浅谈城市供水管道牺牲阳极保护

摘要：本文对温州市城市供水工程埋地输水管道牺牲阳极保护的阳极开挖检，保护参数测试情况，以阳极的年消耗率，表面腐蚀行为进行分析讨论，进而提出改进设计与施工方案。

主题词：供水管、牺牲阳极保护

中图分类号：TQ153文献标识码： A

1前 言

随着我国城市建设事业的发展和城市基础设施的不断加强，各种用途的地下金属管道大量增加，管道的腐蚀及防护，便成为人们面临的一个重要课题。当采取了有效的防腐蚀措施后，可将腐蚀损失减少，管道的寿命可大为延长，为国家带来的社会效益和经济效益是可观的。温州城市供水工程是温州市城市建设的重点工程，供水管道是供水工程的重要组成部分。从2002年开始至2005年，温州市先后建成陈岙泵站――状元水厂DN2000浑水管、陈岙泵站――浦东水厂DN1800--DN1600浑水管、状元水厂――龙湾滨海大道DN1400清水管。以上管线敷设均采用钢管。由于埋设管道穿越农田、河流、城镇、公路，地势复杂，为保证供水工作的正常运行，延长管道的使用寿命，管道外壁采用特加强环氧煤沥青防腐层，同时还进行了镁合金牺牲阳极保护。为检查阳极的工作情况和保护效果，2007年11月对所设阳极和试片进行了随机抽样开挖检查。

温州地区土壤潮湿，含水量高，多为淤泥、泥炭土、土壤电阻率一般在15~30ΩM之间，土壤对金属的腐蚀性较强。DN1400管每公里设8组，每组3支，14kg/支镁阳极。DN1600管每公里设10组，每组3支14kg/支镁阳极。DN2000管于埋设地段土壤电阻率变化大，分别为泥沙、岩石、淤泥，阳极组间距为25M~80M，土壤电阻率较高的地段，采用11kg/支镁阳极，每支3支~5支，土壤电阻率低的地段为14kg/支镁阳极，阳极埋设方式全部为立式埋设，距离外壁3M，同组阳极间距为3M。

2 阳极开挖检查和保护参数测试

为了总结温州地区埋地管道牺牲阳极保护的经验和检查管道保护的程度，2007年11月对温州城市供水工程埋地管道牺牲阳极进行了一次开挖检查和系统的保护参数的测试。

2.1阳极开挖检查

随机取样对8组阳极进行开挖检查，阳极挖出后用水和钢刷洗尽表面污泥和填包料及腐蚀产物，风干后称重。阳极的失重情况见表1，阳极溶解时的表面状态见表2，阳极工作运行情况见表3。

表1、开挖阳极埋设位置与失重

表2、阳极溶解表面腐蚀状况

表3、阳极的工作运行情况

注：参比电极为硫酸铜参比电极

22 检查试片

开挖的一组检查试片，每二片用电缆连接成电偶，其中一对与管道电连接，处于保护下。另一对自然埋设。距管道外壁6M，埋设深度分另与管顶和管底相同。保护下的试片，去除表面的泥土和附作物后，试片表面光洁度与刚埋时差别不大，闪闪发光，未任何腐蚀。而自然埋设的试片已出现锈斑和腐蚀，失去金属光泽，试片表面状态见表4。

表4、检查试片表面状态

2.3管道的保护电位

管道保护电位―0.95V~―1.25V

本组阳极断开后测管地电位，―0.89V~―1.18V

测时已对土壤IR降进行了修正

3 分析与讨论

3.1阳极的使用寿命

从检查的阳极来看，DN1400管道的阳极平均年消耗率为0.486kg/年，DN1600的为0.509 kg/年，DN2000管的为0.158kg/年。按前二者阳极平均年消耗率标准阳极的使用寿命要比按公式T=0.85W/ωI计算的使用寿命要少得多。因此，我认为，在土壤电阻率较低的环境中使用镁阳极时，如要保证阳极的使用寿命，必须增加1~2倍寿命系数。

3.2阳极表面溶解均匀性。

阳极表面溶解的均匀性直接影响到阳极的性能和使用效率，阳极的溶解性除与本身的材质有关外，还与填包料层和使用的土壤环境有关，从检查的阳极来看，如阳极表面结成致密的白色坚硬外壳的，其溶解性不均匀，部分成深而大的电蚀坑，部分完全不溶解，其坚硬、致密的高电阻外壳阻碍了阳极的溶解，而未有白色外壳生成的阳极，其表面溶解都十分均匀，因此在施工时，一定要正确配制填包料，特别是不要把熟石膏当作生石膏使用。因熟石膏（CaSO4）极易结块，而生石膏（CaSO4、2H2O）不会结块。

3.3管道管顶与管底的腐蚀差异

由于管道管顶与管底埋设深度差距大，存在着土壤电阻率、土壤的含水量、潮湿程度、透气性的差异，以及细菌、介质、酸碱度、氧还原性都存在着差异，因此，如何设置阳极，保证管顶和管底都得到很好地保护，有待于进一步研究。

3.4阳极规格的选用

由于城市供水管道埋设地段较为复杂，不少管道要穿越城镇、公路、街道、甚至埋设于慢车道和人行道下，今后阳极的更换十分困难，根据我国的实际情况，一条管道要用好几十年。因此建议为了保证阳极的使用寿命，对于这些不易更换阳极的地段和土壤电阻率较低、腐蚀性较强的淤泥、泥炭土土壤，在使用镁阳极时，应选规格更大一些的阳极。

4 结束语

虽然，目前牺牲阳极保护已是一种成熟的技术，但我认为如何进一步搞好阳极保护的设计与施工，特别是在一些特殊的环境下对于管道，还有许多工作要作。

参考文献

1、胡士信，阳极保护工程手册，化学工业出版社1999.1

2、埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范 SY/T0019-97