PCCP管道陰極保護技術研究

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管道陰極保護技術研究

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）

預應力鋼筒混凝土管（簡稱PCCP）長期埋設在土壤中，PCCP管道中的鋼構件不可避免地會發生電化學腐蝕，必須對其采用有效的防腐措施。實踐表明陰極保護是最佳防腐的方法。本文主要對PCCP管道陰極保護技術進行了研究。

PCCP管道；陰極保護；技術

0 引言

目前，國內外對PCCP管道采取的陰極保護措施，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在PCCP管道防腐中的應用進行了探討。

1 陰極保護效果設計準則與方式

目前，對于陰極保護準則只規定了兩項指標：一是規定預應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準則時，仍可提供足夠的陰極保護；二是規定應避免極化電位比-1000mV更負，以防止氫的產生和可能的高強預應力鋼絲的氫脆。

埋地PCCP管道的陰極保護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方式最大優點在于輸出電流量受土壤、地下水的電阻率限制小，輸出電流容易調節，對鋼質管道保護范圍較大。主要缺點在于需要外部電源，需要專門維護運行，一旦極化電源故障而又不能與廠家落實恢復正常運行，陰極保護措施形同虛設，PCCP管道必然遭受腐蝕；對于PCCP管道而言，最負的陰極極化電位是有嚴格規定的，因此，雖然輸出電流容易調節，但調節范圍不大，優點難以發揮，同理，保護范圍較大的優勢也難以發揮，除非多建陰極保護站，但這樣一來，建站費用和日常維護費用都會增大。還有一個問題很值得注意：如果控制不當或巡檢不及時，而使最負陰極極化電位負于-1000mV，那么將會積累預應力鋼絲氫脆的風險，犧牲陽極式陰極保護的最大優點在于不需要外部電源，不需要專門的日常維護運行，只要設計合理，施工符合要求，就能自動地發揮保護作用，可以確保最負陰極極化電位不會負于-1000mV，不必擔心氫脆的風險。最大的缺點在于施工時，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。

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中有許多優點，陽極性能良好。但在中、堿性土壤環境中電流效率很低。故不適合用于除海洋灘涂以外環境的埋地PCCP管道的犧牲陽極式陰極保護。鎂合金犧牲陽極密度小，電位很負，因此對鐵鋼材料的驅動電壓大，標準型的開路電位為-1.55V，鎂錳型的開路電位能達到-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埋地的PCCP管道，這這是由于它很負的電位很容易造成預應力鋼絲的保護電位會比-1000mV更負，而這正是NACERP0100要求應加以避免和防止的。鋅合金犧牲陽極具有溶解性能好，電流效率高，保護效果可靠，容易制造，價格較低等優點，缺點是電位沒有鎂合金陽極那么負，開路電位只有-1.10V，對鋼鐵材料的驅動電壓不如鎂陽極大。而正是由于它的這一缺點，使它更加適合用于埋地PCCP管道的陰極保護，因為它的開路電位只有-1.10V，用鋅合金犧牲陽極可以確保預應力鋼絲的保護電位不會比-1000mV更負，從根本上防止了氫的產生及氫脆隱憂。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、利用管線陰極保護的施工原則，條件許可的情況下，盡可能采用管道兩側均勻交叉埋設，以盡量避免管道本身兩側的自身屏蔽影響。其次是，鋅陽極與陽極電纜的組裝，陽極與電纜之間的聯接采用錫焊。在焊接點上涂覆環氧涂料，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。嚴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，影響陽極電流的發生，所以陽極表面如存在油污和氧化物，應采用砂紙將陽極表面打磨干凈。填料包的組裝在室內進行，保證陽極四周的填料厚度一致、密實，各邊厚度不小于50mm。填料應調拌均勻，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，對坑內澆水，坑內水位必須完全侵泡填料包，且坑內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，應向陽極床內回填細土，禁止向坑內回填沙石、水泥塊、塑料等雜物。

4 結語

PCCP管道陰極保護技術的實施，必須了解和遵循陰極保護效果設計準則和方式，在材料的選擇上，建議采用鋅合金，在安裝上一定要規范。

［1］洪乃豐.基礎設施腐蝕防護和耐久性問與答［M］.北京：化學工業出版社，2003：7.