ICCP（Impressed Current Cathodic Protection System）系统简介
ICCP的型式很多,几个主要厂牌: Aquamatic、BKL、Wilson Taylor、CAPAC及Corrintec (Morgan)等但基本原理却都是相同的,以下仅供参考.
(一) 基本防蚀原理：
(1) 由钢铁所建造之船壳长期浸泡于电解液(海水中),若无适当防护,钢铁会因表面局部之电位差而产生电解离作用,形成所谓的电解腐蚀(Galvanic Corrosion).
电位较高之钢材表面为阳极,而电位较低之钢材表面为阴极,电子由阳极解离出来,流向阴极,形成电流.阳极之化学反应式如下：
Fe → Fe2+ + 2e-
(阳极(Fe)因电解离反应,产生电子e-及Fe2+离子,脱离原钢材,造成腐蚀)
(2) 在腐蚀反应中,物质之损耗(生锈、腐蚀)只发生于阳极(Anode)范围内，而阴极则无损耗.若钢材表面所放出之电子未移离阳极或未自阳极处消耗移往钢材表面之阴极范围时,此时腐蚀作用就会停止.因此,若能在钢材表面设法布满带负电荷之离子,则带正电荷之铁离子(Fe2+)就会暂停释出,腐蚀作用就会停止.
(3) 逆压电流防蚀系统(Impressed Current Cathodic Protection System,简称ICCP System)就是利用船上直流电流逆向压至船壳表面,使船壳浸水表面均匀布满电流,藉以抑制船壳表面之铁离子(Fe2+)释出,使腐蚀作用停止.换言之,于船壳外板设置与船体绝缘之阳极,发出适当之电流进入水中再进入船体(阴极),使整个船壳板呈阴性而抑制船壳外板的生锈与腐蚀.
(二) ICCP系统简述：
(1) ICCP系统工作原理:利用船上电源变压器－整流器(Transformer-rectifier)转换之直流电流通至海水中,使船壳湿水表面保持阴极化.即电流由阳极(Anode)→电解液(海水)→阴极(船壳).藉由参考电极侦测被保护金属(船壳)之相对电位,适时提供正确讯号给控制系统，作为调整放电量之依据。因为此装置能自动调整船壳湿水表面(Wetted Surface)之保护电流,有效防止/降低腐蚀率.故能保持船壳表面光滑,降低燃油消耗量.
(2) 典型之ICCP System是以外部阳极板来充当『电流发射器』,再利用参考电极(Reference Electrode)来侦测回馈之讯号(电位差),调整系统之放电量,以防止船壳腐蚀.系统之基本配备如下:
(a) 负责放电流之阳极(Anode):需具有低电阻性、化学活性小、低腐蚀率、
不易脆化等特性.目前常用之阳极有白金合金(Platinum Alloy)或铅合金(Lead Alloy).
理论上以纯白金(Pure unalloyed Platinum)作为阳极,其耐久性及通电性较佳.但考虑纯白金质软且价格昂贵,通常以电镀白合金或电镀白金来作为阳极材料.
(b) 保护放电量之绝缘层(Dielectric Shield):其设置目的为让阳极放出之电流均匀分布至所有船壳之湿水表面,以确保船壳完全达到防腐蚀效果.防止阳极附近之电流太强,致使油漆剥落破坏.
阳极附近如有脱漆裸铁板,由阳极放出之电流就会发生短路效应(Shorting Effect).大量电流将直接传至船壳局部区域,如此不仅浪费电力,并使其它应受保护之广大区域失去保护作用.
(c) 电源供应器及控制机构：电源供应以直流电(Direct Current)较为平稳.电流量之供需情形,通常依船东对于电流密度(Current Density)的要求,再比照被保护船壳之湿水面积(Wetted Surface Area)来计算.一般而言,涂装良好之船壳,只要保持20mA/M2的电流密度已属足够.采购时常采用40~50mA/M2的电流密度作为系统设计值.
(d) 参考电极:其设置的目的在侦测被保护金属之电位,以配合船壳油漆之损伤情形、航行水域之盐分变化(氢氧离子多,会加速腐蚀作用)、船速变化及水温高低等因素,适时提供正确讯号给控制系统,作为调整放电量之依据.依过往实验数据显示,若以Cu/CuSO4作为参考电极,无外加电流时,船壳相对于参考电极之电位约为-560mV,若能提供外来电流使船壳相对于参考电极之电位约-800mV~-850 mV时,船壳板可获得充份的阴极保护.(若以Ag/AgCl作为参考电极时,依说明书内容,若能提供外来电流使船壳相对于参考电极之电位约-750mV~-950 mV时,船壳板可获得充份的阴极保护.实作上常以参考电极相对于船壳之电位差,即750mV~950 mV (0.75V~0.95V)来操作系统)
(三) ICCP系统之设计考虑：
(1) 一般而言,船长不超过200~250公尺的范围,大多仅在船艉机舱附近装设一组ICCP系统即可.但若船长太长,为了设法让电流均匀分布于所有浸水表面,且避免过大的驱动电流而破坏油漆涂层,势必要在船艏锚链舱稍后的位置加装另一组船艏ICCP系统,用以加强船艏附近之船壳板保护.
(2) 一般而言,涂装良好之船壳,只要保持20mA/M2的电流密度已属足够.采购时常采40~50mA/M2的电流密度作为系统设计值.
(3) ICCP系统之使用注意事项：
(a) 确保电源之稳定供应.
(b) 防范极板(Anode)被碰撞.
(c) 注意船由海水驶入运河或内湖区域之电流反应,必要时在进入淡水区域时应暂停使用.
(d) 注意电极(Anode)之绝缘层是否完整,以确保所有湿水表面都能得到均匀且足够的阴极化保护.
(e) 船舶入坞时,务必暂时关闭电源.进行船壳喷砂涂装时,所有ICCP极板及参考电极均需适当地覆盖保护.
(f) 平常须依照使用手册/保养手册来使用、保养及记录.遇到重大故障时,须尽快安排厂商检修.
(四) ICCP系统之应用及紧急对策:
(1) 若保护电位正常(0.75V~0.95V),但阳极电流却突然增大,甚至于增加数倍.这可能是船只搁浅(Aground)导致油漆剥落,此时裸钢板需要更多的电流来保护以防其生锈.裸钢板所需之保护电流密度约0.1A/M2.故藉由船舶搁浅后之ICCP系统电流值增加量估算,可大致推估船壳水下油漆剥落之面积概况.
(2) 电流增大之另一可能原因为阳极之电线短路,此时应确认保护电位,若保护电位过低(低于0.75V),则可能船外板Anode 附近之绝缘层情况不佳,造成短路效应(Shorting Effect).
(3) 入坞时发现ICCP故障,且无备料可换时,可紧急于Bilge Keel下方加装多块锌板充当牺牲阳极来保护船体.