PCCP管道阴极保护技术研究

邢士波 王相民 吕丙芳 李爱华（山东龙泉管道工程股份有限公司， 山东 淄博 255000）

PCCP管道阴极保护技术研究

邢士波 王相民 吕丙芳 李爱华（山东龙泉管道工程股份有限公司， 山东 淄博 255000）

预应力钢筒混凝土管（简称PCCP）长期埋设在土壤中，PCCP管道中的钢构件不可避免地会发生电化学腐蚀，必须对其采用有效的防腐措施。实践表明阴极保护是最佳防腐的方法。本文主要对PCCP管道阴极保护技术进行了研究。

PCCP管道；阴极保护；技术

0 引言

目前，国内外对PCCP管道采取的阴极保护措施，有效地解决了PCCP管道的腐蚀问题，延长了管道的使用寿命。本文主要对阴极保护在PCCP管道防腐中的应用进行了探讨。

1 阴极保护效果设计准则与方式

目前，对于阴极保护准则只规定了两项指标：一是规定预应力钢丝和其他金属部件的阴极极化值至少100mV，但同时也指出：少于100mV准则时，仍可提供足够的阴极保护；二是规定应避免极化电位比-1000mV更负，以防止氢的产生和可能的高强预应力钢丝的氢脆。

埋地PCCP管道的阴极保护有两种方式可供选择，一种是外加电流式的，另一种是牺牲阳极式的。外加电流式阴极保护方式最大优点在于输出电流量受土壤、地下水的电阻率限制小，输出电流容易调节，对钢质管道保护范围较大。主要缺点在于需要外部电源，需要专门维护运行，一旦极化电源故障而又不能与厂家落实恢复正常运行，阴极保护措施形同虚设，PCCP管道必然遭受腐蚀；对于PCCP管道而言，最负的阴极极化电位是有严格规定的，因此，虽然输出电流容易调节，但调节范围不大，优点难以发挥，同理，保护范围较大的优势也难以发挥，除非多建阴极保护站，但这样一来，建站费用和日常维护费用都会增大。还有一个问题很值得注意：如果控制不当或巡检不及时，而使最负阴极极化电位负于-1000mV，那么将会积累预应力钢丝氢脆的风险，牺牲阳极式阴极保护的最大优点在于不需要外部电源，不需要专门的日常维护运行，只要设计合理，施工符合要求，就能自动地发挥保护作用，可以确保最负阴极极化电位不会负于-1000mV，不必担心氢脆的风险。最大的缺点在于施工时，安装牺牲阳极的工作量较大，输出电流受土壤电阻率的影响大。对于埋地的PCCP管道，建议采用牺牲阳极式阴极保护。

2 牺牲阳极材料的选择要求

可供比较的牺牲阳极有三种：铝合金、镁合金和锌合金。铝合金牺牲阳极在海水和氯离子含量高的水介质中有许多优点，阳极性能良好。但在中、碱性土壤环境中电流效率很低。故不适合用于除海洋滩涂以外环境的埋地PCCP管道的牺牲阳极式阴极保护。镁合金牺牲阳极密度小，电位很负，因此对铁钢材料的驱动电压大，标准型的开路电位为-1.55V，镁锰型的开路电位能达到-1.63V，所以，尽管它的电流效率低，一般只有50%左右，但还是埋地钢管常用的牺牲阳极之一。不过，镁合金牺牲阳极不适合用来保护埋地的PCCP管道，这这是由于它很负的电位很容易造成预应力钢丝的保护电位会比-1000mV更负，而这正是NACERP0100要求应加以避免和防止的。锌合金牺牲阳极具有溶解性能好，电流效率高，保护效果可靠，容易制造，价格较低等优点，缺点是电位没有镁合金阳极那么负，开路电位只有-1.10V，对钢铁材料的驱动电压不如镁阳极大。而正是由于它的这一缺点，使它更加适合用于埋地PCCP管道的阴极保护，因为它的开路电位只有-1.10V，用锌合金牺牲阳极可以确保预应力钢丝的保护电位不会比-1000mV更负，从根本上防止了氢的产生及氢脆隐忧。因此，建议采用锌合金牺牲阳极。

3 牺牲阳极的安装

在施工期间，首先PCCP管段通过铜芯电缆连续性跨接，跨接电缆两端分别牢固地焊接在PCCP管两端引出的钢片上；阳极具体布置本着保护电位分布均匀、尽量减少阳极间相互屏蔽和管道前后壁自我屏蔽影响、利用管线阴极保护的施工原则，条件许可的情况下，尽可能采用管道两侧均匀交叉埋设，以尽量避免管道本身两侧的自身屏蔽影响。其次是，锌阳极与阳极电缆的组装，阳极与电缆之间的联接采用锡焊。在焊接点上涂覆环氧涂料，加缠电工胶布和绝缘胶带，再包覆热收缩套，并再缠胶带保护。严格保证焊接牢固并且绝缘性能良好。在组装牺牲阳极之前，检验阳极表面是否有油污和氧化物。牺牲阳极表面的油污和氧化物能降低阳极的活性，影响阳极电流的发生，所以阳极表面如存在油污和氧化物，应采用砂纸将阳极表面打磨干净。填料包的组装在室内进行，保证阳极四周的填料厚度一致、密实，各边厚度不小于50mm。填料应调拌均匀，不得混入石块、泥土、杂草等等。每支阳极需要填料约30kg。阳极填料包放入阳极坑后，对坑内浇水，坑内水位必须完全侵泡填料包，且坑内积水必须保持一段时间，必须彻底浸没填料包。阳极床回填时，应向阳极床内回填细土，禁止向坑内回填沙石、水泥块、塑料等杂物。

4 结语

PCCP管道阴极保护技术的实施，必须了解和遵循阴极保护效果设计准则和方式，在材料的选择上，建议采用锌合金，在安装上一定要规范。

［1］洪乃丰.基础设施腐蚀防护和耐久性问与答［M］.北京：化学工业出版社，2003：7.