1电连续性
与钢质管道或其他埋地金属构件的阴极保护系统相比,PCCP管的电连续性很难保证。因此在设计时要对每节管子中的钢筋与钢筒的电连续性提出要求;同时,为了减少钢筋纵向电阻,还要在钢筋下面垫上用以导电的钢带。通常在制管时就把钢带预埋在钢筋的下面,一般每节管子要对称预埋两条钢带。每节PCCP管在两端引出导电钢带,以留作管子间的电连接用。
PCCP管子之间要通过电缆跨接进行电连接,做好焊接的接头要进行绝缘密封,不得有铜芯电缆外露到混凝土中。
2 电绝缘
和钢质管道阴极保护一样,PCCP管阴极保护也要电绝缘,例如法兰组件,预制接头组件,或管连接件。应考虑使用电绝缘装置的位置包括:
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设施更换所有权的位置处;
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不同金属之间的连接处,如带有机涂层的钢管和PCCP管的连接处;
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杂散电流干扰影响区域,例如跨越阴极保护管道。
1 电流密度
有的国外的混凝土文献中规定钢筋的典型保护电流密度在10到20 mA/m2之间,但实践经验表明,1 mA/m2的密度就已足够。
2 电流分布
影响PCCP管中的电流分布的主要因素有:混凝土的电阻率、PCCP管直径、电流流动时钢筋/混凝土界面的电阻,以及钢筋的方位和密度。
由于PCCP管的阴极保护用的牺牲阳极埋在管周的土壤中,不管是棒状阳极还是带状阳极,都是通过电缆与管子连接的,通电点的位置影响着电流在纵向和管子圆周向的分布,特别是大口径的PCCP管。
对于新的PCCP管工程,混凝土的条件较好,pH值很高和氯离子较少,钢筋的腐蚀还没有发生,施加阴极保护时相对电流较小,极化电位要求也不太高,可以采用NACE SP 0100和GB/T 28725标准中的规定:
——阴极极化电位差至少要100mV,这个差值可以是极化形成,也可以是极化衰减过程中的测量值;
——为了防止氢脆的发生,阴极极化极限负电位不应比1000mV(CSE)还负,此值应是排除IR降误差后的纯极化值。
由于牺牲阳极法可以均匀布设阳极,根据阳种来控制过保护,避免氢脆,管理工作量小,对于PCCP管有着特别的意义,故成。
牺牲阳极系统由牺牲阳极和检测装置组成。由于锌的负电位较低,不会造成过保护,故是牺牲阳极材料的。土壤中,通过使用特殊的化学填包料可以改进牺牲阳极的性能。石膏粉,膨润土和无水硫酸钠的混合物是最常用的填料。
对混凝土结构中施加阴极保护认识有个误区,即混凝土的孔隙液pH值很高,钢在这个条件下可形成一层钝化膜,则无需阴极保护都有80-100年的寿命。但是,这仅仅是理想状态,若在诸如高氯化物环境这类的特定条件下,高碱性水泥的钝化性能受到影响,则需要追加保护措施。
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在设计管道时,应根据管道所处环境判断是否符合标准上的条件,最终确定是否需要加阴极保护。
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对于已建的PCCP管,若管子已发生爆管,或者环境检测为强腐蚀性时应立即补加阴极保护。
由于国内的钢丝没有采用极高强度材质,所以不存在不能用阴极保护的问题。采用阴极保护的另一担心是氢脆问题,但是只要方法得当,控制有效,是完全可以避免的。
可以说阴极保护是PCCP管推广应用的保驾护航的利器,甚至可以说没有阴极保护的保驾,PCCP管的应用前途是迷茫的,中国应该借鉴美国和利比亚大人工河的经险教训,借助于阴极保护才能使PCCP推广应用走向未来。