海底金屬物種類繁多,，包括油氣管道,、海洋平臺樁基,、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,。犧牲陽極陰極保護方案利用電化學(xué)原理,，通過連接電位更負的犧牲陽極，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)定運行,。
金屬物參數(shù)：詳細記錄金屬物的材質(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制存在差異,，這些數(shù)據(jù)是方案設(shè)計的重要依據(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,、點蝕,、縫隙腐蝕等）、腐蝕嚴重區(qū)域及腐蝕速率,，為后續(xù)保護方案提供參考,。
合格保護電位確定：依據(jù)金屬物材質(zhì)和所處環(huán)境，參考相關(guān)標準（如 NACE 標準、ISO 標準等）確定合格保護電位,。不同材質(zhì)的金屬在海水中的合格保護電位不同,，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,，需準確確定。
保護電流密度計算：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），確定合適的保護電流密度,。對于新建,、表面光滑且有防腐涂層的金屬物，保護電流密度取值較低,；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,。通過保護電流密度乘以金屬物的有效保護表面積,，計算出所需保護電流。
犧牲陽極用量計算：根據(jù)計算得到的保護電流,、陽極的實際電容量,、設(shè)計保護年限等參數(shù)，計算犧牲陽極的用量,。陽極實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際電容量約為 2200Ah/kg,。計算公式為：陽極用量（kg）= 保護電流（A）× 設(shè)計保護年限（h）× 8760（h / 年）÷ 陽極實際電容量（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
陽極選型：根據(jù)金屬物的具體情況和環(huán)境特點，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)動電壓大,、價格適中，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,、驅(qū)動電壓大,，但電容量較低，適用于土壤電阻率較高或淡水環(huán)境,。同時,，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)、尺寸和計算的陽極用量,，確定陽極布置方式,。對于大型海洋平臺樁基，可采用成組布置,，將多個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到保護要求,，一般間距在 1 - 100m 不等，需通過模擬計算或經(jīng)驗確定,。
材料選擇
犧牲陽極材料
鋁合金犧牲陽極：選用符合國家標準（如 GB/T 4948 - 2002）的鋁合金犧牲陽極，其化學(xué)成分需嚴格控制,，如鋁含量 95% - 97%,、鋅 3% - 5%、鎂 0.05% - 0.2%,、銦 0.01% - 0.05% 等,，雜質(zhì)含量符合標準，保證陽極電化學(xué)性能穩(wěn)定,。根據(jù)實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)標準（如 GB/T 4950 - 2002），確保鋅合金成分達標,，如鋅含量≥99.99%,，雜質(zhì)含量嚴格要求。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,、實際電容量等性能指標需滿足設(shè)計要求,，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%,，實際電容量≥2200Ah/kg 。
輔助材料
連接電纜：采用耐腐蝕,、高強度的電纜,，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械強度要求,。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
安裝前準備
金屬物預(yù)處理：對海底金屬物表面進行清理,，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，破損處進行修補,，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,，確保陽極質(zhì)量符合設(shè)計要求。
設(shè)備準備：準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,，并進行調(diào)試,，確保設(shè)備正常運行。同時,，準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,，到達金屬物安裝位置,。將陽極通過電纜與金屬物進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,。
水下機器人輔助安裝：在深海或潛水作業(yè)困難區(qū)域,，利用水下機器人（ROV）進行陽極安裝,。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，實時監(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，并對電纜接頭進行防水,、防腐處理,。
監(jiān)測與維護
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的保護電位,，確保電位處于保護電位范圍內(nèi),。若電位偏離，及時分析原因,，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),，實時監(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,，便于及時掌握金屬物保護狀態(tài),，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。
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,，及時更換陽極，保證陰極保護效果,。同時,，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,，及時進行修復(fù)或更換；若連接部位腐蝕,，清理腐蝕產(chǎn)物后重新進行防腐處理和連接加固,。
