局部陰極保護(hù)的特點(diǎn)

由于土壤條件的差異以及與混凝土中鋼筋陰極形成腐蝕電池，加劇了工業(yè)裝置中埋地設(shè)施的腐蝕危險(xiǎn)。這些外部陰極的靜電位介于Ucu-cuso,=-0.2~-0.5V 之間[4~6]。影響電池形成的因素有水泥的類型、混凝土的水灰比、混凝土的充氣狀態(tài)等[6]。圖12-1形象地說明了在與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)接觸部位的電池活動(dòng)和管地電位的變化情況。電池電流密度取決于很大的陰極面積[見圖2-6和式(2-44)]。在工業(yè)裝置上，混凝土中鋼的表面積通常大于 104m?。

局部陰極保護(hù)的目的不僅是要補(bǔ)償外部陰極構(gòu)筑物的電池電流，而且要使被保護(hù)的構(gòu)筑物充分陰極極化，從而滿足式(2-39)的保護(hù)準(zhǔn)則要求。因?yàn)楸槐Ｗo(hù)的構(gòu)筑物與外部陰極構(gòu)筑物之間的接觸電阻非常低，并且外部陰極構(gòu)筑物的接地電阻非常低，所以不成比例的大部分保護(hù)電流要流到外部陰極上。設(shè)置強(qiáng)制電流輔助陽極地床的目的就是要增加被保護(hù)的構(gòu)筑物的保護(hù)電流分量。除了受保護(hù)的構(gòu)筑物與外部陰極構(gòu)筑物的幾何尺寸外，土壤的電阻率對(duì)其有很大影響。與常規(guī)陰極保護(hù)不同的是，受保護(hù)的構(gòu)筑物基本上是在強(qiáng)制電流輔助陽極的電壓錐范圍內(nèi)。為此，考慮到各個(gè)組成部分(受保護(hù)的構(gòu)筑物與外部陰極構(gòu)筑物)不同的保護(hù)電流需要量，所以不能把土壤當(dāng)作一個(gè)等電位空間來看待。在局部陰極保護(hù)中管地電位的變化只與附近的參比電極有關(guān)系，而與遠(yuǎn)方大地電位少有聯(lián)系。這就帶來大量的測(cè)量問題，因?yàn)橛糜诮忉尩臄嚯婋娢皇菬o法直接測(cè)量的。必須考慮表3-3中第6項(xiàng)實(shí)用準(zhǔn)則并用測(cè)量探頭進(jìn)行監(jiān)測(cè)(見表3-3中的第7項(xiàng))。

當(dāng)混凝土中的鋼筋被高度極化時(shí)，恐怕會(huì)達(dá)到如圖2-2所示的Ⅳ腐蝕區(qū)[7]。然而，測(cè)試結(jié)果表明混凝土中的鋼筋沒有腐蝕危險(xiǎn)，析出的氫會(huì)通過混凝土的空隙排出(見5.3.2節(jié))。為了使所有管子受到全面的陰極保護(hù)，外部陰極構(gòu)筑物(基礎(chǔ)、地面)必須極化達(dá)到保護(hù)電位，即在外部陰極構(gòu)筑物附近的U。必須肯定比U更負(fù)(見表3-3中的第6項(xiàng))。為了將加強(qiáng)鋼筋極化到保護(hù)電位，5~10mA·m-2的平均保護(hù)電流密度是必要的，隨著時(shí)間的推移，它會(huì)降到3mA·m-2。用加強(qiáng)鋼筋系數(shù)為1來評(píng)價(jià)保護(hù)電流需要量時(shí)，必須使用暴露于土壤的總的混凝土面積。與此相比，受保護(hù)的構(gòu)筑物的保護(hù)電流需要量小得可以忽略不計(jì)。在工業(yè)裝置中保護(hù)電流需要量一般都超過100A。

深井陽極通常用于高保護(hù)電流的饋人(見9.1節(jié))。在9.1節(jié)中介紹的電阻與電位分布意見都是用于均質(zhì)土壤中的陽極。使用回填土或在構(gòu)筑物附近的土壤中預(yù)期會(huì)有很大的偏差[2]。采用局部陰極(“熱點(diǎn)”)保護(hù)時(shí)一般都是這種情況。

在受保護(hù)的構(gòu)筑物上沒有達(dá)到足夠負(fù)的管地電位的地方，必須在這些點(diǎn)上加裝單支陽極。由于通常只需要關(guān)注電壓錐，所以，安裝地點(diǎn)與土壤電阻率無關(guān)。沒有必要使用焦炭回填料，安裝地點(diǎn)是根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件決定的。可以將單支水平陽極安裝在與管子軸線平

行的深度。應(yīng)按照 9.1節(jié)選擇電壓、長(zhǎng)度、陽極與受保護(hù)構(gòu)筑物的距離，以此符合表 3-3采用局部陰極保護(hù)時(shí)，無法直接用斷電電位測(cè)量值來檢查保護(hù)效果，因?yàn)樵谕寥乐惺侵械牡?項(xiàng)或第7項(xiàng)準(zhǔn)則。

  受保護(hù)的構(gòu)筑物與外部陰極構(gòu)筑物混合類型的裝置，所以有大量電偶電流與均衡補(bǔ)償電流在流動(dòng)。在3.3節(jié)中對(duì)式(3-28)的注解就與此有關(guān)，在此無IR電位降必須比受保護(hù)的構(gòu)筑物的斷電電位負(fù)得多。假如發(fā)現(xiàn)U。比U。更正，這就無法確認(rèn)并且可以得出極化不足的結(jié)論，因?yàn)樵诿恳环N情況下，取決于均衡電流強(qiáng)度的無IR降電位必須更負(fù)。為此U.值只能用于進(jìn)行比較，而不能用于直接估算。以下所列測(cè)量值就是要按照該方法使用的(見圖 12-2~圖 12-7)。

因此，為了控制局部陰極保護(hù)，要借助參比電極測(cè)量U。值，并且一般要將參比電極安裝得盡可能靠近受保護(hù)的構(gòu)筑物。實(shí)測(cè)值應(yīng)比Ucu-cuso,=-1.2V負(fù)得多。但是，也可能采用 U.--0.85V時(shí)的值，以避免與混凝土中的鋼筋形成有害的腐蝕電池[2]。在受保護(hù)構(gòu)筑物處于穿墻部位或在鋼筋混凝土基礎(chǔ)附近時(shí)，產(chǎn)生最小的負(fù)電位。因此建議電位測(cè)試點(diǎn)要安裝在這些位置以及外部測(cè)量探頭上。

為了使電流有效分布，應(yīng)在管子穿墻部位采用鋼筋混凝土墻，并且在其周圍至少1m范圍內(nèi)直到土壤表面涂抹一層至少2mm厚的電絕緣塑料或?yàn)r青。并且建議假如管道鋪在土壤中與鋼筋混凝土基礎(chǔ)平行，那么最近的間隔距離應(yīng)小于管徑的2倍或小于0.5m[2]。