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2012-02

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阴极保护技术

数据来源:港湾院
发布时间:2012-02-16

  阴极保护技术即防止或抑制被保护金属构筑物发生电化学腐蚀的技术。通过对被保护的金属施加一定的阴极电流,使被保护金属的电位负于某一电位值,使其上的阳极反应得到抑制,从而使金属的腐蚀得到控制。根据提供阴极极化电流方式不同,可分为牺牲阳极阴极保护法和外加电流阴极保护法。
  本公司在多年的发展中,承接过国内多个码头、桥梁工程项目的钢结构阴极保护的设计、施工任务,作为技术支持,公司参与编写了《海港工程钢结构防腐蚀技术规定》,制定了相关的行业规范。
  为提高公司的技术能力,公司于2008年向上海市科委申请了《外加电流阴极防护技术在海工钢筋混凝土上部结构中的应用研究》课题,并在2010年通过上海市科委验收。
(1)钢管桩牺牲阳极阴极保护技术
  将被保护金属与电位更负的活泼金属制成的牺牲阳极相连,组成电偶电池,依靠牺牲阳极不断溶解所产生的阴极电流实现阴极保护;牺牲阳极便于管理,安装方便,系统实施简单实用,对邻近构筑物几乎不产生干扰,保护电流分布均匀、利用率高。

  我司自上个世纪七十年代开始着手研究该项技术,并在国内第一次将牺牲阳极法应用到海洋工程(金山石化码头)的钢管桩防腐蚀中,经过近二十多年的运行,在最近一次的码头检测中表明该码头钢管桩的壁厚损失不到0.1mm,保护效果良好。

主要阴极保护工程简介

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(2)钢管桩外加电流阴极保护
  将被保护金属与外加电流负极相连,由外部电源提供保护电流,使之阴极极化,以降低腐蚀速率。它由辅助阳极、参比电极、直流电源和相关连接电缆组成。外加电流法不受环境电阻限制,保护电流连续可调;但设备安装复杂,调试维护工作量极大,会对周围构筑物产生干扰。

  在外加电流阴极保护系统的开发应用中,我司于上个世纪90年代开始首先在国内研制开发了改性二氧化铱电极,并且取得了交通部科学进步二等奖和上海市的成果鉴定,在华能石洞口第二电厂煤码头工程中获得首次使用,取得了良好的保护效果,该码头的外加电流阴极保护系统至今运转正常;此外,该电极在国内多个桥梁、码头的钢管桩防腐蚀工程中得到应用。该类辅助阳极因其耐蚀性和电化学性能可与铂及铂钽阳极媲美,而价格要便宜得多,所以受到冶金、化工、环保以及防腐蚀等各个领域的重视。作为一种有大量应用前景的新材料,钛基金属氧化物阳极被列入国标:《船用辅助阳极技术条件》GB/T7338-1999。

主要阴极保护工程简介

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(3)钢筋混凝土外加电流阴极防护技术
  其原理与外加电流阴极保护相同,其最大的特点就是在结构建造初期即投入系统并运行;最大的优点是采用了预防为主的理念,大大节约了系统的运行成本,同时提高了系统的保护效果。其工作示意图如下,阴极保护路径:1→4→5(6);而阴极防护路径:1→2→3。

  在《外加电流阴极防护技术在海工钢筋混凝土上部结构中的应用研究》课题研究中,我们对目前工程领域所用阳极材料进行大量的调研,最终确定选用电极基材为钛得MMO阳极(钛基混合金属氧化物阳极)作为外加电流阴极保护的辅助阳极。MMO阳极具有化学稳定性好、耐腐蚀性强、机械可塑性强、使用寿命长等优点,根据NACE Standard TM0294-2001等规范的相关强化寿命实验,其理论使用寿命可达到一百年以上,并且其价格又是具有同等化学性能钽的价格的1/30,具有良好的工程应用前景。在课题中,选用了网带阳极和离散式阳极两种形式钛阳极作为实验中的辅助阳极,可研究不同形式的MMO阳极在实验中的保护效果。

  在国内相关应用仅停留在初级阶段,为数不多的两三家国内公司也仅限于国外专业公司合作,由国外公司提供技术支持,且绝大部分设计仍由国外公司提供。然而通过此课题的研究,使我公司在该技术领域与国际先进技术接轨;为今后在国内推广该项技术、提高国内水工项目的整体水平,打下良好的理论基础和扎实的实践能力。

 

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