局部陰極保護的特點

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)裝置中埋地設施的腐蝕危險。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?。

局部陰極保護的目的不僅是要補償外部陰極構(gòu)筑物的電池電流，而且要使被保護的構(gòu)筑物充分陰極極化，從而滿足式(2-39)的保護準則要求。因為被保護的構(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電流要流到外部陰極上。設置強制電流輔助陽極地床的目的就是要增加被保護的構(gòu)筑物的保護電流分量。除了受保護的構(gòu)筑物與外部陰極構(gòu)筑物的幾何尺寸外，土壤的電阻率對其有很大影響。與常規(guī)陰極保護不同的是，受保護的構(gòu)筑物基本上是在強制電流輔助陽極的電壓錐范圍內(nèi)。為此，考慮到各個組成部分(受保護的構(gòu)筑物與外部陰極構(gòu)筑物)不同的保護電流需要量，所以不能把土壤當作一個等電位空間來看待。在局部陰極保護中管地電位的變化只與附近的參比電極有關系，而與遠方大地電位少有聯(lián)系。這就帶來大量的測量問題，因為用于解釋的斷電電位是無法直接測量的。必須考慮表3-3中第6項實用準則并用測量探頭進行監(jiān)測(見表3-3中的第7項)。

當混凝土中的鋼筋被高度極化時，恐怕會達到如圖2-2所示的Ⅳ腐蝕區(qū)[7]。然而，測試結(jié)果表明混凝土中的鋼筋沒有腐蝕危險，析出的氫會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，外部陰極構(gòu)筑物(基礎、地面)必須極化達到保護電位，即在外部陰極構(gòu)筑物附近的U。必須肯定比U更負(見表3-3中的第6項)。為了將加強鋼筋極化到保護電位，5~10mA·m-2的平均保護電流密度是必要的，隨著時間的推移，它會降到3mA·m-2。用加強鋼筋系數(shù)為1來評價保護電流需要量時，必須使用暴露于土壤的總的混凝土面積。與此相比，受保護的構(gòu)筑物的保護電流需要量小得可以忽略不計。在工業(yè)裝置中保護電流需要量一般都超過100A。

深井陽極通常用于高保護電流的饋人(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期會有很大的偏差[2]。采用局部陰極(“熱點”)保護時一般都是這種情況。

在受保護的構(gòu)筑物上沒有達到足夠負的管地電位的地方，必須在這些點上加裝單支陽極。由于通常只需要關注電壓錐，所以，安裝地點與土壤電阻率無關。沒有必要使用焦炭回填料，安裝地點是根據(jù)當?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。應按照 9.1節(jié)選擇電壓、長度、陽極與受保護構(gòu)筑物的距離，以此符合表 3-3采用局部陰極保護時，無法直接用斷電電位測量值來檢查保護效果，因為在土壤中是中的第6項或第7項準則。

  受保護的構(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償電流在流動。在3.3節(jié)中對式(3-28)的注解就與此有關，在此無IR電位降必須比受保護的構(gòu)筑物的斷電電位負得多。假如發(fā)現(xiàn)U。比U。更正，這就無法確認并且可以得出極化不足的結(jié)論，因為在每一種情況下，取決于均衡電流強度的無IR降電位必須更負。為此U.值只能用于進行比較，而不能用于直接估算。以下所列測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，要借助參比電極測量U。值，并且一般要將參比電極安裝得盡可能靠近受保護的構(gòu)筑物。實測值應比Ucu-cuso,=-1.2V負得多。但是，也可能采用 U.--0.85V時的值，以避免與混凝土中的鋼筋形成有害的腐蝕電池[2]。在受保護構(gòu)筑物處于穿墻部位或在鋼筋混凝土基礎附近時，產(chǎn)生最小的負電位。因此建議電位測試點要安裝在這些位置以及外部測量探頭上。

為了使電流有效分布，應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厚的電絕緣塑料或瀝青。并且建議假如管道鋪在土壤中與鋼筋混凝土基礎平行，那么最近的間隔距離應小于管徑的2倍或小于0.5m[2]。