浅析阴极保护法在接地装置防腐中的应用

唐巧玲 孙荆茶 李海雷

【摘要】接地是雷电防护工作中的重要一环，但是接地装置腐蚀问题是普遍现象。本文从其腐蚀机理出发，阐明了电化学腐蚀的本质，并通过分析计算，给出了牺牲阳极保护阴极的防护方法和使用技术。

【关键词】接地装置 腐蚀 阴极保护

1. 接地装置腐蚀后的危害

接地技术已有二百多年的历史，它最早是18世纪富兰克林为避雷针防雷而提出来的。目前，接地已成为保障电力系统，电子设备和建筑设施等安全可靠运行和人身安全的重要技术措施之一，在雷电防护措施中，接地更是相当重要的一环。

在我国现阶段，用于接地的材质还主要为碳钢材料。接地装置埋设在地下，既看不见又无监视装置，当接地装置投入运行后，腐蚀问题就会暴露出来。发生腐蚀后，接地电阻明显增大，雷电流经引下线由接地装置入地时，入地点的地电位，跨步电压都会显著增大，危及人身安全。

2.腐蚀的防护

常用防腐方法包含以下几种：

1.合理设计 在接地装置设计中，应该测量土壤对铜、钢和渡锌钢的腐蚀速度， 并按预期的接地体使用年限，考虑一定的富裕量按腐蚀要求应选择的导体材料。布置地网时，尽量避免将电极电位差较大的金属导体相连接或靠近，减小腐蚀速度。

2.采用铜及其它耐腐蚀的有色金属做接地材料。

3.用覆盖层保护 覆盖层的作用在于使导体与外界隔离开来，以阻碍金属表面的微电池作用。这种方法主要用于接地引下线的防腐。

4.牺牲阳极的阴极保护法：

阴极保护法是电化学保护法的一种， 电化学保护法还包括阳极保护法。 阴极保护法主要有两种，一种是消耗阳极法，即牺牲阳极以保护阴极，也称为无源法；另一种是馈电法或称有源法。

图1 无源法 图2 有源法

图1是无源法的原理图。将一个比被保护物有更大负电性的辅助电极（镁）埋在土壤中，并与铜锌导体连接，就会产生所需电流。这样辅助电极被腐蚀，保护了锌和铜。

图2是有源法原理图。将电源负极接在被保护的锌和铜导体上，正极接在一辅助电极上（可用钢或石墨做成），这样电流从正极流向铜锌导体，辅助电极被腐蚀。

3.牺牲阳极的阴极保護法在接地装置防腐蚀中的应用

牺牲阳极的阴极保护法在海洋石油钻井平台、油气管线的腐蚀防护中广泛应用，实践证明它能有效地防止金属腐蚀，它具有保护效果好、保护周期长、施工方便等突出优点。接地体的腐蚀是由于钢材本身的电化学不均匀性和外界环境的不均匀性，在其表面形成了腐蚀原电池。因此，可以采用改变金属的表面电极电位而改变金属的腐蚀状况。牺牲阳极的阴极保护法靠电位较负的金属（例如锌和镁合金）的溶解提供保护电流，使被保护金属表面阴极极化，防止表面发生腐蚀。目前用于牺牲阳极保护的阳极材料主要有锌、铝、镁以及以它们为基体的合金。

设计牺牲阳极法阴极保护时，应考虑以下几点：

（a）牺牲阳极应设在土壤潮湿，地势低洼，且透气性差的地区，土壤电阻率以50～60Ω·m为宜，不超过80Ω·m。

（b）为了减少屏蔽作用，阳极间距离以3m为宜，阳极与被保护地网的间距也以3m为宜。阳极组适于小集中、大分散布置。每组根数以6根为宜，可水平或垂直敷设.阳极组的间距一般为1～2m。

4.结束语

接地装置腐蚀的本质是电化学腐蚀，采用保护层、加入缓蚀剂都不能做到长期保护，采用铜合金又因资源缺乏成本过高难以推广。利用镁合金采取牺牲阳极的阴极保护法不仅适合新建接地装置的防护，而且技术经济性好，可望实现接地装置长久有效的目标。