美國VGP對船舶陰極保護的要求及最佳實踐

劉廣利

一、引言

美國環保署（EPA）于2013年3月發布了新的船舶通用許可（Final 2013 VGP），根據美國環保署的規定，2013版VGP于2013年12月19日零時（美國當地時間）起正式生效，并取代2008版VGP，有效期至2018年12月19日。但是，EPA至今仍未頒布更新版本VGP。前往美國港口船舶應滿足VGP對陰極保護要求。美國海岸警備隊USCG可能會按照EPA要求檢查船舶持有的相關文件及現場檢查犧牲陽極狀況，對不符合VGP要求的船舶進行處罰。本文擬介紹2013版VGP 2.2.7款對船上陰極保護系統的要求和一例船舶犧牲陽極脫落情況，分析船舶犧牲陽極脫落原因，提出船公司和船舶應注意的事項，供行業參考。

二、VGP關于陰極保護的要求和一例船舶犧牲陽極脫落情況

中國船級社（2015年）第2號總第163號技術通告《2013版VGP對陰極保護的要求》提出了一系列要求：

（1） 船舶應依照犧牲陽極布置圖安裝犧牲陽極，不得隨意增加陽極的數量，被更換的殘存的犧牲陽極應予割除。

（2）因犧牲陽極的材質、形狀和安裝方式都會影響到犧牲陽極的需要量，所以當選用犧牲陽極的參數發生改變時，應對犧牲陽極的需要量重新進行計算。并需要重新向船級社審圖中心送審《陰極保護設計計算書》和《犧牲陽極布置圖》。

（3）船舶在維護期間應對犧牲陽極和外加電流陰極保護（ICPP-Impressed Current Cathodic Protection）的絕緣屏蔽層進行適當的清理和/或更換（如進干塢時）；壓載艙內的犧牲陽極也應符合此要求，并應將其腐蝕物清至艙外。上述維護工作應做好相應記錄。

（4）在選用犧牲陽極材質時，可參考CCS鋼質海船入級規范第2篇第2章1.6.3.6款鋁陽極、鎂陽極和鋅陽極的要求。

（5）2013年12月19日以后船舶第一次進干塢時，如選用某種更低毒性的犧牲陽極不合適，船公司應書面說明其理由。

船用犧牲陽極保護原理是在被保護的船殼、舵板、海底閥箱、壓載艙板、防漁網保護罩安裝比鐵活潑、電位更低的金屬塊使之成為陽極，被保護的船殼、舵板、海底閥箱、壓載艙板、防漁網保護罩成為陰極而不被腐蝕。船殼、舵板、海底閥箱、壓載艙板、防漁網保護罩焊接防腐鋅塊或鋁塊的作用，就是用犧牲鋅塊或鋁塊的方法保護船殼、舵板、海底閥箱、壓載艙板、防漁網保護罩，由于鋅或鋁的活性大于鐵，所以鋅或鋁先失去電子發生反應。

船舶尾部犧牲陽極一般布置如圖1所示，船殼犧牲陽極一般焊接安裝方式如圖2所示，圖3為一艘船舶尾部犧牲陽極全部脫落狀況，圖4為舵葉犧牲陽極全部脫落情形。從圖3和圖4可以看到，船舶尾部犧牲陽極、舵葉犧牲陽極已全部脫落，只剩犧牲陽極的扁鐵鐵芯，船殼、舵板已失去防腐保護而開始銹蝕。作為五年常規進塢兩次廠修的船舶呈現如此局面，背后原因令人深思。

圖1 船舶尾部犧牲陽極布置

圖2 船殼犧牲陽極安裝

圖3 船舶尾部犧牲陽極全部脫落

圖4 舵葉犧牲陽極全部脫落

船殼或舵板保護多使用“一”字形扁鐵鐵芯犧牲陽極，如圖5所示，扁鐵鐵芯一般置于距犧牲陽極腹部1/4厚度處。犧牲陽極出廠時腹部均未規范涂漆。塢修期間，如果船廠、公司、船舶疏忽，施工工人直接將犧牲陽極焊接在船殼上，船舶下水營運一段時間后，犧牲陽極表面均勻腐蝕，待犧牲陽極腹部腐蝕殆盡后，陽極金屬塊會脫落，出現圖3、圖4情形，導致船殼、舵板失去防腐保護，海生物積聚在扁鐵鐵芯與船殼、舵板形成的間隙內而不滿足VGP要求。

圖5“一”字形鐵芯犧牲陽極

三、對船公司和船舶的建議

可能前往美國港口的船舶應滿足美國2013版VGP對陰極保護的各項要求，船公司和船舶應注意如下事項：

（1）造船時，防腐廠家提供的防腐設計一般是比較富余的，專業廠家生產的犧牲陽極合金配比方案是固定的，生產廠家經船級社認可。這些規格數量的犧牲陽極安裝在船殼、舵葉、壓載艙，設計使用壽命一般為5～7年，即兩個塢修期（5年左右）。2013版VGP要求，塢修期間，依照犧牲陽極布置圖更換安裝犧牲陽極，不隨意增加陽極數量，被更換的殘存犧牲陽極應割除。

（2）船舶在塢修期間應對犧牲陽極和外加電流陰極保護（ICPP）的絕緣屏蔽層進行適當的清理和/或更換；壓載艙內的犧牲陽極也應符合此要求，并且應將其腐蝕物清至艙外。船舶對上述維護工作應做好相關記錄。每次塢修時船級社頒發的“STATEMENT OF DRYDOCK INSPECTION”證書或其他船級社頒發的“STATEMENT OF COMPLIANCE WITH VGP”證書內容對此也有相應的表述。

2013版VGP要求犧牲陽極緊貼船殼安裝，防止污損海生物聚集此間隙，否則須填滿犧牲陽極與船殼間的空隙。對犧牲陽極兩端扁鐵與船殼間的兩處間隙是否需要填滿無強制要求，考慮到船舶營運期間污損海生物會聚集此間隙，建議填充，普通水泥可作為填充物。如船舶在第二次塢檢發現犧牲陽極與船殼因腐蝕脫落形成間隙，應填滿此間隙，普通水泥可作為填充物。

（3）根據2013版VGP要求，對于海船，若無技術上不可行等客觀因素，應采用鋁和鋁合金作為犧牲陽極材料。當選用的犧牲陽極的材質發生改變時，船公司應對犧牲陽極的所需量進行重新計算，并需要重新向船級社審圖中心送審《陰極保護設計計算書》和《犧牲陽極布置圖》。

鋁的毒性比鋅小。如采用犧牲陽極，在技術可行、經濟條件允許且可實現的范圍內，應選用毒性較小的金屬元素制作的電極設備。船公司、船舶必須在保存記錄的文件材料中說明使用鋁不合適的理由。

船殼、舵葉、壓載艙使用鋅塊的船舶在2013年12月19日后首次進干塢之后應持有上述文件。鑒于作為犧牲陽極使用的鋅塊更換為鋁塊需重新計算、審核，過程較為復雜，因此，船舶可暫時維持原造船時的設計不變。為滿足上述要求，公司、船舶應編制相關說明文件，供船舶保存備查。

2013年12月19日以后第一次進干塢的船舶，建議編制The Documentation for Vessel’s Zinc Anode Selected。建議船長將該文件放入船舶VGP文件夾內。船殼、舵葉、壓載艙使用鋁塊的船舶無須持有這個說明文件。該文件內容如下：

Our vessel named M/V XX was dry-docked from X X, 2014 to X X, 2014 in XX SHIPYARD CO., LTD.According to the Final 2013 VGP 2.2.7 Cathodic Protection, if vessel operators use sacrificial electrodes,they must select electrode devices with metals that are less toxic to the extent technologically feasible and economically practicable and achievable.

Unfortunately, as per the ship maker’s original design, the sacrificial electrodes in the ballast tanks and hull of our vessel are of zinc metals. The maker gave one perfect set of the zinc anode quantity, duration and anode arrangement after complicated calculation. It will be need a long time if we change the zinc anode plan into aluminum anode plan. We had to obey the ship maker’s original design this time, our vessel zinc is selected. Our vessel will be selected aluminum if the sacrificial electrodes material changing experience will have matured in the future.

2013年12月19日以后第二次進干塢的船舶，船公司應考慮對使用鋅塊保護船舶換用犧牲鋁塊陽極的所需量進行重新計算，安排將鋅塊更換為鋁塊，重新向船級社審圖中心送審《陰極保護設計計算書》和《犧牲陽極布置圖》。建議船長將上述文件放入船舶VGP專用文件夾內。

圖5 為“一”字形鐵芯犧牲陽極實物圖，圖6為“一”字形鐵芯陽極結構示意圖。這種類型的犧牲陽極，緊貼船殼鋼板的一面是非工作面。犧牲陽極安裝前應注意在陽極腹部涂兩度防銹漆，確保犧牲陽極腹部緊貼船殼焊接扁鐵，保證陽極和船體的良好電氣接觸，避免犧牲陽極與船殼、舵板因腐蝕形成間隙或脫落，以滿足VGP要求。

圖6 “一”字形鐵芯陽極結構示意圖

船舶壓載艙內的犧牲陽極若選用合適“幾”字形扁/圓鐵鐵芯鋅塊或鋁塊，應妥善焊接在壓載艙內部鋼構上，進塢后將其腐蝕物清至艙外并做好記錄，犧牲陽極脫落等問題不突出。外加電流陰極保護（ICPP）的絕緣屏蔽層環氧膩子進塢需適當清理和/或修補，ICPP除由專業人員檢修外，鈦電極陽極和純鋅參比電極在出塢前必須由輪機長、電機員現場對照圖紙逐只認真檢查表面是否被膠帶、油漆或污物覆蓋，必要時用調漆水擦凈電極表面。出塢后，因船殼新做防護漆及換新犧牲陽極原因，ICPP電流由幾百安培降低為幾安培，甚至過電流報警燈亮均屬正常現象。新造巴拿馬型、好望角型船舶及大型礦砂船（VLOC）會在船舶首部加裝一臺ICPP。2009年1月1日及以后安放龍骨的船舶適用《所有類型船舶專用海水壓載艙及散貨船雙舷側處所的保護涂層性能標準》（PSPC標準），壓載艙內多不再安裝犧牲陽極，而只在船舶尾部、舵葉安裝犧牲鋁塊，保護螺旋槳尾部船板、舵板，從硬件上符合美國2013版VGP要求。

四、結束語

對于船旗國和港口國批準或制定的海事公約或法規，營運船舶必須不折不扣履行。細節決定成敗，小事成就大事。中遠海運集團董事長、黨組書記許立榮說過：“安全工作并不復雜和深奧，但把簡單的事情做好就不簡單。安全工作并不需要更高更深奧的學問，也不復雜，安全工作就是一個持之以恒、年復一年、每天每刻都要嚴謹地按照規則去做的事情。”船舶安全管理工作需要秉承“把小事做成精品”的理念，大處著眼，小處著手，把一件件小事做細做實。也只有如此，才能順利通過各項檢查、防止船舶各類險情或事故發生，才能保障船舶安全營運和船舶機械設備可靠運行。