金屬和合金的腐蝕 海上風(fēng)能結(jié)構(gòu)的陰極保護(hù) 征求意見(jiàn)稿

GB/TXXXXX—XXXX/ISO海上風(fēng)能結(jié)構(gòu)的陰極保護(hù)本文件規(guī)定了海上風(fēng)電場(chǎng)結(jié)構(gòu)外部和內(nèi)部陰極保護(hù)的要求。適用于與海水或海底環(huán)境接觸的結(jié)構(gòu)及附屬物。本文件涉及：——新型鋼結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施；——評(píng)估現(xiàn)有陰極保護(hù)系統(tǒng)的剩余壽命；——設(shè)計(jì)和實(shí)施改造陰極保護(hù)系統(tǒng)，以提高保護(hù)水平或延長(zhǎng)保護(hù)壽命；——對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上安裝的陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行檢查和性能監(jiān)測(cè)；——鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的陰極保護(hù)指南。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T4208外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼GB/T4208—2017，IEC60529:2013，IDT）GB/T8923.1涂覆涂料前鋼材表面處理表面清潔度的目視評(píng)定第1部分：未涂覆過(guò)的鋼材表面和全面清除原有涂層后的鋼材表面的銹蝕等級(jí)和處理等級(jí)（GB/T8923.1—2011，ISO8501-1:2007，IDT）GB/T27025檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求（GB/T27025—2019，ISO/IEC17025:2017，IDT）GB/T31316海水陰極保護(hù)總則（GB/T31316—2014，ISO12473:2006，IDT）GB/T33629風(fēng)力發(fā)電機(jī)組雷電保護(hù)（GB/T33629—2017，IEC61400-24:2010，IDT）GB/T39154金屬和合金的腐蝕混凝土用鋼筋的陰極保護(hù)（GB/T39154—2020，ISO12696:2016，IDT）IEC61000-1-2電磁兼容性（EMC）第1-2部分：總則實(shí)現(xiàn)電氣和電子系統(tǒng)（包括與電磁現(xiàn)象有關(guān)的設(shè)備）功能安全的方法（Electromagneticcompatibility(EMC)—Part1-2:General—Methodologyfortheachievementoffunctionalsafetyofelectricalandelectronicsystemsincludingequipmentwithregardtoelectromagneticphenomena）EN12496用于海水和鹽漬泥土中陰極保護(hù)的犧牲陽(yáng)極（Galvanicanodesforcathodicprotectioninseawaterandsalinemud）EN60529外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼Degreesofprotectionprovidedbyenclosures(IPCode)）3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。GB/TXXXXX—XXXX/ISO3.1大氣區(qū)atmosphericzone區(qū)域位于飛濺區(qū)上方。3.2海泥區(qū)buriedzone位于海底或預(yù)期沖刷水位以下的區(qū)域，以較低者為準(zhǔn)。3.3陰極保護(hù)設(shè)計(jì)壽命CPdesignlife陰極保護(hù)設(shè)計(jì)用于保護(hù)結(jié)構(gòu)的時(shí)間。3.4加強(qiáng)板doublerplate焊接在構(gòu)件上的鋼板，用于局部加固或隔離下一步的焊接工作。3.5電解質(zhì)electrolyte電流通過(guò)離子傳輸?shù)慕橘|(zhì)，在本文件中指海水或海泥。3.6常濕區(qū)frequentlywettedzoneFWZ水位，WL(t)，加上有效波高，Hmo3.7干舷高度f(wàn)reeboardlevel浮動(dòng)結(jié)構(gòu)的水位3.8最高天文潮highestastronomicaltideGB/TXXXXX—XXXX/ISOHAT最高天文潮位3.9聯(lián)合陰極保護(hù)系統(tǒng)hybridcathodicprotectionsystem外加電流和犧牲陽(yáng)極組成的系統(tǒng)。3.10檢查inspection檢查設(shè)備以確定其持續(xù)運(yùn)行性能，無(wú)論是定期還是簡(jiǎn)單操作進(jìn)行。3.11IR誤差I(lǐng)Rerror由保護(hù)電流或流經(jīng)電阻環(huán)境的其他電流引起鋼的電位測(cè)量誤差。3.12導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)jacketstructure多腿網(wǎng)格支撐結(jié)構(gòu)3.13J型管J-tube設(shè)計(jì)并安裝在結(jié)構(gòu)上的彎管導(dǎo)管，用于支撐和引導(dǎo)電纜。3.14最低天文潮lowestastronomicaltide最低天文潮位3.15海洋沉積物marinesediments由各種密度的水飽和固體物質(zhì)組成的海底頂層3.16海洋氣象數(shù)據(jù)metoceandataGB/TXXXXX—XXXX/ISO氣象和海洋數(shù)據(jù)，通常按小時(shí)統(tǒng)計(jì)3.17監(jiān)測(cè)monitoring在固定地點(diǎn)連續(xù)或間斷監(jiān)測(cè)，以確定陰極保護(hù)系統(tǒng)的性能及相關(guān)參數(shù)。3.18單樁monopile打入或鉆入海床以支撐過(guò)渡件或塔筒的基礎(chǔ)元件。3.19過(guò)度極化over-polarization結(jié)構(gòu)電位比陰極保護(hù)所需的電位更負(fù)的現(xiàn)象。3.20業(yè)主owner結(jié)構(gòu)所有者、開(kāi)發(fā)商或運(yùn)營(yíng)商，所有或任何一方可能對(duì)與腐蝕防護(hù)相關(guān)的事宜負(fù)有責(zé)任。3.21一級(jí)鋼primarysteel主要承載元件（單樁、導(dǎo)管架、船體和其他鋼結(jié)構(gòu)）。3.22復(fù)極化re-polarization鋼去極化后再次發(fā)生極化的現(xiàn)象。3.23陰極保護(hù)改造retrofitcathodicprotection向現(xiàn)有結(jié)構(gòu)增加完整或部分陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備，用來(lái)修復(fù)系統(tǒng)性能缺陷或延長(zhǎng)系統(tǒng)使用壽命。3.24含鹽度salinity溶解在海水中的無(wú)機(jī)鹽的量。3.32GB/TXXXXX—XXXX/ISO3.25沖刷scour由海流、波浪或破壞海底結(jié)構(gòu)因素引起的海底土壤的自然流動(dòng)狀態(tài)。3.26海底seabed海水與海泥區(qū)（3.2）固體之間的界面，包括海洋沉積物（3.15）。3.27二級(jí)鋼secondarysteel非一級(jí)鋼材，一般用于通道（船平臺(tái)、梯子、甲板和設(shè)備支架）。3.28淺水區(qū)shallowwater表面波動(dòng)明顯受底部地形影響的水深。3.29有效波高significantwaveheightHmo開(kāi)放海域第三大波浪的平均水位。3.30浪濺區(qū)splashzone由于波浪和潮汐變化而經(jīng)常受潮的支撐結(jié)構(gòu)的外部區(qū)域。IEC61400-3-1[13]中給出了更詳細(xì)的浪濺區(qū)定義。在本文件中，常濕區(qū)應(yīng)包含陰極保護(hù)需求的上限。3.31結(jié)構(gòu)使用壽命structureservicelife風(fēng)電場(chǎng)結(jié)構(gòu)的預(yù)期壽命。GB/TXXXXX—XXXX/ISO吸力筒suctionbucket吸入海底的基礎(chǔ)元件。3.33檢查surveying使用規(guī)定的程序進(jìn)行檢查的過(guò)程。注：在本文件中，檢查還用于描述陰極保護(hù)測(cè)量的過(guò)程，不使用固定和數(shù)據(jù)記錄的傳3.34潮汐帶tidalzone位于LAT和HAT之間的區(qū)域。3.35過(guò)渡件transitionpiece單樁和塔筒之間的中間結(jié)構(gòu)。3.36波峰和波谷wavecrestandtrough由于波浪作用，靜水位以上的海水高度和以下的海水深度。a）潮汐b）潮汐+風(fēng)暴潮=靜水位c）疊加在水位上的波浪剖面圖1水深、潮汐和風(fēng)暴潮，見(jiàn)ISO19901-1[10]）；GB/TXXXXX—XXXX/ISO）；）；海底——潮汐水位——涌浪或涌浪+水位4符號(hào)和縮寫(xiě)4.1符號(hào)A面積，m2C陽(yáng)極橫截面周長(zhǎng)，mc涂層老化，%ΔU驅(qū)動(dòng)電位，Vfc涂層破壞系數(shù)I電流，AI陽(yáng)極(初期)單支陽(yáng)極初期發(fā)生電流，AI陽(yáng)極(末期)單支陽(yáng)極末期發(fā)生電流，AI最大陰極保護(hù)區(qū)域的最大保護(hù)電流需求，AI總(初期)結(jié)構(gòu)初期所需的總電流，AI總(末期)結(jié)構(gòu)末期所需的總電流，AJ電流密度，A/m2L陽(yáng)極體長(zhǎng)度，mL初期陽(yáng)極初期長(zhǎng)度，mL末期陽(yáng)極末期（或壽命結(jié)束）長(zhǎng)度，mGB/TXXXXX—XXXX/ISON陽(yáng)極數(shù)量Q考慮環(huán)境因素的陽(yáng)極合金實(shí)際電化學(xué)容量，Ah/kg電解質(zhì)的電阻率，Ω·m。在本文件中，可以是電解質(zhì)（海洋或ρ或?qū)w材料的電阻率Ra陽(yáng)極對(duì)遠(yuǎn)端接地電阻，Ω。在本文件中，遠(yuǎn)端位于海水或海底r陽(yáng)極半徑，米R(shí)回路電阻，ΩS陽(yáng)極長(zhǎng)度和寬度的算術(shù)平均值，mT溫度，°CT陽(yáng)極陽(yáng)極的有效壽命，年T設(shè)計(jì)所需設(shè)計(jì)壽命，年U流速（米/秒）u陰極保護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算的利用系數(shù)V初期陽(yáng)極合金初期凈體積（不含鐵芯），m3V鐵芯陽(yáng)極體內(nèi)鐵芯的體積，m3V末期陽(yáng)極合金的末期（或壽命結(jié)束）凈體積，m3V總陽(yáng)極體的總體積，包括陽(yáng)極體內(nèi)的鐵芯部分，m3m陽(yáng)極單支犧牲陽(yáng)極的凈質(zhì)量，kgm總犧牲陽(yáng)極的最小總凈質(zhì)量，kg4.2縮寫(xiě)ABS海底以下區(qū)域AC交流電BEM邊界元法CA腐蝕裕量CP陰極保護(hù)CPdesignlife陰極保護(hù)設(shè)計(jì)壽命GB/TXXXXX—XXXX/ISOCPS電纜保護(hù)系統(tǒng)CSPE氯磺化聚乙烯；縮寫(xiě)為CSPDC直流電DO溶解氧EMF電動(dòng)勢(shì)EPR乙丙橡膠FAT工廠驗(yàn)收測(cè)試FBL干舷高度FEM有限元法FWZ常濕區(qū)GACP犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)HAT最高天文潮位HDPE高密度聚乙烯HMMPE高分子量聚乙烯HSC氫致應(yīng)力開(kāi)裂ICCP外加電流陰極保護(hù)IEC國(guó)際電工委員會(huì)IMCA國(guó)際海事承包商協(xié)會(huì)IP防護(hù)等級(jí)ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ITP檢驗(yàn)和測(cè)試計(jì)劃LAT最低天文潮位MIC微生物影響的腐蝕MMO混合金屬氧化物MP單樁MSL平均海平面GB/TXXXXX—XXXX/ISOMTL平均潮位MWL平均水位MDFT最小干膜厚度NACE美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)NDFT額定干膜厚度PTFE聚四氟乙烯PVDF聚偏氟乙烯PVC聚氯乙烯RCD剩余電流保護(hù)器RMS均方根ROV遙控潛水器S-N應(yīng)力與循環(huán)次數(shù)SMS額定最小屈服強(qiáng)度TP過(guò)渡件TR變壓整流器WTG風(fēng)力發(fā)電機(jī)XLPE交聯(lián)聚乙烯5人員能力從事陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（陰極保護(hù)設(shè)計(jì)人員）、安裝監(jiān)督、調(diào)試、運(yùn)行監(jiān)督、檢查、測(cè)量、監(jiān)測(cè)和維護(hù)監(jiān)督的人員應(yīng)具有相應(yīng)的能力水平，以完成所承擔(dān)的任務(wù)。應(yīng)獨(dú)立評(píng)估和記錄這種能力。陰極保護(hù)設(shè)計(jì)人員根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、暴露情況和海洋氣象數(shù)據(jù)，能夠評(píng)估和確定陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)參數(shù)（如鋼的保護(hù)電流密度、陽(yáng)極電位和陽(yáng)極電化學(xué)容量）。ISO15257[7]定義了一種可用于評(píng)估和認(rèn)證陰極保護(hù)人員能力的方法。陰極保護(hù)人員勝任所承擔(dān)任務(wù)的能力應(yīng)通過(guò)ISO15257[7]或其他等效資格預(yù)審程序的認(rèn)證來(lái)證明。6結(jié)構(gòu)形式6.1被保護(hù)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用于支撐塔筒、含有風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)艙和風(fēng)機(jī)葉片。結(jié)構(gòu)受到疲勞載荷的影響，在許多情況下是設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)因素。GB/TXXXXX—XXXX/ISO本文件也適用于海上風(fēng)力發(fā)電相關(guān)的其他基礎(chǔ)的陰極保護(hù)，例如升壓站和氣象桅桿基礎(chǔ)。海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可以包括各種主要鋼結(jié)構(gòu)，例如打入海底的大管徑單樁基礎(chǔ)、固定到海底的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、漂浮式結(jié)構(gòu)和混凝土重力結(jié)構(gòu)。注：術(shù)語(yǔ)“導(dǎo)管架”通常用于描述由橫梁加固的管狀腿組成的格子式結(jié)構(gòu)。由于該結(jié)構(gòu)使用封閉導(dǎo)管，所以稱導(dǎo)管架，也是海上石油和天然氣工業(yè)中使用的術(shù)語(yǔ)。本文件規(guī)定了與海水、海底或沉積物接觸的海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)的外表面和內(nèi)表面的陰極保護(hù)要求。涉及以下結(jié)構(gòu)：——單樁和過(guò)渡件基礎(chǔ)——單桶基礎(chǔ)，——帶有打入樁或吸力桶的導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)——漂浮式結(jié)構(gòu)——重力式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)——與海上風(fēng)力發(fā)電相關(guān)的其他基礎(chǔ)本文件介紹了上述結(jié)構(gòu)類型的具體特征。性能要求適用于所有與風(fēng)力發(fā)電相關(guān)的海上結(jié)構(gòu)。常見(jiàn)的各種類型的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及其腐蝕策略如圖2、圖3、圖4和圖5所示。單樁結(jié)構(gòu)（圖2）是海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)最常見(jiàn)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)類型之一，具有獨(dú)特的特點(diǎn)，需要特別考慮。將單個(gè)大管徑鋼樁（單樁）打入海底指定深度，頂部通常高于平局海平面（MSL）。風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒安裝在稱為過(guò)渡件（TP）的中間結(jié)構(gòu)上或直接安裝在單樁（MP）上。過(guò)渡件安裝在單樁上，延伸到一定深度，在重疊處密封，并用水泥砂漿灌漿?；蛘哌^(guò)渡件配套底部法蘭，通過(guò)單樁頂部法蘭使用螺栓固定在一起。過(guò)渡件伸出水面，不在陰極保護(hù)區(qū)域的范圍內(nèi)時(shí)通常進(jìn)行涂覆，因此涂層和腐蝕裕量一起構(gòu)成了腐蝕防護(hù)策略。一般來(lái)說(shuō)，基礎(chǔ)運(yùn)行所需的設(shè)施都預(yù)先安裝在過(guò)渡件或?qū)Ч芗苌?，包括靠船平臺(tái)和梯子、注漿系統(tǒng)、船舷等。導(dǎo)管架基礎(chǔ)與許多海上鋼平臺(tái)類似，本文件和EN12495[18]對(duì)陰極保護(hù)的規(guī)定進(jìn)行了說(shuō)明。漂浮式結(jié)構(gòu)，如圖4所示，顧名思義就是浮動(dòng)的結(jié)構(gòu)。他們使用鏈條或系繩將結(jié)構(gòu)固定在海底錨上?；谥亓Φ幕炷两Y(jié)構(gòu)，如圖5所示，放置在海底，如果滿足以下條件，通常不需要陰極保護(hù)： 根據(jù)EN206[14]以及相關(guān)暴露等級(jí)的規(guī)范性附錄設(shè)計(jì)； 根據(jù)EN1992-1-1[15]設(shè)計(jì)和建造； 根據(jù)EN13670[20]并結(jié)合規(guī)范性附錄生產(chǎn)。本文件提供了在混凝土結(jié)構(gòu)中進(jìn)行陰極保護(hù)的指南，如果觀察到過(guò)早惡化的情況或存在不可接受的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。本文件還闡述了連接到未包裹在混凝土中的鋼構(gòu)件對(duì)陰極保護(hù)的需求，例如鋼筋混凝土重力基礎(chǔ)的鋼單樁。GB/TXXXXX—XXXX/ISO打入、鉆孔或吸入海底的結(jié)構(gòu)元件，如鋼樁或吸力桶，通常在安裝過(guò)程中不安裝陽(yáng)極或其他附件，主要為了防止其位于海底平面以下。6.2材料海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)主要由裸碳錳鋼或涂層碳錳鋼建造，其規(guī)定的最低屈服強(qiáng)度（SMYS）不超過(guò)550MPa。結(jié)構(gòu)的某些部分可以由碳錳鋼以外的金屬材料制成。陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)確?？刂迫魏坞娕几g及氫脆風(fēng)險(xiǎn)，見(jiàn)ISO12473?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)，如單樁、導(dǎo)管架和漂浮結(jié)構(gòu)，可在浸沒(méi)區(qū)進(jìn)行涂層或部分涂層，陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到這一點(diǎn)。重力結(jié)構(gòu)通常由鋼筋混凝土基礎(chǔ)構(gòu)成，結(jié)構(gòu)放置在海底，因此稱為重力結(jié)構(gòu)，塔筒安裝在地基的頂6.3腐蝕防護(hù)策略海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選擇的策略非常重要，因?yàn)椴煌Y(jié)構(gòu)區(qū)域的保護(hù)級(jí)別（見(jiàn)圖2至圖4）會(huì)影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用的S-N曲線的選擇要與結(jié)構(gòu)使用壽命期間預(yù)期的環(huán)境相匹配。注：海上風(fēng)電鋼制基礎(chǔ)受疲勞載荷作用，其設(shè)計(jì)壽命可能受到疲勞限制有三種可能的腐蝕緩解措施：腐蝕裕量、涂層和陰極保護(hù)陰極保護(hù)的作用是最大限度地減少腐蝕損失并減輕腐蝕對(duì)疲勞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的影響。對(duì)于沒(méi)有陰極適用腐蝕裕量的典型區(qū)域如圖2至圖4所示。陰極保護(hù)通常與涂層結(jié)合設(shè)計(jì)。陰極保護(hù)不需要用涂層就能使用，也可以與涂層結(jié)合使用，如圖2至圖4所示。如果不使用涂層，則需要更高的電流來(lái)保護(hù)浸沒(méi)和潮濕區(qū)域的結(jié)構(gòu)。ISO12944-9[5]為海上使用的涂層提供了指導(dǎo)和要求，并在附錄D中進(jìn)行了進(jìn)一步描述。在完全浸沒(méi)的區(qū)域，不能僅依靠涂層，因?yàn)樵谡麄€(gè)結(jié)構(gòu)使用壽命內(nèi)，可能會(huì)出現(xiàn)一些漸進(jìn)的破壞。附錄D給出了與陰極保護(hù)結(jié)合使用時(shí)涂層擊穿系數(shù)的指南，應(yīng)要求業(yè)主接受設(shè)計(jì)中使用的擊穿系數(shù)。如果陰極保護(hù)完全有效（滿足保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)），則適用“海水保護(hù)”的S-N曲線。海上風(fēng)電基礎(chǔ)的陰極保護(hù)可以通過(guò)犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)或外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)或兩者的結(jié)合來(lái)提供。在選擇陰極保護(hù)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)和后果評(píng)估，其中至少應(yīng)包括以下方面的評(píng)估：——從基礎(chǔ)安裝到陰極保護(hù)系統(tǒng)開(kāi)始工作的時(shí)間：——備用陰極保護(hù)系統(tǒng)的可靠性估計(jì)，在結(jié)構(gòu)使用壽命內(nèi)對(duì)每個(gè)基礎(chǔ)進(jìn)行陰極保護(hù)性能評(píng)估、陰極保護(hù)系統(tǒng)維護(hù)和陰極保護(hù)系統(tǒng)維修或更換的預(yù)期次數(shù)；——非功能性陰極保護(hù)系統(tǒng)的資金成本、運(yùn)營(yíng)成本和結(jié)構(gòu)性風(fēng)險(xiǎn)。GB/TXXXXX—XXXX/ISO圖2單樁、左側(cè)灌漿、右側(cè)螺栓連接過(guò)渡件（包括裙板）的防腐策略6——常濕區(qū)FWZ（高于HATGB/TXXXXX—XXXX/ISO圖3樁式導(dǎo)管架或吸力桶式導(dǎo)管架基礎(chǔ)的腐蝕防護(hù)策略GB/TXXXXX—XXXX/ISO6——常濕區(qū)FWZ（高于HAT圖4漂浮式基礎(chǔ)、左側(cè)漂浮式翼梁、右側(cè)漂浮式TLP的腐蝕防護(hù)策略GB/TXXXXX—XXXX/ISO6——常濕區(qū)FWZ（高于HATGB/TXXXXX—XXXX/ISO圖5鋼筋混凝土重力基礎(chǔ)的腐蝕防護(hù)策略5——常濕區(qū)FWZ（高于HAT7陰極保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)7.1臨時(shí)保護(hù)為達(dá)到保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)7.2和7.3），應(yīng)在陰極保護(hù)施工和開(kāi)始運(yùn)行期間對(duì)圖2、圖3、圖4和圖5中詳述的水下區(qū)和海泥區(qū)表面提供臨時(shí)陰極保護(hù)（外加電流或犧牲陽(yáng)極除非能夠證明在陰極保護(hù)之前造成的任何腐蝕不會(huì)損害結(jié)構(gòu)完整性。一種策略可以在疲勞敏感區(qū)域進(jìn)行涂覆，如焊縫和節(jié)點(diǎn)，以保護(hù)它們免受腐蝕，直到通電運(yùn)行。如果在施加陰極保護(hù)之前單獨(dú)使用涂層，則有必要對(duì)可能的涂層損傷、分布和腐蝕進(jìn)行評(píng)估。7.2鋼結(jié)構(gòu)ISO12473詳細(xì)說(shuō)明了海水中一系列金屬和合金所需結(jié)構(gòu)的電位極限。注1：在本文件中，除非另有說(shuō)明，所有電位在曝氣海水中保護(hù)碳錳鋼的公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)是保護(hù)電位負(fù)于-0.80V（相對(duì)于Ag/AgCl/海水參比電極）。當(dāng)使用純鋅電極（例如EN12496第2條中定義的Z2型合金）測(cè)量時(shí)，大約相當(dāng)于+0.23V，或者使用由EN12496中定義的Z1、Z3或Z4型犧牲陽(yáng)極合金制成的鋅電極測(cè)量時(shí)，大約相當(dāng)于+0.25V。當(dāng)不同的金屬和陽(yáng)極接觸時(shí)，保護(hù)電位應(yīng)足夠負(fù)，以控制其中較活潑金屬的電偶腐蝕。在實(shí)踐中，較活潑的金屬通常是碳鋼，其中保護(hù)電位?0.80V是最合適的。Ag/AgCl/海水參比電極對(duì)海水鹽度敏感。當(dāng)不在3.5%海水鹽度中使用時(shí)，應(yīng)采用修正系數(shù)。ISO12473:2017附錄C中給出了參比電極和修正系數(shù)之間的轉(zhuǎn)換說(shuō)明。在厭氧以及存在微生物影響腐蝕（MIC）風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境中，鋼的保護(hù)電位宜比?0.90V（相對(duì)于Ag/AgCl/海水參比電極）更負(fù)，除非有其他標(biāo)準(zhǔn)。GB/TXXXXX—XXXX/ISO建議將Ag/AgCl/海水的負(fù)限值設(shè)置為?1.10V，以避免涂層剝離。對(duì)于最小屈服強(qiáng)度（SMYS）等于或低于550MPa（根據(jù)EN10025[17]的S355級(jí)）的傳統(tǒng)鋼材，在此負(fù)限值下不會(huì)增加開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。受鋅或鋁犧牲陽(yáng)極保護(hù)的結(jié)構(gòu)不會(huì)超過(guò)此限值，見(jiàn)ISO12473。如果存在氫致應(yīng)力開(kāi)裂（HISC）和氫脆的可能性，陰極保護(hù)電位過(guò)負(fù)可能會(huì)對(duì)其產(chǎn)生不利影響，則應(yīng)采用安全的、負(fù)電位較小的限值。如果給定材料沒(méi)有足夠的支撐文件，則應(yīng)通過(guò)極化電位極限下的機(jī)械測(cè)試來(lái)確定相對(duì)于冶金和機(jī)械條件的特定負(fù)電位極限。這些潛在限制適用于所有陰極保護(hù)結(jié)構(gòu)部件，包括緊固件。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制造和制造的額定最小屈服強(qiáng)度達(dá)到550MPa的鐵素體和鐵素體-珠光體結(jié)構(gòu)鋼已被證明與陰極保護(hù)系統(tǒng)兼容。然而實(shí)驗(yàn)室測(cè)試表明，在極端屈服條件下易產(chǎn)生氫致應(yīng)力開(kāi)裂敏感。所有焊接應(yīng)按照合格程序進(jìn)行，合格的最大硬度在300HV10至350HV10范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)采取設(shè)計(jì)措施避免局部屈服。通常認(rèn)為奧氏體不銹鋼和鎳基合金在固溶退火條件下不受氫致應(yīng)力開(kāi)裂的影響。類似地，按照適當(dāng)程序進(jìn)行焊接或熱成型不會(huì)產(chǎn)生氫致應(yīng)力開(kāi)裂敏感性。符合ISO3506-1[2]的美國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)（AISI）316不銹鋼螺栓，A4級(jí)，性能等級(jí)80及以下，即最小屈服強(qiáng)度640MPa以下，已證明對(duì)氫致應(yīng)力開(kāi)裂具有免疫力，負(fù)極限為-0.10V（相對(duì)Ag/AgCl/海水參比電極）。馬氏體碳鋼、低合金鋼和不銹鋼在實(shí)際屈服強(qiáng)度（YS）分別為約700MPa和硬度約350HV10的材料中，在低于-1.10V（相對(duì)于Ag/AgCl/海水參比電極）的電位下，可以在鋼中呈現(xiàn)氫致應(yīng)力開(kāi)裂。未回火馬氏體特別容易產(chǎn)生氫致應(yīng)力開(kāi)裂，對(duì)容易形成馬氏體的材料進(jìn)行焊接后，應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理，以降低熱影響區(qū)（HAZ）硬度和焊接殘余應(yīng)力。硬度極限和設(shè)計(jì)措施建議與鐵素體鋼相同。經(jīng)最小屈服強(qiáng)度熱處理至720MPa的馬氏體鋼中的螺栓，例如ASTMA193[21]B7級(jí)和ASTMA320[22]L7級(jí)已證明對(duì)氫致應(yīng)力開(kāi)裂具有免疫力，其負(fù)極限為-0.10V（相對(duì)Ag/AgCl/海水參比電極）。由于熱處理不充分而導(dǎo)致的故障時(shí)有發(fā)生，對(duì)于關(guān)鍵應(yīng)用，應(yīng)采用批量測(cè)試來(lái)驗(yàn)證350HV10的最大硬度。鐵素體-奧氏體（雙相）不銹鋼可能容易受氫致應(yīng)力開(kāi)裂的影響，與最小屈服強(qiáng)度無(wú)關(guān)，通常為400MPa至550Mpa或額定最大硬度。焊接可能導(dǎo)致焊接金屬和熔合線附近熱影響區(qū)中氫致應(yīng)力開(kāi)裂敏感性增加。這與鐵素體含量的增加有關(guān)，與硬度無(wú)關(guān)。焊接評(píng)定應(yīng)證明焊接金屬和內(nèi)部熱影響區(qū)（約0.1mm寬）中的最大鐵素體含量可以有效控制。鐵素體含量通常規(guī)定為最大60%至70%。粗微觀結(jié)構(gòu)更易受影響，因?yàn)闅渲聭?yīng)力開(kāi)裂優(yōu)先在鐵氧體相中傳播。設(shè)計(jì)預(yù)防措施應(yīng)包括避免局部塑性屈服的措施[26]。注2：沒(méi)有普遍認(rèn)可的測(cè)試方法來(lái)驗(yàn)證不同金屬材料的陰極保護(hù)兼容性。恒定拉伸速率試驗(yàn)，也稱為慢應(yīng)變速率試驗(yàn)，適用于比較同類型材料的氫致應(yīng)力開(kāi)裂敏感性，例如馬氏體鋼的相對(duì)敏感性。為了進(jìn)極保護(hù)條件下應(yīng)用了具有恒定載荷的單軸加根據(jù)ISO12473的規(guī)定，對(duì)于最小屈服強(qiáng)度高于550MPa的鋼，應(yīng)采用?0.83V至?0.95V（相對(duì)Ag/AgCl/海水參比電極）范圍內(nèi)的負(fù)電位限值。如果ISO12473中沒(méi)有定義電位極限，則應(yīng)通過(guò)在GB/TXXXXX—XXXX/ISO極化電位極限下測(cè)試材料/環(huán)境組合來(lái)確定相對(duì)于冶金和機(jī)械條件的特定負(fù)電位極限。這些潛在限制適用于所有陰極保護(hù)結(jié)構(gòu)部件，包括緊固件。高強(qiáng)度鋼的潛在極限也可能適用于緊固件材料。根據(jù)上述保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，高強(qiáng)度鋼、耐腐蝕合金（不銹鋼和銅合金特別是高強(qiáng)度和高硬度材料可能會(huì)受到陰極保護(hù)的不利影響。ISO12473提供了參考文獻(xiàn)[53][28]和[26]同樣的指導(dǎo)。一般指導(dǎo)意見(jiàn)是，如果最小屈服強(qiáng)度≤550Mpa且硬度低于350HV10，則陰極保護(hù)在上述標(biāo)準(zhǔn)限值范圍內(nèi)是安全的。但特定材料及其冶金條件下，在較低電位下可能對(duì)氫致應(yīng)力開(kāi)裂敏感。7.3鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或混凝土中的鋼結(jié)構(gòu)部件可能不需要陰極保護(hù)，見(jiàn)6.1。但是，如果它們的鋼筋與需要陰極保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)部分電連接，則鋼筋將成為陰極保護(hù)系統(tǒng)的“排流管”。在這種情況下，陰極保護(hù)電流的提供應(yīng)符合ISO12696“陰極保護(hù)”的規(guī)定。如果需要混凝土中鋼的陰極保護(hù)來(lái)保證結(jié)構(gòu)或部件的耐久性，則應(yīng)根據(jù)ISO12696進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于普通鋼筋，不允許鋼與電解質(zhì)（混凝土）之間的電位負(fù)值超過(guò)-1.10V（相對(duì)于Ag/AgCl/0.5MKCl），不允許應(yīng)力鋼負(fù)值超過(guò)-0.90V。ISO12696中詳細(xì)介紹了混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋所需的電位限值。ISO12696還詳細(xì)介紹了用于鋼筋混凝土的適當(dāng)參比電極。8陰極保護(hù)設(shè)計(jì)陰極保護(hù)系統(tǒng)的目的是為需要保護(hù)的結(jié)構(gòu)和附件的每個(gè)部位提供足夠的電流，以滿足電位標(biāo)準(zhǔn)。陽(yáng)極的分布應(yīng)確保在整個(gè)陰極保護(hù)設(shè)計(jì)壽命內(nèi)，使需要保護(hù)的每個(gè)部位的電位在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)，見(jiàn)第設(shè)計(jì)目的可以通過(guò)使用外加電流、犧牲陽(yáng)極或兩者聯(lián)合的陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。8.2設(shè)計(jì)考慮因素8.2.1一般規(guī)定陰極保護(hù)系統(tǒng)可以與涂層系統(tǒng)結(jié)合使用，以減少所需的保護(hù)電流并使電流分布更均勻。ISO12944-9[5]規(guī)定了在ISO12944-2[4]中定義的腐蝕性等級(jí)CX（海上）和浸沒(méi)條件Im4中使用的海上和相關(guān)結(jié)構(gòu)的防護(hù)涂料系統(tǒng)的性能要求。本文件引入了常濕區(qū)（FWZ）的概念，以區(qū)別水流速度、潮差和波高對(duì)陰極保護(hù)要求的全面影響。這一概念對(duì)海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)非常重要。它是所需陰極保護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算的重要組成部分，見(jiàn)8.6和附錄B。由于潮汐變化和波浪作用，海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)暴露在變化的海水速度下。此外，結(jié)構(gòu)構(gòu)件在流水中的位置也會(huì)導(dǎo)致其周圍的流速增加。GB/TXXXXX—XXXX/ISO就這些特征而言，由于每個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)具有獨(dú)有地理位置，因此陰極保護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)基于該特定地點(diǎn)特有的海洋氣象數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，見(jiàn)附錄B。陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮環(huán)境條件，見(jiàn)8.6。在計(jì)算陰極保護(hù)電流需求時(shí)，應(yīng)考慮到海底平面以下和完全保護(hù)區(qū)之上（包括常濕區(qū)域）的所有表面的電流消耗。在計(jì)算陰極保護(hù)電流需求時(shí)，還應(yīng)考慮無(wú)法直接安裝陽(yáng)極的結(jié)構(gòu)（如錨和系泊鏈）的電流消耗。應(yīng)評(píng)估并確保電流分布、衰減以及陰極保護(hù)系統(tǒng)向所有浸沒(méi)表面提供相對(duì)均勻電流密度的能力。通過(guò)對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，使用適當(dāng)且經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的輸入?yún)?shù)，來(lái)反映陰極保護(hù)全設(shè)計(jì)壽命條件下的電流和電位的分布。第15條，特別是第6.3條詳細(xì)說(shuō)明了應(yīng)考慮和記錄的設(shè)計(jì)所需輸入。陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的每一步都應(yīng)根據(jù)完整的設(shè)計(jì)計(jì)劃進(jìn)行檢查，最終陰極保護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)完整記錄在陰極保護(hù)設(shè)計(jì)報(bào)告中。質(zhì)量管理體系和環(huán)境管理體系應(yīng)與本文件結(jié)合使用。ISO9001[3]構(gòu)成了合適可用的質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn)，ISO14001[6]為環(huán)境管理體系的選擇和使用提供了指導(dǎo)。陰極保護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)接受質(zhì)量管理和環(huán)境影響評(píng)估。對(duì)于螺栓連接的單樁/過(guò)渡件，過(guò)渡件裙板內(nèi)表面和單樁外表面之間的環(huán)形空間（見(jiàn)圖2）可能會(huì)給陰極保護(hù)設(shè)計(jì)帶來(lái)特殊困難。環(huán)內(nèi)的環(huán)境可能具有“外部”陰極保護(hù)和“內(nèi)部”陰極保護(hù)的特征。陰極保護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)記錄此類環(huán)的具體設(shè)計(jì)參數(shù)。腐蝕評(píng)估應(yīng)考慮環(huán)內(nèi)高于水位的任何區(qū)域。8.2.2外部陰極保護(hù)陰極保護(hù)應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)外部浸沒(méi)或部分浸沒(méi)的表面。單樁和管狀樁導(dǎo)管架可涂覆、部分涂覆或裸露。在單樁結(jié)構(gòu)的情況下，過(guò)渡件通常是有涂層的。犧牲陽(yáng)極、外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)都可以保護(hù)海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)免受腐蝕。對(duì)于采用犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)的單樁，應(yīng)盡量減少基礎(chǔ)安裝和陰極保護(hù)保護(hù)開(kāi)始運(yùn)行之間的時(shí)間，或采用其他減緩腐蝕的措施。早期腐蝕可能會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)完整性產(chǎn)生影響。對(duì)于外加電流陰極保護(hù)（ICCP）系統(tǒng)，陰極保護(hù)設(shè)計(jì)人員（見(jiàn)第5章）宜結(jié)合結(jié)構(gòu)建造確定是否需要在基礎(chǔ)安裝和外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行期間內(nèi)采用臨時(shí)陰極保護(hù)。還應(yīng)考慮臨時(shí)或永久外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)發(fā)生電源中斷或間歇性故障的可能性。8.2.3內(nèi)部陰極保護(hù)單樁經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)J型導(dǎo)管布置在單樁內(nèi)部時(shí)，很難完全密封單樁的內(nèi)部空間，應(yīng)考慮水的氧化作用。即使完全密封，進(jìn)入檢查時(shí)也會(huì)引入氧氣。如果陰極保護(hù)安裝在封閉空間中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮通風(fēng)，以防止產(chǎn)生氣體聚集和爆炸性混合物的風(fēng)險(xiǎn)。所有陰極保護(hù)系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生氫氣，鋁陽(yáng)極比鋅陽(yáng)極更易產(chǎn)生氫氣。外加電流輔助陽(yáng)極在受保護(hù)的GB/TXXXXX—XXXX/ISO鋼材上會(huì)產(chǎn)生氯氣和氫氣，可能對(duì)封閉甲板正下方的“頂部空間”具有特別的腐蝕性。氫氣（與空氣中的氧氣）和氯氣（與氫氣）都可能存在燃燒的風(fēng)險(xiǎn)。由于已知的酸化問(wèn)題[33][34]和氫氣的產(chǎn)生，在沒(méi)有補(bǔ)充水的封閉式單樁中不應(yīng)使用鋁犧牲陽(yáng)極，由于氯氣或氫氣產(chǎn)生的潛在安全隱患，不應(yīng)使用外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)。鋅犧牲陽(yáng)極可在采取防止氫氣聚集風(fēng)險(xiǎn)措施時(shí)使用。當(dāng)在單樁中需通過(guò)開(kāi)孔以確保含氧海水流動(dòng)時(shí)，開(kāi)孔的尺寸應(yīng)足夠大，以防止被海洋生物或鈣質(zhì)沉積物意外封閉。單樁內(nèi)部水柱的補(bǔ)水程度宜根據(jù)水流確定。如果內(nèi)部不采用陰極保護(hù)，應(yīng)考慮使用保護(hù)涂層，并對(duì)內(nèi)部環(huán)境和敏感部位的腐蝕速率進(jìn)行固定監(jiān)測(cè)，還應(yīng)考慮代表性結(jié)構(gòu)的水上和水下以及海底/沉積物水位以下部位。檢查程序應(yīng)適當(dāng)，以確保局部腐蝕在影響結(jié)構(gòu)使用壽命之前被檢測(cè)到。內(nèi)部陰極保護(hù)設(shè)計(jì)需要特別注意受限電解質(zhì)體積內(nèi)表面上電位的結(jié)構(gòu)分布，見(jiàn)9.6和EN17243。建議對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模（見(jiàn)附錄I）。導(dǎo)管架的浸沒(méi)艙室對(duì)于具有焊接和閥門(mén)密封的浸沒(méi)艙室的導(dǎo)管架腿，密封后沒(méi)有氧氣進(jìn)入，氧氣將在完全消耗之前相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生腐蝕。應(yīng)考慮這一時(shí)期的腐蝕水平和程度以及腐蝕對(duì)結(jié)構(gòu)完整性的影響。注：僅以氧氣的影響示例：對(duì)于直徑為2m、水柱為10m（溶解氧濃度為8ppm）、空氣為5m（氧氣濃度為20.9%）的垂直管，在可用氧氣完全耗盡之前，基于均勻腐蝕，預(yù)計(jì)壁厚將減少26μm。如果腐蝕主要發(fā)生在立柱的頂端1米處，則壁厚相應(yīng)減少260μm。當(dāng)導(dǎo)管架未密封的艙室被淹沒(méi)且不斷補(bǔ)充含氧海水時(shí)，需要進(jìn)行陰極保護(hù)。與外部條件相比，由于海水流速降低，所需陰極保護(hù)電流密度降低。在這種情況下，安裝陽(yáng)極的位置可能使得電位分布不均勻和衰減的可能性很大，這一點(diǎn)應(yīng)予考慮，EN17243中提供了更多信息。8.3陰極保護(hù)設(shè)計(jì)壽命陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)壽命通常由業(yè)主指定。由于風(fēng)電場(chǎng)中海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的無(wú)人化、多點(diǎn)、遠(yuǎn)程，定期前往較為困難。通常情況下，陰極保護(hù)設(shè)計(jì)壽命為海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的整個(gè)預(yù)期壽命。陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壽命應(yīng)包括安裝期和海上風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行壽命。如果在陰極保護(hù)系統(tǒng)安裝和調(diào)試或通電（對(duì)于外加電流系統(tǒng)）之前沒(méi)有保護(hù)，則應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考慮這一點(diǎn)。此外，還可以考慮退役階段的使用壽命。如果預(yù)計(jì)陰極保護(hù)系統(tǒng)的有效壽命短于結(jié)構(gòu)（包括安裝和退役期）的有效壽命，則應(yīng)在設(shè)計(jì)報(bào)告中加以解釋并記錄，見(jiàn)15.1，并在設(shè)計(jì)中增加更換或改裝規(guī)定（視情況而定）。8.4表面區(qū)域考慮因素8.4.1一般規(guī)定GB/TXXXXX—XXXX/ISO要計(jì)算陰極保護(hù)電流需求，首先確定需要保護(hù)結(jié)構(gòu)的表面積。包括標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定需要保護(hù)的區(qū)域和消耗電流的區(qū)域。受保護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖紙應(yīng)作為表面積計(jì)算的依據(jù)。陰極保護(hù)設(shè)計(jì)方案中應(yīng)包括涂層范圍和類型（如有）以及相關(guān)附件的信息。在計(jì)算復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件的表面積時(shí)，可以采用一些簡(jiǎn)化方法。但是，此類簡(jiǎn)化應(yīng)保守，以確保計(jì)算得出的當(dāng)前需求不會(huì)被低估。如果所有浸沒(méi)部件的確切尺寸不確定，則應(yīng)考慮額外的安全系數(shù)。8.4.2結(jié)構(gòu)細(xì)分需要保護(hù)的結(jié)構(gòu)應(yīng)劃分為單獨(dú)的陰極保護(hù)區(qū)，盡管是電連接的，也可獨(dú)立考慮陰極保護(hù)設(shè)計(jì)。由于安裝深度特性而需要單獨(dú)考慮的不同區(qū)域，如圖2、圖3、圖4和圖5所示。附錄C給出了海泥區(qū)和不同海水流速的電流密度和數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)（見(jiàn)8.6）陰極保護(hù)設(shè)計(jì)方案應(yīng)記錄表面積計(jì)算及不同區(qū)域的劃分。參考結(jié)構(gòu)圖紙，應(yīng)包括修訂版，并且所有影響陰極保護(hù)電流需求的因素均應(yīng)包含在計(jì)算中。對(duì)于包括單樁基礎(chǔ)的樁式結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮所有陰極保護(hù)電流能到達(dá)的表面區(qū)域，無(wú)需考慮海泥區(qū)鋼樁腐蝕速率或腐蝕風(fēng)險(xiǎn)較低的評(píng)估。由于陰極保護(hù)電流將分布到所有表面，如果不在陰極保護(hù)設(shè)計(jì)中全部考慮，則整個(gè)陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中會(huì)出現(xiàn)電流不足的情況。這適用于內(nèi)部和外部陰極保護(hù)設(shè)計(jì)。海底/沖刷深度以下的涂層由設(shè)計(jì)人員（見(jiàn)第5條）決定。任何全部和局部沖刷都應(yīng)納入陰極保護(hù)設(shè)計(jì)，浸沒(méi)區(qū)的表面積計(jì)算應(yīng)包括海底標(biāo)高加最大沖刷深度。在內(nèi)部設(shè)置沖刷保護(hù)時(shí)，由于電解質(zhì)受限，可能會(huì)影響電解質(zhì)的電阻率，應(yīng)考慮這一點(diǎn)。從外部來(lái)看，由于電解質(zhì)的體積巨大，則不存在任何問(wèn)題。漂浮式海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)上的錨固系統(tǒng)應(yīng)視為單獨(dú)的區(qū)域，并應(yīng)具有獨(dú)立的陰極保護(hù)系統(tǒng)。8.5環(huán)境因素8.5.1一般規(guī)定本文件適用于位于各種成分的海水以及各種類型土壤中的所有海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的浸沒(méi)和埋設(shè)部分。對(duì)于交替浸沒(méi)和暴露在大氣中的表面，陰極保護(hù)只有在浸沒(méi)時(shí)間足夠長(zhǎng)、使鋼極化并保持極化時(shí)才有效。陰極保護(hù)對(duì)裸露（無(wú)涂層）鋼有效。還經(jīng)常與保護(hù)涂層（涂料）聯(lián)合使用，可有效降低所需陰極保護(hù)電流需求并改善電流分布。結(jié)構(gòu)的安裝部分和土壤之間的摩擦?xí)p壞結(jié)構(gòu)上的涂層。附錄D提供了可能適用的涂層破損系數(shù)的指導(dǎo)。由于結(jié)構(gòu)元件與海底（例如吸力筒）之間需要摩擦，不能涂覆涂層。設(shè)計(jì)電流密度和總陰極保護(hù)電流需求取決于海水流速、海水溫度、侵蝕、溶解氧含量以及在裸金屬表面形成和維持保護(hù)性鈣質(zhì)沉積物的能力。附錄C中給出了相關(guān)指導(dǎo)信息。GB/TXXXXX—XXXX/ISO以下列出的環(huán)境因素會(huì)影響陰極保護(hù)電流需求以及陰極保護(hù)系統(tǒng)提供該電流的能力，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行評(píng)估。這些影響對(duì)于確定海上風(fēng)電基礎(chǔ)采用適當(dāng)陰極保護(hù)具有重要意義。應(yīng)計(jì)算由于陽(yáng)極相互接近而引起的陽(yáng)極電流輸出顯著減少的影響，見(jiàn)E.1.8。應(yīng)計(jì)算從靠近陽(yáng)極到距離陽(yáng)極最遠(yuǎn)點(diǎn)的電流和潛在衰減對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的影響，見(jiàn)附錄E。8.5.2海水流速初期極化和整個(gè)壽命期間維持極化的陰極保護(hù)電流密度需求隨海水流速顯著變化。圖6描述了從海底/沖刷平面垂直向上速度增加的情況，B.7描述了水平流速的影響。水平流速會(huì)在垂直管狀結(jié)構(gòu)周圍加速，為了陰極保護(hù)設(shè)計(jì)的目的，應(yīng)根據(jù)附錄B和圖6所示，對(duì)在不同深度的測(cè)定流速（見(jiàn)8.6.2）進(jìn)行標(biāo)記，以確定所需的適當(dāng)陰極保護(hù)電流密度。8.5.3電解質(zhì)電阻率電解質(zhì)電阻率在犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要性在于它是計(jì)算陽(yáng)極到遠(yuǎn)端海水電阻的一個(gè)因素，從而影響陽(yáng)極電流輸出，見(jiàn)附錄E。對(duì)于外加電流系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間應(yīng)考慮電阻率，以提供足夠的輸出電壓。然而，電解質(zhì)電阻率也會(huì)影響陽(yáng)極電流的分布，從而影響結(jié)構(gòu)極化的程度。電阻率越高，極化距離越短。海水電阻率(ρ,單位：Ωm）取決于海水鹽度和溫度。如附錄E所示，在開(kāi)放海水中，鹽度值在較小的范圍內(nèi)保持合理的恒定。但是，在一些海上風(fēng)電場(chǎng)位置，例如近岸區(qū)域（尤其是靠近河口和潮流顯著的區(qū)域）或受冰雪融化/季節(jié)性淡水進(jìn)入影響的區(qū)域（例如波羅的海和里海），電阻率可能隨位置和時(shí)間發(fā)生很大變化。在某些條件下，不同深度處可能存在不同鹽度的分層，導(dǎo)致電阻率隨深度變化。陰極保護(hù)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮這些所有因素。電阻率值應(yīng)基于特定位置的實(shí)際數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)應(yīng)反映年度期間的平均值、變化以及隨深度的變化。設(shè)計(jì)中應(yīng)使用一年中最冷月份（或由于溫度和淡水鹽度稀釋而造成的電阻率最高的月份）的平均溫度相對(duì)應(yīng)的電阻率。在沒(méi)有測(cè)量海水電阻率的情況下，應(yīng)使用當(dāng)?shù)佧}度和溫度測(cè)量值以及附錄E進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。如果陽(yáng)極安裝在海底沉積物中，在沒(méi)有測(cè)量值的情況下，海底電阻率應(yīng)由陰極保護(hù)設(shè)計(jì)人員確定或估計(jì)（見(jiàn)第5條）。如果沉積物電阻率沒(méi)有實(shí)際數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)時(shí)采用海水電阻率的5倍為默認(rèn)值。8.5.4海水溫度溫度對(duì)海水電阻率（見(jiàn)8.5.3）以及溶解氧水平和鈣質(zhì)沉積物形成有顯著影響。陰極保護(hù)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮可預(yù)見(jiàn)的溫度范圍。提高水溫會(huì)降低氧溶解度，從而降低所需的陰極保護(hù)電流密度。但也會(huì)增加腐蝕速率并增加所需的陰極保護(hù)電流密度。因此，海水溫度對(duì)陰極保護(hù)設(shè)計(jì)的影響是復(fù)雜的，應(yīng)詳細(xì)說(shuō)明。附錄C提供了有關(guān)溫度對(duì)陰極保護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)影響的信息指南。GB/TXXXXX—XXXX/ISO降低溫度會(huì)增加鈣質(zhì)沉積物的溶解度，并影響其形成速率和形態(tài)，從而降低ISO12473中所述沉積物的保護(hù)性。8.5.5鈣質(zhì)沉積物結(jié)構(gòu)表面的鈣質(zhì)沉積物是陰極保護(hù)過(guò)程中陰極反應(yīng)的結(jié)果，見(jiàn)ISO12473。當(dāng)鈣質(zhì)沉積物形成時(shí)，當(dāng)前保護(hù)結(jié)構(gòu)的要求就會(huì)降低。平均電流密度在很大程度上取決于海水中鋼的鈣質(zhì)沉積物的性質(zhì)。應(yīng)考慮水流、懸浮淤泥、沙子、冰或冰流對(duì)鈣質(zhì)沉積物穩(wěn)定性的影響。鈣質(zhì)沉積物的穩(wěn)定性也會(huì)受到風(fēng)暴的影響。附錄D和參考文獻(xiàn)[35]中給出了指導(dǎo)。8.6保護(hù)電流需求8.6.1一般規(guī)定結(jié)構(gòu)中每個(gè)金屬部件的所需電流是其暴露于電解質(zhì)的表面積和所選電流密度的乘積。在適當(dāng)?shù)那闆r下，可以通過(guò)增加涂層來(lái)減少需求。術(shù)語(yǔ)“電流密度”是指被保護(hù)結(jié)構(gòu)的單位裸露面積的陰極保護(hù)電流。選定的電流密度是實(shí)現(xiàn)和維持被保護(hù)結(jié)構(gòu)的極化所需的電流密度。電流密度應(yīng)根據(jù)同一地點(diǎn)類似設(shè)施的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)全面測(cè)試，或根據(jù)測(cè)量的與電流密度有關(guān)的環(huán)境條件公開(kāi)數(shù)據(jù)選擇，如附錄C。如果未準(zhǔn)確評(píng)估以往項(xiàng)目的陰極保護(hù)性能，則應(yīng)謹(jǐn)慎使用以往項(xiàng)目的“經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的設(shè)計(jì)實(shí)踐”。評(píng)估應(yīng)包括電位、固定電位（數(shù)據(jù)記錄）、電流或電流密度測(cè)量或檢查，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)在一年中任何時(shí)候、所有環(huán)境條件下完全符合陰極保護(hù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的有效性。電流需求計(jì)算應(yīng)包括初期（或極化）、平均（或平均值）和末期（或復(fù)極化）電流密度，以及附錄C中給出的信息值。對(duì)于犧牲陽(yáng)極，應(yīng)根據(jù)初期和末期電流要求，根據(jù)陽(yáng)極電阻計(jì)算來(lái)確定陽(yáng)極數(shù)量和幾何形狀，見(jiàn)附錄E通常稱為維持電流的平均電流需求來(lái)確定犧牲陽(yáng)極總質(zhì)量的要求，即設(shè)計(jì)壽命所需的鑄造合金的凈質(zhì)量。對(duì)于外加電流，陽(yáng)極設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)初期和末期電流值的最大值計(jì)算電流需求，并加安全系數(shù)。建議最小系數(shù)為25%，見(jiàn)10.2.2。雖然涂層不是有效陰極保護(hù)所必需的，但通常與陰極保護(hù)聯(lián)合使用，以減少電流需求并改善電流分布/減少衰減，見(jiàn)附錄E。對(duì)于涂層體系，陰極保護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮隨著涂層失去其電阻有效性而隨時(shí)間增加的電流需求。在當(dāng)前電流需求計(jì)算公式中用涂層破損系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，見(jiàn)8.6.2。附錄D解釋了涂層破壞的過(guò)程，并建議了適用于海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的一系列涂層系統(tǒng)的涂層破損系數(shù)和破損率。8.6.2外表面所需電流計(jì)算設(shè)計(jì)應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)外表面的浸濕頻率。GB/TXXXXX—XXXX/ISO對(duì)于海底下方打入的樁、吸力筒或錨，陰極保護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮全部外表面積，見(jiàn)8.4。表C.4提供了關(guān)于部件作為陰極保護(hù)或作為陰極保護(hù)系統(tǒng)“排流管”的設(shè)計(jì)指南。陰極保護(hù)所需電流計(jì)算也應(yīng)包含所有的陽(yáng)極支撐結(jié)構(gòu)。為考慮海水流速的影響，應(yīng)使用海洋氣象數(shù)據(jù)得出的穿過(guò)水深的標(biāo)記海水流速剖面。推薦方法見(jiàn)附錄B。上水位應(yīng)為50%非超標(biāo)水位下的常濕區(qū)，F(xiàn)WZ50%。為了考慮海水流速的影響，應(yīng)使用海洋氣象數(shù)據(jù)來(lái)推導(dǎo)出水深范圍內(nèi)的標(biāo)記海水流速剖面。推薦的方法論在附錄B中描述。上層水位應(yīng)設(shè)置為50%未超越水平的頻繁濕潤(rùn)區(qū)域，即FWZ50%。電流需求應(yīng)根據(jù)包含從常濕區(qū)（FWZ）至鋼樁或吸力筒底部在內(nèi)的表面積來(lái)計(jì)算。結(jié)構(gòu)至少應(yīng)分為以下區(qū)域：a）FWZ50%至FWZ5%b）FWZ5%至海底/沖刷區(qū)c）海底/沖刷區(qū)至樁趾/吸力筒高度應(yīng)計(jì)算初期、平均和末期（復(fù)極化）的電流需求?？傠娏餍枨髴?yīng)計(jì)算每個(gè)區(qū)域的電流需求之和，這些區(qū)域定義從FWZ50%到趾部高度。所需的總電流Itotal應(yīng)按公式（1）計(jì)算：I總=I區(qū)域(FWZ50%至FWZ5%)+I區(qū)域(FWZ5%至海底-沖刷深度)+I區(qū)域(海底-沖刷深度至趾部高度)（1）即各個(gè)區(qū)域的總和。FWZ5%至海底/沖刷區(qū)應(yīng)細(xì)分為最大深度10m的區(qū)域，以考慮標(biāo)記海水流速的變化，見(jiàn)圖6。如果標(biāo)記的流速曲線具有合理性，可以調(diào)整10米增量，例如在曲線非常陡峭的情況下，可以使用更大的增量。FWZ5%至海底/沖刷區(qū)的電流按式（2）計(jì)算：I區(qū)域=j區(qū)域·A區(qū)域其中I區(qū)域電流，單位AJ區(qū)域電流密度，單位A/m2A區(qū)域區(qū)域表面積，單位m2fc涂層破損系數(shù)，無(wú)涂層裸鋼部件，fc=1應(yīng)計(jì)算結(jié)構(gòu)鋼基礎(chǔ)的初期、平均和末期（復(fù)極化）的電流密度：—海底/沖刷區(qū)下方：例如，按照C.4中的指導(dǎo)?！５?沖刷區(qū)上方：應(yīng)使用如C.2所示的海水流速曲線圖確定上述各區(qū)域的電流密度，以區(qū)域垂直中心標(biāo)記的海水流速作為基準(zhǔn)。GB/TXXXXX—XXXX/ISO圖6鋼結(jié)構(gòu)面積和區(qū)域與海水流速的關(guān)系4——A，m；5——A1.，m；6——A2.m；7——Az.m；圖6左側(cè)顯示了y軸上結(jié)構(gòu)各區(qū)域：趾部，海底/沖刷和常濕區(qū)域的高度(FWZ5%，F(xiàn)WZ50%和FWZ95%)。A代表各個(gè)區(qū)域的表面積，將結(jié)構(gòu)細(xì)分為：——AFWZ(50%–5%)；——AFWZ(5%-FWZ5%以下最大10m)；——AFWZ(FWZ5%以下最大20m-FWZ5%以下最大10m)，直到海底或沖刷深度；——ABS適用于海底以下；GB/TXXXXX—XXXX/ISOX軸表示附錄B中詳細(xì)定義和推導(dǎo)的海水流速。海底/沖刷區(qū)上方，應(yīng)使用X軸上所示的海水流速（UCP（FWZ50%–5%）、UCP1、UCP2等）來(lái)確定給定區(qū)域的電流密度，如C.2所示。UCP是用于計(jì)算的區(qū)域垂直中心。在海底下方，表面積可按C.4所示細(xì)分，并顯示相應(yīng)的電流密度。鋼筋混凝土基礎(chǔ)的電流密度計(jì)算指南可見(jiàn)C.5。8.6.3內(nèi)表面電流需求計(jì)算具有自由流動(dòng)海水的內(nèi)部艙間的表面積應(yīng)延伸到最高的內(nèi)部水位，對(duì)于自由流動(dòng)的條件，應(yīng)為HAT。單樁內(nèi)部的水流取決于表面開(kāi)口的大小、數(shù)量和位置以及單樁外部的海況。為了估算合適的電流密度，需要對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)的海水流速進(jìn)行詳細(xì)研究，同時(shí)研究環(huán)境因素、溶解氧濃度、pH值、鹽度等。關(guān)于不同溶解氧含量所需電流的指南可見(jiàn)附錄C。8.7電連續(xù)性基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)無(wú)論采用螺栓法蘭連接還是采用導(dǎo)管架焊接，結(jié)構(gòu)的電連續(xù)性要滿足陽(yáng)極到結(jié)構(gòu)的電流負(fù)載。在單樁和過(guò)渡件灌漿的情況下，應(yīng)在單樁和過(guò)渡件間建立電連續(xù)性，且在以下任一情況下也應(yīng)建立——外部犧牲陽(yáng)極焊接到過(guò)渡件上，——內(nèi)部犧牲陽(yáng)極連接到過(guò)渡件上，——外加電流系統(tǒng)使用陰極線或“匯流點(diǎn)”連接到過(guò)渡件，或全部。這些電連續(xù)性的設(shè)計(jì)應(yīng)確保來(lái)自外部和內(nèi)部陰極保護(hù)系統(tǒng)的全部電流可在單樁和過(guò)渡件之間傳輸，且連接點(diǎn)之間的電壓降不會(huì)對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)性能產(chǎn)生不利影響。電連續(xù)性設(shè)計(jì)（橫截面、長(zhǎng)度和接觸電阻）應(yīng)滿足陰極保護(hù)和電氣安全和防雷接地的要求。建議在電連續(xù)性設(shè)計(jì)方面增加裕量，連續(xù)性連接的設(shè)計(jì)可基于按最大設(shè)計(jì)陰極保護(hù)電流通過(guò)時(shí)所有并聯(lián)連接上的總電壓降為10mV（見(jiàn)8.6)。犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)與本建議也相關(guān)，在這種情況下，陽(yáng)極設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電壓應(yīng)相應(yīng)降低（見(jiàn)外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的第10條）。如果采用螺栓連接，則應(yīng)采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行連接，以避免因振動(dòng)而松動(dòng)和因腐蝕而劣化。注：直接針式釬焊是一種適宜的低電阻連接方法，可確保電纜銅芯與單樁和過(guò)由于存在較多并聯(lián)點(diǎn)，例如連續(xù)接點(diǎn)和楔形結(jié)構(gòu)等，使用交流或直流電阻測(cè)量方法測(cè)量的接觸電阻值不準(zhǔn)確，因此應(yīng)結(jié)合焊點(diǎn)的外觀完整性檢查進(jìn)行測(cè)量，流經(jīng)焊點(diǎn)的電流可使用高精度直流鉗形表測(cè)量。應(yīng)對(duì)連接點(diǎn)的選材和腐蝕防護(hù)措施進(jìn)行選擇，以使連接在陰極保護(hù)設(shè)計(jì)壽命內(nèi)耐用、可靠且可維護(hù)，同時(shí)應(yīng)注意，這些連接通常位于水面以上接收不到保護(hù)電流，但卻處于潮濕、含鹽和受潮汐影響的區(qū)域。計(jì)算所得的過(guò)渡件與單樁之間及陽(yáng)極籠或陽(yáng)極陣列與單樁之間電纜連接的電壓降的程度，這些細(xì)節(jié)應(yīng)記錄在陰極保護(hù)設(shè)計(jì)方案中。該電壓降會(huì)降低犧牲陽(yáng)極發(fā)生電流，在設(shè)計(jì)中為補(bǔ)救這一情況應(yīng)作出規(guī)定。8.8電流消耗和相互作用GB/TXXXXX—XXXX/ISO電流可能被未完全納入保護(hù)范圍的結(jié)構(gòu)或部分結(jié)構(gòu)所消耗——電纜保護(hù)系統(tǒng)——電纜鎧裝——需要全面保護(hù)的基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)的上下區(qū)域，以及 陰極保護(hù)設(shè)計(jì)中應(yīng)記錄并考慮這些項(xiàng)目，并計(jì)算額外的表面積，應(yīng)根據(jù)具體情況加上適當(dāng)?shù)念~外電流需求。電流消耗取決于表面積和當(dāng)?shù)丨h(huán)境。若沒(méi)有其他附近結(jié)構(gòu)的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)，附錄C中給出了一些參考電流密度。數(shù)值模型可以給出可能消耗的電流，見(jiàn)附錄I。注2：理論上，典型風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)發(fā)中的所有結(jié)構(gòu)將通過(guò)陣列電纜的鎧裝進(jìn)行電氣互結(jié)構(gòu)之間存在顯著的電流流動(dòng)；鋼絲鎧裝的電阻和外部陽(yáng)極的局部分布決定的結(jié)構(gòu)之間的相互連接應(yīng)當(dāng)被認(rèn)識(shí)到，并且從理論上講，可能會(huì)影響未來(lái)的新型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)或陰極保護(hù)系統(tǒng)。8.9設(shè)計(jì)時(shí)安裝注意事項(xiàng)對(duì)于導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)，可在下水前在制造場(chǎng)安裝犧牲陽(yáng)極和外加電流陰極保護(hù)陽(yáng)極及其電纜和導(dǎo)管。數(shù)值模型（見(jiàn)附錄I）可用于預(yù)測(cè)電位分布以及陽(yáng)極位置的最佳選擇。對(duì)于單樁或過(guò)渡件結(jié)構(gòu)，由于打樁過(guò)程中的安裝限制，犧牲陽(yáng)極和外加電流陰極保護(hù)陽(yáng)極通常不會(huì)預(yù)先安裝在打入的單樁上。陽(yáng)極固定在過(guò)渡件上，或單樁上的陽(yáng)極套籠或海底的陽(yáng)極陣列。打樁作業(yè)完成后，應(yīng)將其與海上現(xiàn)場(chǎng)的單樁進(jìn)行電氣連接。在這種情況下，電位的均勻分布更加困難。外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)和犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)都可能存在單樁表面的陽(yáng)極分布不適當(dāng)以及電流和電位的衰減。設(shè)計(jì)階段的數(shù)學(xué)建?？梢詢?yōu)化整個(gè)結(jié)構(gòu)的電流和電位分布，見(jiàn)附錄I，從而實(shí)現(xiàn)陽(yáng)極的最佳放置并最大限度地減少極化不足或過(guò)度的風(fēng)險(xiǎn)。陰極保護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)確保陽(yáng)極和監(jiān)控系統(tǒng)安裝在外部干擾或損壞可能性最小的位置，并在適當(dāng)情況下便于更換。對(duì)于單樁/過(guò)渡件基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部保護(hù)，陽(yáng)極可懸掛在過(guò)渡件甲板或下部?jī)?nèi)部平臺(tái)上。并在單樁打入海底和過(guò)渡件安裝完成后進(jìn)行。單樁和過(guò)渡件的安裝時(shí)間間隔可能很長(zhǎng)，陽(yáng)極與結(jié)構(gòu)的連接與安裝同步或安裝后完成。應(yīng)確認(rèn)陰極保護(hù)系統(tǒng)未運(yùn)行的時(shí)間段，并在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考慮其對(duì)結(jié)構(gòu)完整性的影響。如果犧牲陽(yáng)極作為“串”或垂直陣列懸掛，應(yīng)特別注意陽(yáng)極串的電阻、電壓降和衰減以及懸掛系統(tǒng)的耐久性，包括在水位以上使用的鋼絲繩。電纜芯尺寸選擇、連接電纜長(zhǎng)度和低接觸電阻結(jié)構(gòu)連接細(xì)節(jié)應(yīng)詳細(xì)記錄在陰極保護(hù)設(shè)計(jì)報(bào)告第15條中。9犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)GB/TXXXXX—XXXX/ISO9.1一般規(guī)定犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)是通過(guò)在海水中電位比鋼更負(fù)的合金制造的陽(yáng)極與鋼結(jié)構(gòu)直接連接，從而提供鋼結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)所需的電流，犧牲陽(yáng)極優(yōu)先腐蝕產(chǎn)生電流，而無(wú)需任何額外的電源。犧牲陽(yáng)極的發(fā)生電流取決于陽(yáng)極的材料特性、陽(yáng)極的形狀、鋼結(jié)構(gòu)的極化程度及其運(yùn)行的環(huán)境條件。因此，每個(gè)陽(yáng)極都具有額定的電流輸出，可以在陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中計(jì)算和使用。通過(guò)陽(yáng)極周密的選擇和分布，可以實(shí)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)的陰極保護(hù)電流需求。正確設(shè)計(jì)的犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)應(yīng)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、可靠、可自控。9.2陽(yáng)極利用率在陰極保護(hù)設(shè)計(jì)中，犧牲陽(yáng)極輸出電流的驅(qū)動(dòng)電位被認(rèn)為是鋼的極化電位與陽(yáng)極合金的閉路電位之間的差值，該電位由陽(yáng)極合金和陽(yáng)極電流密度決定。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)開(kāi)始從其末期電位極化時(shí)，驅(qū)動(dòng)電位最初會(huì)更高，但隨著結(jié)構(gòu)極化的增加，驅(qū)動(dòng)電位會(huì)降低，陽(yáng)極輸出電流（根據(jù)歐姆定律計(jì)算）會(huì)降低，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)。當(dāng)陽(yáng)極被犧牲消耗時(shí)，其尺寸會(huì)減小，從而增加了對(duì)遠(yuǎn)端海水的電阻，從而降低了輸出電流。犧牲陽(yáng)極的可用壽命取決于其整個(gè)生命周期的總輸出電流（電荷）、末期質(zhì)量、利用系數(shù)（并非100%的陽(yáng)極質(zhì)量都可用于反應(yīng)）、電容量。附錄E詳細(xì)說(shuō)明了陽(yáng)極對(duì)遠(yuǎn)距離接地（海水）電阻的計(jì)算過(guò)程，并描述了陽(yáng)極利用系數(shù)。附錄E描述了陽(yáng)極壽命的計(jì)算過(guò)程，或在陰極保護(hù)設(shè)計(jì)壽命內(nèi)提供所需總電流需要的陽(yáng)極合金質(zhì)量。9.3犧牲陽(yáng)極合金鋁合金和鋅合金是開(kāi)放海水中最常用的犧牲陽(yáng)極材料。為海洋應(yīng)用開(kāi)發(fā)的鋁基犧牲陽(yáng)極合金經(jīng)過(guò)專門(mén)配制，可在pH值為弱堿、高鹽度和高含氧量的海水中使用。在某些區(qū)域，海水和海泥條件可能超出上述預(yù)定義范圍，在這些情況下，不應(yīng)使用鋁陽(yáng)極。除非另有說(shuō)明，鋁陽(yáng)極不應(yīng)在電解質(zhì)電阻率超過(guò)2Ω·m的條件下使用。在某些情況下，例如單樁內(nèi)部，當(dāng)新鮮含氧海水不能自由補(bǔ)充時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)，由于鋁與海水的反應(yīng)，封閉隔間中水的pH值會(huì)顯著降低，這顯著影響了合金的效率和陰極保護(hù)的功效，見(jiàn)參考文獻(xiàn)[33]和[34]。某些鋁合金的性能也會(huì)因埋在海泥中而受到不利影響，特別是在電流輸出保持較低的情況下，見(jiàn)ISO15589-2[8]。鋅基陽(yáng)極可用于海上結(jié)構(gòu)，但其較高的密度會(huì)導(dǎo)致較高的陰極保護(hù)系統(tǒng)質(zhì)量。鋅陽(yáng)極可用于淡海水和淡水中。鋅在未補(bǔ)充的海水中不會(huì)引起明顯的酸化，在含氧水補(bǔ)給不確定的情況下，可用于結(jié)構(gòu)的內(nèi)部陰極保護(hù)。由于氫氣產(chǎn)生過(guò)多，鎂陽(yáng)極不得用于含有海水的內(nèi)部空間。注：在港口和碼頭相對(duì)安靜的水域進(jìn)行的一些研究表明，鋅陽(yáng)極溶解會(huì)引起環(huán)境問(wèn)題，見(jiàn)ZincinEstuaries。GB/TXXXXX—XXXX/ISOEN12496描述了犧牲陽(yáng)極及其在海水中的電化學(xué)性能。如果正確記錄了包括相關(guān)陽(yáng)極工作溫度和實(shí)際使用的陽(yáng)極成分的這些數(shù)據(jù)，則犧牲陽(yáng)極的閉路電位和電容量的可以使用EN12496中所述數(shù)據(jù)。然而，由于不同的操作條件，在考慮特定條件下（以及特定有限時(shí)間范圍內(nèi)）測(cè)試的合金時(shí)，應(yīng)謹(jǐn)慎行事。適用于保護(hù)大多數(shù)低碳錳結(jié)構(gòu)鋼的商用鋁犧牲陽(yáng)極是EN12496中的A2合金，如果需要鋅合金，EN12496中的Z1合金是適合的。對(duì)于對(duì)氫脆敏感的鋼和耐腐蝕合金，ISO12473中給出了其他建議，如果沒(méi)有采用其他潛在的限制措施，EN12496中的A4合金可能是合適的選擇。9.4陽(yáng)極選擇陽(yáng)極（無(wú)論是鋁還是鋅）的形狀決定了其對(duì)遠(yuǎn)端接地（海水）的電阻和選定驅(qū)動(dòng)電位的電流輸出。大多數(shù)用于海上風(fēng)電場(chǎng)基礎(chǔ)外部和內(nèi)部陰極保護(hù)的犧牲陽(yáng)極都是梯形橫截面，并且長(zhǎng)度比截面尺寸大很多。長(zhǎng)度是陽(yáng)極發(fā)生電流的主要決定因素，合金的質(zhì)量決定陽(yáng)極壽命。陽(yáng)極可以是支架式，也可以是平貼式安裝在結(jié)構(gòu)上。細(xì)長(zhǎng)的支架式陽(yáng)極通常具有更高的陽(yáng)極利用率。平貼式陽(yáng)極通常較短，其電阻增加，陽(yáng)極利用率較低。如果單個(gè)陰極保護(hù)區(qū)域的所有陽(yáng)極尺寸相同則更合適，例如單樁結(jié)構(gòu)上的外部陽(yáng)極或單樁結(jié)構(gòu)內(nèi)部的陽(yáng)極。不同尺寸和類型的陽(yáng)極混用是不合適的，因?yàn)椴煌年?yáng)極在整個(gè)陰極保護(hù)系統(tǒng)生命周期內(nèi)消耗速率不同。當(dāng)在單個(gè)陰極保護(hù)區(qū)不可避免地要使用不同尺寸和形狀的陽(yáng)極時(shí)，應(yīng)考慮所有陽(yáng)極的有效電荷（電流容量）。EN12495[18]和DNVGL-RP-B401[23]有進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。在任何情況下選擇陽(yáng)極形狀時(shí)，都應(yīng)適當(dāng)考慮陰極保護(hù)設(shè)計(jì)和布置需求，以實(shí)現(xiàn)在受保護(hù)結(jié)構(gòu)上的均勻電位分布。直接安裝在結(jié)構(gòu)上的外部陽(yáng)極會(huì)產(chǎn)生來(lái)自陽(yáng)極的流體阻力和循環(huán)應(yīng)力，從而影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。陽(yáng)極的位置也可以根據(jù)需要來(lái)決定，以避免妨礙后續(xù)的操作。用于外部的陽(yáng)極，暴露的陽(yáng)極鐵芯通常焊接到陽(yáng)極套籠或底座的結(jié)構(gòu)、過(guò)渡件或框架上。因此，鐵芯材料應(yīng)為可焊接的鋼材。平貼陽(yáng)極可通過(guò)螺栓固定在支撐結(jié)構(gòu)上，尤其是需要更換的情況下，也可見(jiàn)8.3。用于單樁或?qū)Ч芗軆?nèi)部的陽(yáng)極通常比用于外部的陽(yáng)極尺寸要小。如果使用內(nèi)部陽(yáng)極，由于涉及到通道和搬運(yùn)問(wèn)題，可能會(huì)有尺寸限制。懸掛在單樁結(jié)構(gòu)內(nèi)部的陽(yáng)極應(yīng)具有吊耳、暴露的鐵芯也應(yīng)具有完整的電纜連接點(diǎn)。陽(yáng)極鐵芯應(yīng)符合EN12496中規(guī)定的要求。鋁陽(yáng)極的鐵芯應(yīng)進(jìn)行噴砂處理，表面光潔度至少符合ISO8501-1的Sa2?級(jí)。這種光潔度應(yīng)一直保持到鑄造時(shí)，不允許在鑄造前出現(xiàn)任何表面污染。鋅陽(yáng)極的鐵芯可以與鋁陽(yáng)極相同處理，也可以按照ISO1461[1]進(jìn)行熱浸鍍鋅。在鑄造之前，不允許出現(xiàn)任何明顯的污染。電鍍鋅涂層不適用于陽(yáng)極鐵芯，鐵芯噴砂表面的最小表面粗糙度為75微米，不允許使用鋼丸或冷鐵丸進(jìn)行噴砂。GB/TXXXXX—XXXX/ISO陽(yáng)極制造的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)詳見(jiàn)EN12496和DNVGL-RP-B401[23]。然而，這些是基于單一結(jié)構(gòu)相對(duì)較大噸位的采購(gòu)，這在海上石油和天然氣行業(yè)很常見(jiàn)。陽(yáng)極的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、物理和電化學(xué)測(cè)試的頻率和類型，應(yīng)根據(jù)海上項(xiàng)目及其單個(gè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的總體陽(yáng)極要求加以考慮，并應(yīng)構(gòu)成陽(yáng)極供應(yīng)要求和文件的一部分。9.5陽(yáng)極要求為滿足陰極保護(hù)設(shè)計(jì)，應(yīng)通過(guò)所選擇的陽(yáng)極類型和合理分布的安裝數(shù)量使所需電流（見(jiàn)8.6.2）始終得到滿足。所需電流包括末期極化所需的電流，以及在陰極保護(hù)設(shè)計(jì)壽命期間任何增加的復(fù)極化所需的電流，當(dāng)達(dá)到充分利用時(shí)，陽(yáng)極應(yīng)能夠在其使用壽命結(jié)束時(shí)滿足復(fù)極化的要求。這通常被稱為“末期”電流需求，它是在陽(yáng)極設(shè)計(jì)壽命結(jié)束時(shí)提供的電流，而不一定是結(jié)構(gòu)使用壽命結(jié)束時(shí)的電流。附錄E中給出了關(guān)于特定形狀、尺寸的陽(yáng)極的發(fā)生電流計(jì)算方法的指導(dǎo)。陽(yáng)極的壽命將取決于其質(zhì)量、發(fā)生電流、利用系數(shù)和合金的電容量，詳見(jiàn)附錄E。根據(jù)附錄E中給出的公式，由平均電流需求計(jì)算出在整個(gè)陰極保護(hù)設(shè)計(jì)壽命期間運(yùn)行所需的合金質(zhì)量。所需的合金質(zhì)量可以根據(jù)整個(gè)結(jié)構(gòu)或每個(gè)單獨(dú)構(gòu)件或每個(gè)表面區(qū)域來(lái)確定所選類型所需的陽(yáng)極數(shù)量（N）可由公式（3）至（5）計(jì)算：N≥W總/W陽(yáng)極（3）N≥I總(初期)/I陽(yáng)極(初期)（4）N≥I總(末期)/I陽(yáng)極(末期)其中m總所需的犧牲陽(yáng)極材料的最小總凈質(zhì)量，單位為千克（kg）m陽(yáng)極單個(gè)犧牲陽(yáng)極材料的凈質(zhì)量，單位為千克（kg）I總(初期)初期所需的總電流，單位為安培（A）I陽(yáng)極(初期)單個(gè)犧牲陽(yáng)極材料的初期發(fā)生電流，單位為安培（A）I總(末期)末期所需的總電流，單位為安培（A）I陽(yáng)極(末期)單個(gè)犧牲陽(yáng)極材料的末期發(fā)生電流，單位：安培（A）合格的陰極保護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以上全部三個(gè)準(zhǔn)則。對(duì)于涂層良好的結(jié)構(gòu)，末期或維持期電流需求可能是設(shè)計(jì)控制因素。9.6陽(yáng)極分布安裝在導(dǎo)管架的犧牲陽(yáng)極通常焊接在結(jié)構(gòu)上，并應(yīng)合理分布，以提供足夠均勻的電流分布和相應(yīng)的均勻防護(hù)，使所有受保護(hù)的表面都符合陰極保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。陽(yáng)極分布對(duì)犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)的成功設(shè)計(jì)至關(guān)重要，應(yīng)完整記錄在陰極保護(hù)設(shè)計(jì)方案中，見(jiàn)第15章。所有單個(gè)陽(yáng)極的位置應(yīng)標(biāo)注在施工圖和竣工圖上。GB/TXXXXX—XXXX/ISO犧牲陽(yáng)極通常不預(yù)先安裝在單樁上，而是安裝在過(guò)渡件上、后安裝在單樁或海底的套籠上。如果有必要將陽(yáng)極組合在一起，可在過(guò)渡件上，及在單樁上的一個(gè)或多個(gè)套籠上，也可在海底的基座上，使電流均勻分布到結(jié)構(gòu)上。根據(jù)水深以及是否是涂層與陰極保護(hù)的聯(lián)合使用，可能需要在不同的高度安裝陽(yáng)極，以便使所有受保護(hù)的表面達(dá)到陰極保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。如果結(jié)構(gòu)上的陽(yáng)極分布不均勻，則應(yīng)評(píng)估陽(yáng)極之間相互干擾引起的陽(yáng)極發(fā)生電流的減少。在設(shè)計(jì)計(jì)算中，可使用數(shù)學(xué)建模技術(shù)來(lái)考慮相互干擾的影響。如果使用建模來(lái)計(jì)算陽(yáng)極相互干擾引起的陽(yáng)極發(fā)生電流的減少，則應(yīng)由建模專家進(jìn)行。然而，輸入?yún)?shù)特別是陽(yáng)極和陰極極化曲線，應(yīng)由陰極保護(hù)設(shè)計(jì)人員根據(jù)第5條進(jìn)行選擇。在海水（電解質(zhì)）中發(fā)生電流的計(jì)算是基于陽(yáng)極對(duì)遠(yuǎn)端電阻的計(jì)算。發(fā)生電流由于以下部位靠近而減?。骸?yáng)極到陽(yáng)極；——陽(yáng)極到結(jié)構(gòu)；——陽(yáng)極到海水/空氣界面，以及——陽(yáng)極到海底。建議將陽(yáng)極放置在?1mLAT以下，使其始終處于浸沒(méi)狀態(tài)。關(guān)于靠近海水表面時(shí)發(fā)生電流的減少，見(jiàn)參考文獻(xiàn)[37]。即使陽(yáng)極低于?1mLAT，這些影響也是顯著的，建議評(píng)估這些影響并在設(shè)計(jì)中予以考慮。陽(yáng)極應(yīng)布置在盡量減少其受到機(jī)械損壞的位置，例如不要靠近船只著陸點(diǎn)。對(duì)于用于操作或維護(hù)的物品，如電纜、系繩或臍帶纜，陽(yáng)極不應(yīng)存在被鉤住的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)陽(yáng)極連接到中間結(jié)構(gòu)，如安裝在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上或遠(yuǎn)離基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的陽(yáng)極套籠或底座時(shí)，應(yīng)通過(guò)電纜確保電連接。電纜從陽(yáng)極支撐結(jié)構(gòu)到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的連接可以通過(guò)特定的連接點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。安裝前可將電纜預(yù)安裝在陽(yáng)極組件上，只需要制作基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)連接附錄當(dāng)電纜用于陽(yáng)極連接時(shí)，這些電纜可能比跨接電纜長(zhǎng)，見(jiàn)8.7，并且應(yīng)適當(dāng)考慮電纜尺寸和電纜壓降，見(jiàn)附錄F。電纜連接點(diǎn)易因海流引起的移動(dòng)受損，應(yīng)適當(dāng)考慮兩端電纜連接的安全性。建議使用中間連接板和彎曲限制器或電纜夾具。8.9中描述了其他常規(guī)安裝要求。EN17243提供了管道內(nèi)表面電位分布信息。安裝在浸水單樁內(nèi)部的陽(yáng)極需要符合特定的設(shè)計(jì)要求。如果安裝陽(yáng)極“串”，則應(yīng)計(jì)算并記錄沿串的電流衰減；第11條規(guī)定，通常需要將陽(yáng)極與絕緣護(hù)套銅芯電纜連接，將其連接到過(guò)渡件或單樁。單樁及其內(nèi)的水柱形成一個(gè)有限的電解質(zhì)體積，陽(yáng)極在該體積內(nèi)將電流輸送到單樁表面；海水中的垂直電壓降不可忽略，并且在海底以下明顯更大。陽(yáng)極到陽(yáng)極和陽(yáng)極到陰極（鋼）的間距應(yīng)較小，這將降低陽(yáng)極發(fā)生電流。建議對(duì)布置進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。10外加電流系統(tǒng)GB/TXXXXX—XXXX/ISO10.1一般規(guī)定外加電流系統(tǒng)通過(guò)將結(jié)構(gòu)連接到可控直流電源的負(fù)極，并將電源的正極連接到浸入或埋在與結(jié)構(gòu)相同的電解質(zhì)中的一個(gè)或多個(gè)外加電流陽(yáng)極，提供鋼結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)所需的直流電流?？刂朴呻娫刺峁┑闹绷麟娏鬏敵?，以在結(jié)構(gòu)的整個(gè)鋼表面獲得并保持足夠的保護(hù)電位水平，應(yīng)確定陽(yáng)極的電流、數(shù)量和位置以及參比電極數(shù)量和位置，以便達(dá)到保護(hù)電位標(biāo)準(zhǔn)，并在預(yù)期的陰極保護(hù)使用壽命內(nèi)，保持結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面獲得“完全”陰極保護(hù)，區(qū)域見(jiàn)圖2、圖3、圖4和圖5。通常，外加電流系統(tǒng)陽(yáng)極的尺寸和質(zhì)量比犧牲陽(yáng)極小，而由于控制電源的驅(qū)動(dòng)電壓通常在0V到24VDC范圍內(nèi)，因此能夠提供大電流輸出控制。外加電流系統(tǒng)需要電源和相關(guān)電纜才能運(yùn)行，并且需要進(jìn)行調(diào)整以確保極化極限在要求范圍內(nèi)。同時(shí)需要使用參比電極進(jìn)行自動(dòng)電位控制，以測(cè)量并保持在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，包括鋼對(duì)電解質(zhì)（海水）的最大負(fù)電位和最小負(fù)電位。如果斷電、連接電纜或參比電極損壞，或兩者兼而有之，將無(wú)法工作。海上風(fēng)電場(chǎng)多無(wú)人值守，這使得運(yùn)營(yíng)和維護(hù)困難且昂貴。在電源故障、保險(xiǎn)絲或斷路器跳閘、參比電極故障、電氣或軟件系統(tǒng)故障以及陽(yáng)極或電纜故障的情況下，會(huì)導(dǎo)致陰極保護(hù)失效的風(fēng)險(xiǎn)。此外，由于雷電事件，陽(yáng)極通過(guò)電源作為接地系統(tǒng)的一部分，也存在系統(tǒng)故障的風(fēng)險(xiǎn)。外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)可靠性的主要特點(diǎn)是：——數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施能確保所有者獲得持續(xù)的性能數(shù)據(jù)，并能夠及時(shí)響應(yīng)；——所有者及時(shí)操作、維護(hù)和維修的組織能力和投入；——前期操作和維護(hù)手冊(cè)、故障響應(yīng)計(jì)劃；操作和維護(hù)手冊(cè)應(yīng)包括如何維修、何時(shí)維修的說(shuō)明。外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非常復(fù)雜。見(jiàn)第14章，應(yīng)為每個(gè)外加電流系統(tǒng)提供運(yùn)維手冊(cè)。電纜故障在某種程度上是可以預(yù)見(jiàn)的，設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到這一點(diǎn)。在結(jié)構(gòu)內(nèi)部布線是可能降低電纜故障風(fēng)險(xiǎn)的一種方式。應(yīng)仔細(xì)評(píng)估電子元件的平均故障間隔時(shí)間（MTBF），并建議在安裝時(shí)制定更換程序。外加電流系統(tǒng)在封閉空間內(nèi)應(yīng)用將產(chǎn)生氫氣和氯氣（腐蝕性和爆炸性），見(jiàn)。當(dāng)使用外加電流陰極保護(hù)時(shí)，應(yīng)采取預(yù)防措施，避免出現(xiàn)腐蝕性或爆炸性情況。氯氣和氫氣的安全通風(fēng)是必要的。這些氣體具有潛在的爆炸風(fēng)險(xiǎn)，氯氣會(huì)帶來(lái)腐蝕和人員傷害。應(yīng)評(píng)估、記錄和減輕水位以上加速腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，特別是對(duì)“密閉”甲板、梯子、下部工作平臺(tái)和支撐梁的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。10.2設(shè)計(jì)要素10.2.1一般規(guī)定對(duì)于大型風(fēng)電場(chǎng)來(lái)說(shuō)，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的安裝需要時(shí)間，通常在基礎(chǔ)安裝后6個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，塔筒、機(jī)艙和機(jī)翼/葉片才安裝完畢并并網(wǎng)，該時(shí)間內(nèi)無(wú)電力供應(yīng)。在通電之前應(yīng)提供臨時(shí)防腐措施，例如使用：GB/TXXXXX—XXXX/ISO——可以使用其他電力，例如太陽(yáng)能電池板、柴油發(fā)電機(jī)或類似設(shè)備。設(shè)計(jì)計(jì)算及材料、安裝、調(diào)試和操作規(guī)范應(yīng)完整記錄在設(shè)計(jì)方案中，見(jiàn)第15章。10.2.2外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的快速恢復(fù)能力設(shè)計(jì)為了提供一定程度的快速恢復(fù)能力并提高外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，設(shè)計(jì)人員（見(jiàn)第5條）應(yīng)考慮是否應(yīng)在每個(gè)基礎(chǔ)上安裝和運(yùn)行多個(gè)電源。對(duì)于無(wú)涂層結(jié)構(gòu)在末期極化之后，電源通常在<50%的額定電流下運(yùn)行就達(dá)到預(yù)期的維持電流需求。如果兩臺(tái)機(jī)組并行運(yùn)行，其中一個(gè)發(fā)生故障，至少在非風(fēng)暴條件下，通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，則在只有一個(gè)機(jī)組運(yùn)行的情況下，也能夠達(dá)到陰極保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求。為維修或更換故障的直流電源提供了時(shí)間。同樣，設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮并記錄每個(gè)直流電源是否應(yīng)安裝兩個(gè)以上的參比電極，以便在其中一個(gè)發(fā)生故障時(shí)，可以遠(yuǎn)程或就地選擇另一個(gè)，以控制最小或最大的保護(hù)條件。此外，如果所有參比電極都發(fā)生故障，直流電源則可以在恒流或恒壓模式下運(yùn)行。即使所有參比電極發(fā)生故障，直流電源輸出電流也不會(huì)為零或最大，應(yīng)自動(dòng)或通過(guò)遠(yuǎn)程控制設(shè)置適當(dāng)?shù)暮愣ㄖ?，以保持極化并防止過(guò)度極化，這雖不能實(shí)現(xiàn)最佳性能，但陰極保護(hù)系統(tǒng)會(huì)在失效到更換參比電極的時(shí)間內(nèi)維持一定程度上的運(yùn)行。如果外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)處于恒電位模式，建議對(duì)整流系統(tǒng)中的電壓和電流進(jìn)行限制，以避免過(guò)保護(hù)。由于外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)需求，應(yīng)向中央監(jiān)控室實(shí)時(shí)提供運(yùn)行和性能數(shù)據(jù)，一般在陸地上并與風(fēng)機(jī)中央監(jiān)控室相連。這將為超出最佳性能時(shí)警報(bào)。操作程序、人員要求以及必要時(shí)所尋求的專家意見(jiàn)，應(yīng)形成文件在陰極保護(hù)設(shè)計(jì)要求符合保護(hù)電位的情況下，可考慮將固定參比電極放置在海底下方。根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的陽(yáng)極系統(tǒng)應(yīng)能夠提供初期極化所需的高電流密度，因此在正常工作條件下，當(dāng)維持電流密度足以維持結(jié)構(gòu)的極化時(shí)，通?？梢越邮荜?yáng)極輸出電流的一些損耗。陰極保護(hù)方案和陽(yáng)極分布應(yīng)進(jìn)行評(píng)估，以提供初期電流密度或極化電流密度，并確保結(jié)構(gòu)的最遠(yuǎn)區(qū)域也能完全極化到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。要使整個(gè)結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)電位，對(duì)于裸露結(jié)構(gòu)預(yù)計(jì)在陰極保護(hù)系統(tǒng)開(kāi)始工作的2至3個(gè)月內(nèi)，對(duì)于涂層良好的結(jié)構(gòu)，需要2到3周。對(duì)于裸結(jié)構(gòu)，在近似穩(wěn)定和穩(wěn)定電流密度下，完全極化可能需要長(zhǎng)達(dá)12個(gè)月，對(duì)于涂層良好的結(jié)構(gòu)，可能需要長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月。平均或維持電流密度，通常小于初期電流密度或極化電流密度的50%，通過(guò)這種“備用”容量提供快速恢復(fù)能力。陰極保護(hù)設(shè)計(jì)人員（見(jiàn)第5章）應(yīng)記錄參比電極和陽(yáng)極是否可以在水下由潛水員或ROV更換。10.2.3外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的電流要求陰極保護(hù)的最大保護(hù)電流需求（I最大）應(yīng)根據(jù)8.6的公式進(jìn)行計(jì)算。陰極保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)有安全系數(shù)，以便能夠提供電流I總，比計(jì)算出的最大保護(hù)電流需求I最大至少高出25%，具體取決于結(jié)構(gòu)的幾何形狀和涂層?？梢愿鶕?jù)8.9中推薦的數(shù)值模型來(lái)增加該系數(shù)。單樁過(guò)渡件上僅有陽(yáng)極的陰極保護(hù)系統(tǒng)可能需要超過(guò)1.25的系數(shù)，并且應(yīng)進(jìn)行建模以獲得最佳評(píng)估，如公式（6）所示：GB/TXXXXX—XXXX/ISOI總≥1.25I最大（6）10.2.4外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)組件——外加電流系統(tǒng)的組件應(yīng)包括，——陽(yáng)極，——參比電極，——陽(yáng)極屏蔽層，如果陽(yáng)極和鋼結(jié)構(gòu)之間不能保持足夠的距離，——陽(yáng)極電纜、陰極電纜及其連接，見(jiàn)第11條，——以及密封圈，電纜貫穿水密部位所需要的。10.2.5直流電源直流電源通常是將交流輸入轉(zhuǎn)換為直流輸出的變壓整流器（TR）。也可以使用高頻開(kāi)關(guān)、太陽(yáng)能、風(fēng)能等替代電源，但它們應(yīng)具備在整個(gè)陰極保護(hù)設(shè)計(jì)壽命內(nèi)連續(xù)提供直流電壓和電流的能力，應(yīng)在陰極保護(hù)設(shè)計(jì)方案中進(jìn)行評(píng)估和記錄。然而，集成數(shù)據(jù)記錄和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制帶來(lái)的額外復(fù)雜性直流電源輸出電壓的計(jì)算應(yīng)考慮電路（電纜、陽(yáng)極和陰極）的電阻、海水中的歐姆電壓降以及工作條件下陽(yáng)極和陰極界面產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)（通常為2V）以及陽(yáng)極的推薦工作電壓，見(jiàn)附錄