是天然的电解质金属和电解质的反应有阴极反应和阳极反应，两种不同的金属放在一起，活性较强的金属容易失去电子，他们交换的媒介是电解质，有自由离子的流动。

当铁在有酸性的电解质的溶液中会失去电子，



杂质会变成正极，溶液中的氢离子吸收电子变成氢析出



整个电化学反应方程式为



这个腐蚀过程因为有氢气析出而称为析氢腐蚀。

而在酸性不强的环境中，会发生如下化学反应，这是微电池的正极发生的反应







微电池的负极发生如下反应



总的化学反应方程式为



这个腐蚀的过程因为吸收氧气又称为吸氧腐蚀。

船体在海水中的反应如下图所示



海水中有溶解于水中的氧气，和钢铁发生氧化反应。如果船体没有保护，船体的钢板就会慢慢的溶解于海水中，船舶就会很危险，因此，船体需要保护。

船体保护通常是用阴极保护法，有牺牲阳极法和抑制电流法

金属和电解质的反应有阴极反应和阳极反应，两种不同的金属放在一起，活性较强的金属容易失去电子，他们交换的媒介是电解质，有自由离子的流动。

阴极保护是利用向船体提供电子防止船体的电子流失而氧化腐蚀。电流的流动定义为从正极流向负极，由于电流的流动方向定义为和电子流动的方向相反，当电流从海水流向船体时，船体是被保护的，如果电流是从船体流向海水，则船体时加速腐蚀的。

当两种不同的金属连接在一起浸没在海水中是，两块金属之间会产生电势差，就会有一股电流从活跃的金属流向相对不活跃的金属，即从阳极流向阴极，这就是电化学原理，阳极首腐蚀，阴极保持稳定。具体发现的原理请见文章《电压的发现》



当船舶壳体某处的喷漆损坏，不同的金属结合在一起，海水在不同区域的流速差异也会增加这种电势差，就会发生电化学腐蚀。

阴极防护的原理死对腐蚀电流施加外部反向电流，这可以通过牺牲阳极，或者施加抑制电流都可实现，如果船体要得到足够的保护，船体相对于海水的电势必须降到一定的负值。保护船体的电流和实时的环境有关，这跟船体的喷漆状况，海水的盐度，温度几流速等有关。

对于保护电流，有如下的要求

1.  如果船体油漆状况非常的好，所需电流大概32mA/m2

2.  对于没有油漆保护的船体，所需的电流大概110mA/m2

3.  对于螺旋桨的保护，大概需要540mA/m2

对于是否知道船体收到了足够的保护，就需要测量船体相对于参考电极的电势，船体需要有750到850mV的负压，如果低于750mV,船体有加快腐蚀的风险，如果高于850mV，有可能会损坏油漆涂层。为保护舵叶和减摇鳍，最好是用电缆把他们和船体相连接。

牺牲阳极保护



上图是牺牲阳极保护系统，锌块和船体连接在一起，锌块是阳极，船体时阴极，锌块相比较于船体更易于腐蚀，当锌块周围的船体开始腐蚀时，锌块的电子就供应给船体，这样船体得到了保护，而锌块就被腐蚀了。



船体收到油漆的保护，只会在油漆损坏剥落的地方开始腐蚀，特别是会在焊接的地方有气孔大的部分，有小凹坑的地方最先受到腐蚀。



抑制电流保护系统

除了牺牲阳极保护外，船上还会用抑制电流的方法来保护船体。



该方法也需要阳极，但不在牺牲阳极。而是把电流送相阳极来保护周围的船体，阳极有了电流的供给，电子不会流失，阳极也就得到了保护，不必在牺牲。

该系统的控制是被自动监控所需要的阳极电流，不同的环境状况需要不同的电流，这和海水的温度，航速，盐度，涂层等状况有关。一般来说，油漆很好的船体需求电流在10-40mA/m2

没油漆的需求电流在100—150mA/m2,状况良好的船整个船体要20A,最大的输出要整定在600A,8V左右。



当有水鬼需要在水下船体工作时，应当停止该系的工作以防误伤。



最后来欣赏几幅船舶的防腐锌块图吧



某船水舱的锌块。



舵桨上的防腐锌块



船体上的防腐锌块



船体锌块

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