美国VGP对船舶阴极保护的要求及最佳实践

刘广利

一、引言

美国环保署（EPA）于2013年3月发布了新的船舶通用许可（Final 2013 VGP），根据美国环保署的规定，2013版VGP于2013年12月19日零时（美国当地时间）起正式生效，并取代2008版VGP，有效期至2018年12月19日。但是，EPA至今仍未颁布更新版本VGP。前往美国港口船舶应满足VGP对阴极保护要求。美国海岸警备队USCG可能会按照EPA要求检查船舶持有的相关文件及现场检查牺牲阳极状况，对不符合VGP要求的船舶进行处罚。本文拟介绍2013版VGP 2.2.7款对船上阴极保护系统的要求和一例船舶牺牲阳极脱落情况，分析船舶牺牲阳极脱落原因，提出船公司和船舶应注意的事项，供行业参考。

二、VGP关于阴极保护的要求和一例船舶牺牲阳极脱落情况

中国船级社（2015年）第2号总第163号技术通告《2013版VGP对阴极保护的要求》提出了一系列要求：

（1） 船舶应依照牺牲阳极布置图安装牺牲阳极，不得随意增加阳极的数量，被更换的残存的牺牲阳极应予割除。

（2）因牺牲阳极的材质、形状和安装方式都会影响到牺牲阳极的需要量，所以当选用牺牲阳极的参数发生改变时，应对牺牲阳极的需要量重新进行计算。并需要重新向船级社审图中心送审《阴极保护设计计算书》和《牺牲阳极布置图》。

（3）船舶在维护期间应对牺牲阳极和外加电流阴极保护（ICPP-Impressed Current Cathodic Protection）的绝缘屏蔽层进行适当的清理和/或更换（如进干坞时）；压载舱内的牺牲阳极也应符合此要求，并应将其腐蚀物清至舱外。上述维护工作应做好相应记录。

（4）在选用牺牲阳极材质时，可参考CCS钢质海船入级规范第2篇第2章1.6.3.6款铝阳极、镁阳极和锌阳极的要求。

（5）2013年12月19日以后船舶第一次进干坞时，如选用某种更低毒性的牺牲阳极不合适，船公司应书面说明其理由。

船用牺牲阳极保护原理是在被保护的船壳、舵板、海底阀箱、压载舱板、防渔网保护罩安装比铁活泼、电位更低的金属块使之成为阳极，被保护的船壳、舵板、海底阀箱、压载舱板、防渔网保护罩成为阴极而不被腐蚀。船壳、舵板、海底阀箱、压载舱板、防渔网保护罩焊接防腐锌块或铝块的作用，就是用牺牲锌块或铝块的方法保护船壳、舵板、海底阀箱、压载舱板、防渔网保护罩，由于锌或铝的活性大于铁，所以锌或铝先失去电子发生反应。

船舶尾部牺牲阳极一般布置如图1所示，船壳牺牲阳极一般焊接安装方式如图2所示，图3为一艘船舶尾部牺牲阳极全部脱落状况，图4为舵叶牺牲阳极全部脱落情形。从图3和图4可以看到，船舶尾部牺牲阳极、舵叶牺牲阳极已全部脱落，只剩牺牲阳极的扁铁铁芯，船壳、舵板已失去防腐保护而开始锈蚀。作为五年常规进坞两次厂修的船舶呈现如此局面，背后原因令人深思。

图1 船舶尾部牺牲阳极布置

图2 船壳牺牲阳极安装

图3 船舶尾部牺牲阳极全部脱落

图4 舵叶牺牲阳极全部脱落

船壳或舵板保护多使用“一”字形扁铁铁芯牺牲阳极，如图5所示，扁铁铁芯一般置于距牺牲阳极腹部1/4厚度处。牺牲阳极出厂时腹部均未规范涂漆。坞修期间，如果船厂、公司、船舶疏忽，施工工人直接将牺牲阳极焊接在船壳上，船舶下水营运一段时间后，牺牲阳极表面均匀腐蚀，待牺牲阳极腹部腐蚀殆尽后，阳极金属块会脱落，出现图3、图4情形，导致船壳、舵板失去防腐保护，海生物积聚在扁铁铁芯与船壳、舵板形成的间隙内而不满足VGP要求。

图5“一”字形铁芯牺牲阳极

三、对船公司和船舶的建议

可能前往美国港口的船舶应满足美国2013版VGP对阴极保护的各项要求，船公司和船舶应注意如下事项：

（1）造船时，防腐厂家提供的防腐设计一般是比较富余的，专业厂家生产的牺牲阳极合金配比方案是固定的，生产厂家经船级社认可。这些规格数量的牺牲阳极安装在船壳、舵叶、压载舱，设计使用寿命一般为5～7年，即两个坞修期（5年左右）。2013版VGP要求，坞修期间，依照牺牲阳极布置图更换安装牺牲阳极，不随意增加阳极数量，被更换的残存牺牲阳极应割除。

（2）船舶在坞修期间应对牺牲阳极和外加电流阴极保护（ICPP）的绝缘屏蔽层进行适当的清理和/或更换；压载舱内的牺牲阳极也应符合此要求，并且应将其腐蚀物清至舱外。船舶对上述维护工作应做好相关记录。每次坞修时船级社颁发的“STATEMENT OF DRYDOCK INSPECTION”证书或其他船级社颁发的“STATEMENT OF COMPLIANCE WITH VGP”证书内容对此也有相应的表述。

2013版VGP要求牺牲阳极紧贴船壳安装，防止污损海生物聚集此间隙，否则须填满牺牲阳极与船壳间的空隙。对牺牲阳极两端扁铁与船壳间的两处间隙是否需要填满无强制要求，考虑到船舶营运期间污损海生物会聚集此间隙，建议填充，普通水泥可作为填充物。如船舶在第二次坞检发现牺牲阳极与船壳因腐蚀脱落形成间隙，应填满此间隙，普通水泥可作为填充物。

（3）根据2013版VGP要求，对于海船，若无技术上不可行等客观因素，应采用铝和铝合金作为牺牲阳极材料。当选用的牺牲阳极的材质发生改变时，船公司应对牺牲阳极的所需量进行重新计算，并需要重新向船级社审图中心送审《阴极保护设计计算书》和《牺牲阳极布置图》。

铝的毒性比锌小。如采用牺牲阳极，在技术可行、经济条件允许且可实现的范围内，应选用毒性较小的金属元素制作的电极设备。船公司、船舶必须在保存记录的文件材料中说明使用铝不合适的理由。

船壳、舵叶、压载舱使用锌块的船舶在2013年12月19日后首次进干坞之后应持有上述文件。鉴于作为牺牲阳极使用的锌块更换为铝块需重新计算、审核，过程较为复杂，因此，船舶可暂时维持原造船时的设计不变。为满足上述要求，公司、船舶应编制相关说明文件，供船舶保存备查。

2013年12月19日以后第一次进干坞的船舶，建议编制The Documentation for Vessel’s Zinc Anode Selected。建议船长将该文件放入船舶VGP文件夹内。船壳、舵叶、压载舱使用铝块的船舶无须持有这个说明文件。该文件内容如下：

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日以后第二次进干坞的船舶，船公司应考虑对使用锌块保护船舶换用牺牲铝块阳极的所需量进行重新计算，安排将锌块更换为铝块，重新向船级社审图中心送审《阴极保护设计计算书》和《牺牲阳极布置图》。建议船长将上述文件放入船舶VGP专用文件夹内。

图5 为“一”字形铁芯牺牲阳极实物图，图6为“一”字形铁芯阳极结构示意图。这种类型的牺牲阳极，紧贴船壳钢板的一面是非工作面。牺牲阳极安装前应注意在阳极腹部涂两度防锈漆，确保牺牲阳极腹部紧贴船壳焊接扁铁，保证阳极和船体的良好电气接触，避免牺牲阳极与船壳、舵板因腐蚀形成间隙或脱落，以满足VGP要求。

图6 “一”字形铁芯阳极结构示意图

船舶压载舱内的牺牲阳极若选用合适“几”字形扁/圆铁铁芯锌块或铝块，应妥善焊接在压载舱内部钢构上，进坞后将其腐蚀物清至舱外并做好记录，牺牲阳极脱落等问题不突出。外加电流阴极保护（ICPP）的绝缘屏蔽层环氧腻子进坞需适当清理和/或修补，ICPP除由专业人员检修外，钛电极阳极和纯锌参比电极在出坞前必须由轮机长、电机员现场对照图纸逐只认真检查表面是否被胶带、油漆或污物覆盖，必要时用调漆水擦净电极表面。出坞后，因船壳新做防护漆及换新牺牲阳极原因，ICPP电流由几百安培降低为几安培，甚至过电流报警灯亮均属正常现象。新造巴拿马型、好望角型船舶及大型矿砂船（VLOC）会在船舶首部加装一台ICPP。2009年1月1日及以后安放龙骨的船舶适用《所有类型船舶专用海水压载舱及散货船双舷侧处所的保护涂层性能标准》（PSPC标准），压载舱内多不再安装牺牲阳极，而只在船舶尾部、舵叶安装牺牲铝块，保护螺旋桨尾部船板、舵板，从硬件上符合美国2013版VGP要求。

四、结束语

对于船旗国和港口国批准或制定的海事公约或法规，营运船舶必须不折不扣履行。细节决定成败，小事成就大事。中远海运集团董事长、党组书记许立荣说过：“安全工作并不复杂和深奥，但把简单的事情做好就不简单。安全工作并不需要更高更深奥的学问，也不复杂，安全工作就是一个持之以恒、年复一年、每天每刻都要严谨地按照规则去做的事情。”船舶安全管理工作需要秉承“把小事做成精品”的理念，大处着眼，小处着手，把一件件小事做细做实。也只有如此，才能顺利通过各项检查、防止船舶各类险情或事故发生，才能保障船舶安全营运和船舶机械设备可靠运行。