海底金屬物種類繁多，包括油氣管道,、海洋平臺(tái)樁基、海底電纜,、港口設(shè)施等,，長期處于海水,、海泥等復(fù)雜腐蝕環(huán)境中。犧牲陽極陰極保護(hù)方案利用電化學(xué)原理,，通過連接電位更負(fù)的犧牲陽極,，使金屬物成為陰極，陽極自身氧化 “犧牲” 釋放電子,，抑制金屬物的腐蝕,，從而延長其使用壽命，保障海洋工程設(shè)施安全穩(wěn)定運(yùn)行,。
金屬物參數(shù)：詳細(xì)記錄金屬物的材質(zhì)（如碳鋼,、不銹鋼、合金鋼等）,、結(jié)構(gòu)尺寸,、表面積、數(shù)量,、工作狀態(tài)（如是否承受壓力,、拉力等）以及安裝位置（埋于海泥、浸沒海水,、部分露出水面等） ,。
環(huán)境參數(shù)：收集金屬物所處海域的海水溫度、鹽度,、pH 值,、海流速度、溶解氧含量,、潮汐變化,、海底土壤電阻率、微生物分布等數(shù)據(jù),。不同海域和環(huán)境條件下,，金屬物的腐蝕速率和機(jī)制存在差異，這些數(shù)據(jù)是方案設(shè)計(jì)的重要依據(jù),。
歷史數(shù)據(jù)：若金屬物已服役,，需查閱其過往腐蝕檢測報(bào)告、維修記錄等,，了解曾經(jīng)出現(xiàn)的腐蝕類型（如均勻腐蝕,、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕等）、腐蝕嚴(yán)重區(qū)域及腐蝕速率,，為后續(xù)保護(hù)方案提供參考。
合格保護(hù)電位確定：依據(jù)金屬物材質(zhì)和所處環(huán)境,，參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（如 NACE 標(biāo)準(zhǔn),、ISO 標(biāo)準(zhǔn)等）確定合格保護(hù)電位。不同材質(zhì)的金屬在海水中的合格保護(hù)電位不同,，例如碳鋼在海水中通常為 -0.85V（相對于銅 / 飽和硫酸銅參比電極,，CSE），而不銹鋼可能有所不同,，需準(zhǔn)確確定,。
保護(hù)電流密度計(jì)算：綜合考慮金屬物材質(zhì)、表面狀況（粗糙度,、涂層情況等）,、環(huán)境因素（海水流速、溫度,、鹽度等）,，確定合適的保護(hù)電流密度。對于新建,、表面光滑且有防腐涂層的金屬物,，保護(hù)電流密度取值較低；對于已服役,、表面粗糙或涂層破損的金屬物,，取值需適當(dāng)提高。通過保護(hù)電流密度乘以金屬物的有效保護(hù)表面積,，計(jì)算出所需保護(hù)電流,。
犧牲陽極用量計(jì)算：根據(jù)計(jì)算得到的保護(hù)電流、陽極的實(shí)際電容量,、設(shè)計(jì)保護(hù)年限等參數(shù),，計(jì)算犧牲陽極的用量。陽極實(shí)際電容量受材料成分,、制造工藝影響,，如常用的鋁合金犧牲陽極實(shí)際電容量約為 2200Ah/kg。計(jì)算公式為：陽極用量（kg）= 保護(hù)電流（A）× 設(shè)計(jì)保護(hù)年限（h）× 8760（h / 年）÷ 陽極實(shí)際電容量（Ah/kg）÷ 陽極利用效率（一般取 0.8 - 0.9） ,。
陽極選型與布置設(shè)計(jì)
陽極選型：根據(jù)金屬物的具體情況和環(huán)境特點(diǎn),，從鋁合金陽極、鋅合金陽極,、鎂合金陽極中選擇合適材料,。鋁合金陽極電容量高、驅(qū)動(dòng)電壓大、價(jià)格適中,，適用于大多數(shù)海水環(huán)境,；鋅合金陽極工作電位穩(wěn)定、電流效率高,，在海泥等電阻率較低的環(huán)境中性能良好,；鎂合金陽極電位負(fù)、驅(qū)動(dòng)電壓大,，但電容量較低,，適用于土壤電阻率較高或淡水環(huán)境。同時(shí),，考慮陽極形狀,，如塊狀陽極適用于小型金屬物或不規(guī)則結(jié)構(gòu)，鐲式陽極適合管道類金屬物,。
陽極布置：依據(jù)金屬物結(jié)構(gòu),、尺寸和計(jì)算的陽極用量，確定陽極布置方式,。對于大型海洋平臺(tái)樁基,，可采用成組布置，將多個(gè)陽極組成陽極組安裝在樁基周圍,；對于海底電纜,，可采用沿線間隔布置；對于小型金屬構(gòu)件,，可采用單支分散布置,。合理調(diào)整陽極安裝間距和數(shù)量，確保金屬物表面各部位電位達(dá)到保護(hù)要求,，一般間距在 1 - 100m 不等,，需通過模擬計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)確定。
材料選擇
犧牲陽極材料
鋁合金犧牲陽極：選用符合國家標(biāo)準(zhǔn)（如 GB/T 4948 - 2002）的鋁合金犧牲陽極,，其化學(xué)成分需嚴(yán)格控制,，如鋁含量 95% - 97%、鋅 3% - 5%,、鎂 0.05% - 0.2%,、銦 0.01% - 0.05% 等，雜質(zhì)含量符合標(biāo)準(zhǔn),，保證陽極電化學(xué)性能穩(wěn)定,。根據(jù)實(shí)際需求選擇合適形狀和規(guī)格的陽極。
鋅合金犧牲陽極：符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（如 GB/T 4950 - 2002）,，確保鋅合金成分達(dá)標(biāo),，如鋅含量≥99.99%，雜質(zhì)含量嚴(yán)格要求。鋅合金陽極有穩(wěn)定的工作電位和較高的電流效率,，適合特定海底環(huán)境,。
性能要求：各類陽極的開路電位、工作電位,、電流效率,、實(shí)際電容量等性能指標(biāo)需滿足設(shè)計(jì)要求，如鋁合金陽極開路電位≤ -1.05V（相對于 CSE）,，工作電位在 -1.05V - -1.25V（相對于 CSE）之間，電流效率≥85%,，實(shí)際電容量≥2200Ah/kg ,。
輔助材料
連接電纜：采用耐腐蝕、高強(qiáng)度的電纜,，如銅芯橡膠絕緣電纜或不銹鋼鎧裝電纜,。根據(jù)保護(hù)電流大小選擇合適截面積，確保電纜能安全承載電流且滿足機(jī)械強(qiáng)度要求,。電纜與陽極,、金屬物的連接采用可靠焊接或壓接方式，并進(jìn)行防水,、防腐處理,，如使用防水絕緣膠帶、熱縮套管等,。
參比電極：選用長效銅 / 飽和硫酸銅參比電極（CSE）或銀 / 氯化銀參比電極（Ag/AgCl）,，用于監(jiān)測金屬物的保護(hù)電位。參比電極需具備良好的穩(wěn)定性和耐久性,，電位精度滿足 ±10mV ,。安裝時(shí)固定在金屬物附近合適位置，通過電纜連接,，定期測量電位,。
施工安裝
安裝前準(zhǔn)備
金屬物預(yù)處理：對海底金屬物表面進(jìn)行清理，去除油污,、鐵銹,、海生物等雜質(zhì)，對于有涂層的金屬物,，檢查涂層完整性,，破損處進(jìn)行修補(bǔ)，確保金屬物表面清潔,，以保證陽極與金屬物之間良好的電接觸,。
陽極檢測：對犧牲陽極進(jìn)行外觀檢查，查看是否存在裂紋、氣孔,、夾渣等缺陷,，測試陽極的開路電位、工作電位等性能指標(biāo),，確保陽極質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求,。
設(shè)備準(zhǔn)備：準(zhǔn)備好安裝所需的潛水設(shè)備、水下焊接設(shè)備,、吊裝設(shè)備,、測量儀器等，并進(jìn)行調(diào)試,，確保設(shè)備正常運(yùn)行,。同時(shí)，準(zhǔn)備好輔助材料和工具,。
陽極安裝
潛水安裝：對于淺海區(qū)域或適合潛水作業(yè)的場景,，潛水員攜帶陽極和安裝工具，到達(dá)金屬物安裝位置,。將陽極通過電纜與金屬物進(jìn)行可靠焊接或壓接連接,，保證接觸電阻小于 0.01Ω 。連接后,，采用混凝土基床,、錨固件或支架等方式將陽極固定在海底或金屬物周圍，防止陽極移位,。
水下機(jī)器人輔助安裝：在深?；驖撍鳂I(yè)困難區(qū)域，利用水下機(jī)器人（ROV）進(jìn)行陽極安裝,。通過 ROV 攜帶陽極和安裝設(shè)備,，按照預(yù)定程序?qū)㈥枠O準(zhǔn)確安裝在金屬物指定位置，并完成連接和固定操作,。安裝過程中,，實(shí)時(shí)監(jiān)測連接質(zhì)量和陽極位置。
參比電極安裝：將參比電極安裝在距離金屬物 0.5 - 2m 的合適位置,，采用混凝土底座,、固定支架等方式確保參比電極穩(wěn)定。通過電纜將參比電極與金屬物連接,，并對電纜接頭進(jìn)行防水,、防腐處理。
監(jiān)測與維護(hù)
電位監(jiān)測
定期測量：每月至少一次使用便攜式電位測量儀,，通過參比電極測量金屬物表面各點(diǎn)的保護(hù)電位,，確保電位處于保護(hù)電位范圍內(nèi),。若電位偏離，及時(shí)分析原因,，如陽極消耗,、電纜故障、環(huán)境變化等,，并采取調(diào)整陽極布置,、更換陽極、修復(fù)電纜等措施,。
在線監(jiān)測系統(tǒng)：對于重要海底金屬物,，可安裝在線電位監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測金屬物電位變化,。系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心,，便于及時(shí)掌握金屬物保護(hù)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理,。
陽極性能監(jiān)測
定期通過潛水檢查、水下攝像或聲吶探測等方式,，觀察犧牲陽極的消耗情況,，測量陽極的剩余尺寸和重量。當(dāng)陽極剩余重量小于初始重量的 20% 時(shí),，及時(shí)更換陽極,，保證陰極保護(hù)效果。同時(shí),，記錄陽極消耗速率,，分析其變化趨勢。
電纜及連接部位檢查
定期檢查連接電纜是否存在破損,、斷裂,、老化等問題，檢查電纜與陽極,、金屬物的連接部位是否牢固,，是否出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。若電纜破損,，及時(shí)進(jìn)行修復(fù)或更換,；若連接部位腐蝕，清理腐蝕產(chǎn)物后重新進(jìn)行防腐處理和連接加固,。
