PCCP管道陰極保護(hù)技術(shù)研究

邢士波 王相民 呂丙芳 李愛華（山東龍泉管道工程股份有限公司， 山東 淄博 255000）

PCCP管道陰極保護(hù)技術(shù)研究

邢士波 王相民 呂丙芳 李愛華（山東龍泉管道工程股份有限公司， 山東 淄博 255000）

預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（簡稱PCCP）長期埋設(shè)在土壤中，PCCP管道中的鋼構(gòu)件不可避免地會發(fā)生電化學(xué)腐蝕，必須對其采用有效的防腐措施。實(shí)踐表明陰極保護(hù)是最佳防腐的方法。本文主要對PCCP管道陰極保護(hù)技術(shù)進(jìn)行了研究。

PCCP管道；陰極保護(hù)；技術(shù)

0 引言

目前，國內(nèi)外對PCCP管道采取的陰極保護(hù)措施，有效地解決了PCCP管道的腐蝕問題，延長了管道的使用壽命。本文主要對陰極保護(hù)在PCCP管道防腐中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

1 陰極保護(hù)效果設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與方式

目前，對于陰極保護(hù)準(zhǔn)則只規(guī)定了兩項(xiàng)指標(biāo)：一是規(guī)定預(yù)應(yīng)力鋼絲和其他金屬部件的陰極極化值至少100mV，但同時也指出：少于100mV準(zhǔn)則時，仍可提供足夠的陰極保護(hù)；二是規(guī)定應(yīng)避免極化電位比-1000mV更負(fù)，以防止氫的產(chǎn)生和可能的高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絲的氫脆。

埋地PCCP管道的陰極保護(hù)有兩種方式可供選擇，一種是外加電流式的，另一種是犧牲陽極式的。外加電流式陰極保護(hù)方式最大優(yōu)點(diǎn)在于輸出電流量受土壤、地下水的電阻率限制小，輸出電流容易調(diào)節(jié)，對鋼質(zhì)管道保護(hù)范圍較大。主要缺點(diǎn)在于需要外部電源，需要專門維護(hù)運(yùn)行，一旦極化電源故障而又不能與廠家落實(shí)恢復(fù)正常運(yùn)行，陰極保護(hù)措施形同虛設(shè)，PCCP管道必然遭受腐蝕；對于PCCP管道而言，最負(fù)的陰極極化電位是有嚴(yán)格規(guī)定的，因此，雖然輸出電流容易調(diào)節(jié)，但調(diào)節(jié)范圍不大，優(yōu)點(diǎn)難以發(fā)揮，同理，保護(hù)范圍較大的優(yōu)勢也難以發(fā)揮，除非多建陰極保護(hù)站，但這樣一來，建站費(fèi)用和日常維護(hù)費(fèi)用都會增大。還有一個問題很值得注意：如果控制不當(dāng)或巡檢不及時，而使最負(fù)陰極極化電位負(fù)于-1000mV，那么將會積累預(yù)應(yīng)力鋼絲氫脆的風(fēng)險(xiǎn)，犧牲陽極式陰極保護(hù)的最大優(yōu)點(diǎn)在于不需要外部電源，不需要專門的日常維護(hù)運(yùn)行，只要設(shè)計(jì)合理，施工符合要求，就能自動地發(fā)揮保護(hù)作用，可以確保最負(fù)陰極極化電位不會負(fù)于-1000mV，不必?fù)?dān)心氫脆的風(fēng)險(xiǎn)。最大的缺點(diǎn)在于施工時，安裝犧牲陽極的工作量較大，輸出電流受土壤電阻率的影響大。對于埋地的PCCP管道，建議采用犧牲陽極式陰極保護(hù)。

2 犧牲陽極材料的選擇要求

可供比較的犧牲陽極有三種：鋁合金、鎂合金和鋅合金。鋁合金犧牲陽極在海水和氯離子含量高的水介質(zhì)中有許多優(yōu)點(diǎn)，陽極性能良好。但在中、堿性土壤環(huán)境中電流效率很低。故不適合用于除海洋灘涂以外環(huán)境的埋地PCCP管道的犧牲陽極式陰極保護(hù)。鎂合金犧牲陽極密度小，電位很負(fù)，因此對鐵鋼材料的驅(qū)動電壓大，標(biāo)準(zhǔn)型的開路電位為-1.55V，鎂錳型的開路電位能達(dá)到-1.63V，所以，盡管它的電流效率低，一般只有50%左右，但還是埋地鋼管常用的犧牲陽極之一。不過，鎂合金犧牲陽極不適合用來保護(hù)埋地的PCCP管道，這這是由于它很負(fù)的電位很容易造成預(yù)應(yīng)力鋼絲的保護(hù)電位會比-1000mV更負(fù)，而這正是NACERP0100要求應(yīng)加以避免和防止的。鋅合金犧牲陽極具有溶解性能好，電流效率高，保護(hù)效果可靠，容易制造，價(jià)格較低等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是電位沒有鎂合金陽極那么負(fù)，開路電位只有-1.10V，對鋼鐵材料的驅(qū)動電壓不如鎂陽極大。而正是由于它的這一缺點(diǎn)，使它更加適合用于埋地PCCP管道的陰極保護(hù)，因?yàn)樗拈_路電位只有-1.10V，用鋅合金犧牲陽極可以確保預(yù)應(yīng)力鋼絲的保護(hù)電位不會比-1000mV更負(fù)，從根本上防止了氫的產(chǎn)生及氫脆隱憂。因此，建議采用鋅合金犧牲陽極。

3 犧牲陽極的安裝

在施工期間，首先PCCP管段通過銅芯電纜連續(xù)性跨接，跨接電纜兩端分別牢固地焊接在PCCP管兩端引出的鋼片上；陽極具體布置本著保護(hù)電位分布均勻、盡量減少陽極間相互屏蔽和管道前后壁自我屏蔽影響、利用管線陰極保護(hù)的施工原則，條件許可的情況下，盡可能采用管道兩側(cè)均勻交叉埋設(shè)，以盡量避免管道本身兩側(cè)的自身屏蔽影響。其次是，鋅陽極與陽極電纜的組裝，陽極與電纜之間的聯(lián)接采用錫焊。在焊接點(diǎn)上涂覆環(huán)氧涂料，加纏電工膠布和絕緣膠帶，再包覆熱收縮套，并再纏膠帶保護(hù)。嚴(yán)格保證焊接牢固并且絕緣性能良好。在組裝犧牲陽極之前，檢驗(yàn)陽極表面是否有油污和氧化物。犧牲陽極表面的油污和氧化物能降低陽極的活性，影響陽極電流的發(fā)生，所以陽極表面如存在油污和氧化物，應(yīng)采用砂紙將陽極表面打磨干凈。填料包的組裝在室內(nèi)進(jìn)行，保證陽極四周的填料厚度一致、密實(shí)，各邊厚度不小于50mm。填料應(yīng)調(diào)拌均勻，不得混入石塊、泥土、雜草等等。每支陽極需要填料約30kg。陽極填料包放入陽極坑后，對坑內(nèi)澆水，坑內(nèi)水位必須完全侵泡填料包，且坑內(nèi)積水必須保持一段時間，必須徹底浸沒填料包。陽極床回填時，應(yīng)向陽極床內(nèi)回填細(xì)土，禁止向坑內(nèi)回填沙石、水泥塊、塑料等雜物。

4 結(jié)語

PCCP管道陰極保護(hù)技術(shù)的實(shí)施，必須了解和遵循陰極保護(hù)效果設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和方式，在材料的選擇上，建議采用鋅合金，在安裝上一定要規(guī)范。

［1］洪乃豐.基礎(chǔ)設(shè)施腐蝕防護(hù)和耐久性問與答［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003：7.