阴极保护（牺牲阳极）在管道防腐中的应用
杨小卫
宁夏银川750000宁夏兴禹工程建设监理公司
【摘要】：本文主要阐述了过水PCCP管道和钢管牺牲阳极阴极保护系统技术问题。

关键词：牺牲阳极
1.阴极保护的原理
阴极保护是一种防止金属在电介质（海水、淡水及土壤等介质）中腐蚀的电化学保护技术，该技术的基本原理是使金属构件作为阴极，对其施加一定的直流电流，使其产生阴极极化，当金属的电位负于某一电位值时，该金属表面的电化学不均匀性得到消除，腐蚀的阴极溶解得到有效的抑制，达到保护的目的。

利用阴极保护效应减轻金属设备腐蚀的防护方法叫做阴极保护。

阴极保护技术有两种：牺牲阳极阴极保护和强制电流（外加电流）阴极保护。

牺牲阳极阴极保护技术是用一种电位比所要保护的金属还要负的金属或合金与被保护的阴极保护材料金属电性连接在一起，依靠电位比较负的金属不断地腐蚀溶解所产生的电流来保护其它金属。

强制电流阴极保护技术是在回路中串入一个直流电源，借助辅助阳极，将直流电通向被保护的金属，进而使被保护金属变成阴极，实施保护。

埋地管道采用外防腐层与阴极保护是延长管道使用寿命、减少管道运行故障的有效手段
2.阴极保护的特点
因为本人在实践中接触到牺牲阳极阴极保护技术，故以下主要谈牺牲阴极保护的特点
优点
1.保护电流的利用率高，不会发生过保护
2.适用于无电源地区和短距离管道
3.对临近的地下金属设施无干扰影响
4.施工技术简单，安装和维护费用低
5.管道的接地、保护兼顾
6.日常管理工作量小
7.通过一段时间的运行，可以通过阴极保护系统通过检查电
位检查出管道外防腐薄弱的部位。

缺点
1．驱动电位低，保护电流调节困难
2．使用范围受土壤电阻率的限制
3．对大口径、裸露或防腐差的管道实施困难
4．在杂散电流强烈地区不行
5．保护时间受牺牲阳极寿命限制
牺牲阳极阴极保护技术PCCP管段旁边选用带状锌阳极两根，
平行PCCP管道埋设，一边一根，以30m为一个单元，两端通过电缆与对应的管子进行电连接，管子和管子之间用跨接钢片进行连接。

钢管段则钻孔采用棒状镁阳极，以300m为1个单元，设一组阳极，镁棒阳极放置在钢管一侧，距管子外壁2.0m，每组3～4支锌棒，立式摆放，间距1～2m,阳极顶部与管顶同高，棒状镁阳极的数量以土壤电阻率来定。

二.阴极保护安装需要注意的事项
1.首先施工时要在阴极保护投入前对被保护管道应该进行检查，没有绝缘就没有保护，必须确保管道各项绝缘措施正确无误。

管道表面防腐层应无漏敷点。

管道导电性检查，对保护管道应具有连续性的导电性能。

2.土壤电阻率的测试，因为只有根据施工现场的土壤电阻率才能得出安装的阳极规格和数量。

故而土壤电阻率的测量一定要准确可靠。

3.锌阳极（锌带）的电连接，PCCP管子间采用XLPE/PVC 铜芯电缆进行电连续性跨接。

跨接电缆采用铜焊方式分别焊接在相连的两节PCCP管子的跨接钢片上。

注意焊接电缆方向要与管轴同向。

焊接牢固，不能虚焊。

电缆焊接前钢片的焊接部分应打磨除锈出现金属光泽。

电缆焊接完成后，除去焊点周围的焊渣等杂物，再使用双组分聚氯密封膏对跨接点处和跨接钢片四周进行覆盖和保护，不得有焊接金属和电缆铜芯外露。

电连接的质量要求：
跨接钢片与电缆的连接电阻小于0.03 欧姆，
电缆间的连接电阻小于0.001 欧姆。

因为电连接的质量要求很高，所以尤其要注意连接后的保护。

在后期的覆土掩埋中监理检查过程中，发现锌阳极与锌阳极之间连接处或与电缆焊接处会被挖机或者大的土块砸断，所以回填时要派专人值守看护。

PCCP管上跨接钢片上焊接要注意，不得出现虚焊和断路，其次跨接钢片的防腐要注意质量，经常在这一点上施工单位做的不好。

随便一刷，防腐并未完全包裹钢。

运行时间长了，往往从防腐不完善处发生锈蚀断裂。

4．镁阳极的连接，棒状镁阳极与电缆连接采用压接方式，并采用专用电缆连接套进行连接和防腐。

棒状镁阳极的连接电缆(XLPE/PVC )另一端接入钢管。

连接电缆的位置在地面1.2m左右。

接入方法为：
在钢管顶部打磨出6cm×10cm的面积，要见到金属光泽，后用铜焊方法将电缆焊接到钢管上，电缆焊接完成后，除去焊点周围的焊渣等杂物，再使用双组分聚氯密封膏对跨接点四周进行覆盖和保护，不得有焊接金属和电缆铜芯外。

电缆与镁阳极钢芯间的连接电阻小于0.001 欧姆。

因此同样要注意电缆和钢管连接处不得虚焊，焊接完毕后周围打磨过的地方要补防腐，回填的时候注意保护钢管与电缆的连接处以及镁棒和电缆的连接处。

同时连接电缆埋深要保证深度，以防止人为的破坏。

三对牺牲阳极的不成熟的想法
1.目前牺牲阳极的材料费占施工费用大概在70%以上，能否用更廉价的材料替代目前使用的材料。

材料费用一个是阳极（锌、镁、铝）费用，一个是填包料费用，尤其是后者由石膏粉、硫酸钠、膨润土混合而成，价格大概在2000元一吨。

希望能有途径降低材料费用，使更多管道用上阴极保护，增加管道的使用寿命。

2.目前锌棒包裹和镁棒包裹后，施工完毕后一段时间极化后，由于整段钢管极化情况不完全相同。

或许有一段需要更换，但依据目前的安装情况只能重新挖开铺料包裹等程序施工。

能不能考虑采用保护性更换的办法。

例如把上述锌带铺设在一个槽子里，30m 一个单元，在锌阳极极化后可以利用槽子将槽子提出直接更换锌带和包裹料。

3.因为土壤电阻率是能否以改变区域内土壤电阻率的情况，使阳极规格数量减少，从而降低施工费用
4.钢管的外防腐和PCCP管的外防腐的本身质量也确定了整个阴极保护系统的质量和寿命。

因此一些关键部位如弯头、三通、焊口及补伤的涂层质量和安装质量，也是工程整体质量的重要组成部分，这些地方的人为因素较多。

因此，除了选择良好的原料和施工工艺外，工艺质量的控制和监督就显得更为重要。

以上是本人在阴极保护（牺牲阳极）施工过程中观察到的一些施工关键点，和一些想法。

希望对以后的施工工艺有所促进。

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