港湾ターミナルにおける電気防食技術の応用

陰極防食（CP）技術は、港湾および埠頭産業における重要な防食技術です。主に、鋼杭、鋼管杭、鋼矢板、鋼門、石油パイプライン、海を渡る橋の基礎などの金属構造物を、海水、潮汐帯、土壌環境における電気化学的腐食から保護するために使用されます。-港湾施設は、高塩分、湿気、交互の湿潤-}状態、生物付着などを特徴とする複雑な腐食環境に慢性的にさらされています。陰極防食と防食コーティングを組み合わせると、構造の耐用年数が大幅に延長されます（通常は 50 年以上設計されています）。-

1. 腐食ゾーン

港や埠頭の腐食環境は、場所に基づいて次のゾーンに分けられます。

• 水没ゾーン: 溶存酸素、塩分、温度、海洋生物の影響を受ける腐食速度を伴う永久的な海水浸漬。
• 潮汐帯: 湿潤状態と乾燥状態が交互に発生し、酸素濃淡電池の腐食を引き起こし、最も高い腐食速度（最大 0.5 mm/年）を伴います。
• スプラッシュゾーン: 波とスプレーの衝撃が繰り返され、潮汐帯に次いで 2 番目に高い腐食速度を示します。{0}}
• 大気ゾーン: 塩霧と紫外線により、コーティングの劣化と剥離が促進されます。

2. 一次腐食形態

• 電気化学腐食: 金属-の電解質（海水/土壌）が接触して腐食セルを形成します。
• 隙間腐食: 鋼管、フェンダー、ボルト間の接続部に腐食性媒体が蓄積します。
• 微生物影響腐食 (MIC): 硫酸塩還元細菌 (SRB)- は局所的な腐食を促進します。
• 漂遊電流腐食: 港湾電力システムまたは船舶からの電気的干渉。

港と埠頭では 2 つの主要な CP 手法が採用されており、構造の種類、環境条件、費用対効果に基づいて選択されます。-

1. 犠牲陽極 CP (SACP)

アプリケーション:

• 鋼管杭・矢板：陽極を杭表面に直接溶接またはボルト止めします。
• スチール製ゲート/フェンダー: ゲートまたはフェンダーの内側表面の両側に均等に分布した陽極。
• 小規模埠頭/仮設構造物: 外部電源なしで簡単に設置できます。

陽極材料:

• アルミニウム合金陽極: 電流効率 (85% ～ 90%) と容量が高く、海水に適しています。
• 亜鉛合金アノード: 海水/堆積物中で90%~95%の電流効率で安定した性能を発揮します。

設計上の考慮事項:

ａ．保護電流密度:

• 水没ゾーン: 80-120 mA/m²
• 潮汐帯: 150-200 mA/m² (アノード密度の増加が必要)
• 土中ゾーン: 20-25 mA/m²

b.陽極レイアウト:

• 干満帯や泥水域を中心とした杭上の円周分布。
• Segmented arrangement for long piles (>30m) で電流分布のバランスをとります。

2. 印加電流 CP (ICCP)

アプリケーション:

• 大型ターミナル (LNG/コンテナターミナルなど): 広範囲をカバーするための大電流需要。
• 複雑な構造物 (例: 海を渡る橋の杭、パイプライン): 動的な電流調整が必要です。
• -比抵抗の高い環境（砂質土壌や淡水域など）。

システムコンポーネント:

ａ．陽極材料:

• Mixed Metal Oxide (MMO) anodes: Current density up to 600 A/m², >25年の寿命。
• 貴金属陽極 (Pt/Nb): 腐食性の高い環境向けですが、法外に高価です。

b.電源：

• トランス整流器: -0.80~-1.10 V (対 Ag/AgCl) を維持するように出力を自動的に調整します。
• 統合されたリモート モニタリング: 有線 / 無線 / RS485 / モバイル ネットワークをサポートし、クラウド / ローカル コントロール センターへのリアルタイム データ送信（変圧器整流器の出力電流、出力電圧、陰極防食電位、機器の動作ステータス、障害アラーム）を実現します。-スマート整流器により遠隔操作・パラメータ調整が可能。

c.参照電極:

• 海水: リアルタイム モニタリング用の Ag/AgCl または Zn 電極。-

設計上の考慮事項:

ａ．陽極床のレイアウト:

• 洋上陽極層: ターミナル前線近くの海底に配備されます。

b.電流分布の最適化:

• ブラインドゾーンを排除するための分散型アノード (MMO スレッドなど)。
• 電流分布をシミュレートする境界要素法 (BEM) ソフトウェア。 (例: Beasy、COMSOL)。

1. 国際規格と国内規格

国際的：

• ISO 15589-2-2012 石油、石油化学、天然ガス産業 - パイプライン輸送システムの陰極防食 パート 2: オフショア パイプライン
• NACE SP 0169 地下または水没した金属配管システムの外部腐食の制御
• NACE SP0176-2007 石油生産に関連する恒久的に設置された鋼製海洋構造物の水没領域の腐食制御
• DNV-RP-B401-2021 陰極防食設計
• DNVGL-RP-F103-2016 ガルバニック陽極による海底パイプラインの陰極防食

中国の規格:

• GB/T 35988-2018 石油および天然ガス産業 - 海底パイプラインの陰極防食
• JTS 153-3-2007 港湾工学における鋼構造物の防食技術規定
• JTS 153-2015 水輸送工学構造物の耐久性設計に関する規格
• GJB 156A-2008 港湾施設の犠牲陽極保護の設計と設置
• GB/T 17005-2019 海岸構造物の印加電流陰極防食システムに関する一般要件

2. 複合保護設計

コーティング＋CPの相乗効果：

• Coatings (e.g., epoxy glass flake, polyurethane) as primary defense (>カバー率 95%)。
• CP はコーティング欠陥 (ピンホール、構造損傷) を保護します。

潜在的な互換性:

• 過剰な保護は避けてください。-<-1.10 V) causing coating disbondment/hydrogen embrittlement.

3. 迷走電流の軽減

排水対策：

• 影響を受けた地域には排水装置を設置してください。
• 断熱フランジを使用して港湾パイプラインを隔離します。{0}

• ナイジェリアLNG（NLNG）T7ターミナルCPプロジェクト
• BASF（広東省）統合プロジェクトバルク液体ターミナル
• 舟山LNG受入基地・給油基地埠頭プロジェクト（浙江省）
• 浙江省石油化学 40 Mtpa（年間百万トン）精製-化学統合フェーズ I 液体化学埠頭
• 香港 LNG 基地の CP および RMS 監視システム
• マタバリ石炭-火力発電所の石炭埠頭（バングラデシュ）
• 福州港三都澳港エリア成澳西区バース1設置

1. 従来の方法

電位測定:

• 水没中: 携帯用参照電極を備えたダイバー。
• 潮汐帯: 固定電極またはドローンに取り付けられたセンサー-。

アノード消費量:

• 残りの寿命については、定期的な重量測定または電気化学インピーダンス分光法 (EIS) を使用します。

2. スマート監視システム

リモート プラットフォーム:

• -クラウド サーバーまたはコントロール センターへのリモート送信による、整流器出力（電流、電圧、CP 電位）とアノード性能（電流、電位、温度）のリアルタイム モニタリング。
• アノード寿命予測と腐食アラートのための AI アルゴリズム。

ROV(遠隔操作車両):

• 深水陽極/コーティングの目視検査-。

1. 技術的な課題

環境の複雑さ:

• スラッジの被覆によりアノード電流が遮蔽される（サスペンドアノード/パルス電流が必要）。
• 熱帯の港湾条件により、コーティングの劣化が促進されます。

費用対効果:{0}

• 大型端末の場合、ICCP の初期コストが高くなります（総防食予算の 20-30%）。

2. イノベーション

環境に優しいアノード:{0}

• カドミウムフリーの亜鉛合金-と低溶解アルミニウム合金-で海洋汚染を軽減します。

再生可能エネルギー:

• 太陽光発電 / 風力発電の ICCP（青島冬家口港パイロットなど）{0}}。

スマートコーティング:

• 自己修復コーティング（マイクロカプセル技術）と CP の相乗効果。-

CP テクノロジーは港湾インフラの安全性にとって引き続き不可欠であり、統合された腐食分析、材料科学、スマートなモニタリングが必要です。今後の開発は、深海ターミナルや環境に優しい港の需要を満たすため、エコ素材、インテリジェント システム、再生可能エネルギーの統合に重点を置き、-、高効率、低炭素、長寿命化を目指して世界的な港湾エンジニアリングを推進します。-