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地下管道的牺牲阳极阴极保护

关键词:阴极保护材料,阴极保护施工,阴极保护

日期:2021-09-03作者:网络
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     在埋管的地方,有些地方的水位较高,开挖2m左右会有一些水流出,所以这些管道中有相当一部分浸泡在非常潮湿的土壤中。一般来说,这些地区的土壤一般是中性或碱性的。因为金属在土壤中的腐蚀和在电解质中的腐蚀是一样的。土壤中大多数金属的腐蚀属于氧去极化腐蚀。
     由于地形变化和避开地下障碍物,沿路管道埋深不断变化。另外,管道通过的路段土壤中气体含量不同,导致长输管道各路段土壤中氧含量不同,对防腐层受损的路段形成氧浓度电池。对于埋地较深的管段,由于氧含量低于埋地较浅的管段,成为阳极而被腐蚀。直埋管道的混凝土固定墩也存在着氧浓差电池。由于热胀冷缩使钢管与混凝土脱层并产生缝隙,此时缝隙内的氧含量远低于土壤中的氧含量。造成这种情况首先是因为土壤中的氧进入此缝隙比较困难,其次是缝隙内其它形成的腐蚀(如温差、盐差、缝隙腐蚀)在不断消耗着缝隙内的大量氧。这就形成了氧浓差电池,混凝土与土壤界面附近的管道导电回路最短,被优先腐蚀。
     管网中经常同时出现直埋与架空两种敷设方式,当管道由架空转入地下,或由地下转出架空时,无论哪种情形都会出现直埋出(入)地管段与地面相交的现象,这将出现类似前述的“水线”腐蚀。这里靠近地面的管道部分富氧为阴极,离地面相对较远的管道部分贫氧为阳极,同理腐蚀最严重的部位是距地面较近的属于阳极的那部分地下管道。其实这种现象生活中也经常能见到,如穿墙的暖气管或自来水管在与墙体交界处的腐蚀总是最严重的。
     该管道有部分裸露在大气中,对管道使用是不利的。在此电池中,浸没在水线以下相对较深的金属部分贫氧,电极电位较低成为阳极加速腐蚀;而水位线附近的金属富氧,电极电位较高成为阴极,腐蚀速率减缓,甚至停止。之所以只在水位线附近发生严重腐蚀,是因为在此电极体系中,水位线附近导电回路最短,电流总是流经电阻最小通路的缘故。所以腐蚀主要集中发生在阳极边缘的“水线”附近。
     牺牲阳极由电位较负的金属材料制成,当它与被保护的管道连接时,自身发生优先离解,从而抑制了管道的腐蚀,故称为牺牲阳极。牺牲阳极应有足够负的稳定电位,以保持足够大的驱动电压:同时有较大的理论发生电量,还要有商而稳定的电流效率。实用的牺牲阳极材料有镁基、锌基、铝基合金三大类。
     镁阳极的特点是比重小、电位负,但电流效率低。它主要适用于土壤电阻率较高的场合。锌阳极的特点是比重大,单位重量的发生电量小,但它的电流效率较高。纯铝不用作牺牲阳极,因铝容易钝化。铝合金阳极的理论发生电量大,在含氯离子的环境中、阳极性能好,单位发生电量价格便宜。人们正在研究用适当的填包料,使铝合金可用于一般土壤中。
     各种牺牲阳极均可按照儒要选择使用。它们制成各种形状和大小。大部分牺牲阳极为铸造状态,截面有梯形、圆形、矩形等。新近已有挤压成型的带状镁阳极。牺牲阳极中部埋置有钢芯,它是在浇铸阳极时埋入的,有一端或两端露出。其目的是引导阳极电流,同时便于固定阳极,并起到增大阳极机械强度的作用。往往在牺牲阳极周围填充电阻率比土壤低的物质,称为填充料。其中,石膏(即硫酸钙),使阳极腐蚀均匀;膨润土瑟硅藻土,保持土壤水分;添加硫酸钠是为了降低土壤的电阻率。