強(qiáng)制電流陰極保護(hù)實(shí)時腐蝕防護(hù)分析

胡釗

摘 ? 要：目前在國內(nèi)外關(guān)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)遭受腐蝕的情況都十分嚴(yán)重，這是由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境一般都比較惡劣，極容易受到物理化學(xué)等因素的影響。由于腐蝕情況嚴(yán)重導(dǎo)致很多鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)都達(dá)不到使用期限，這不僅浪費(fèi)了資源、耗費(fèi)巨大的人力物力，有時還會導(dǎo)致事故的發(fā)生，造成人員的傷亡。在本次探究中，我們論述了關(guān)于強(qiáng)制電流陰極保護(hù)實(shí)時腐蝕的防護(hù)分析與智能化檢測。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)制電流 ?陰極保護(hù)技術(shù) ?實(shí)時防腐

中圖分類號：TGl74.41 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）02（c）-0098-02

混凝土因?yàn)閮r格低廉、實(shí)用性強(qiáng)以及取材方便等優(yōu)點(diǎn)近幾年在工程中被廣泛應(yīng)用，但是隨著鋼筋與混凝土的廣泛應(yīng)用，其防腐蝕的問題開始逐漸暴露出來，尤其是在海港碼頭、海洋平臺以及跨海大橋這些需要長期處在海洋中的混凝土結(jié)構(gòu)[2]。通過對于研究發(fā)現(xiàn)，我國海洋工程一般使用十余年上層的結(jié)構(gòu)就會因?yàn)殇摻畋桓g而裂開，給我國造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在如何做好海洋工程的防腐工作方面國內(nèi)外都進(jìn)行了大量的研究，通過近幾年國內(nèi)外的探究可以發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)可以有效地減緩鋼筋的腐蝕速度并且依靠檢測控制系統(tǒng)提高了可控性，但是強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)所需要的技術(shù)要求高，維護(hù)費(fèi)用高，也存在一定的缺點(diǎn)[3]。在本次探究中，我們就強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容就行了研究。

1 ?強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

從目前的研究現(xiàn)狀可以看出來，影響鋼筋腐蝕的原因眾多，包括鋼筋的凍壞、鋼筋的銹蝕、化學(xué)腐蝕以及微生物腐蝕等多種因素。面對鋼筋混凝土的腐蝕情況，有鋼筋的抗腐蝕以及混凝土的抗腐蝕兩方面的措施。其中，混凝土的防護(hù)措施包括提高混凝土的密度、選用抗腐蝕能力強(qiáng)的水泥、在外層涂防腐材料以及在混凝土中加入緩蝕劑等措施;鋼筋的防護(hù)措施包括應(yīng)用抗腐蝕的鋼筋材料、在鋼筋表面使用防腐材料以及采用電化學(xué)陰極保護(hù)技術(shù)等措施。因?yàn)閺?qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)的外流電具有可控性，可以通過監(jiān)控腐蝕情況而進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有很強(qiáng)的操作性，近幾年在防腐蝕工作中得到了廣泛的應(yīng)用[4]。

陰極保護(hù)技術(shù)的發(fā)展一共經(jīng)歷了3個階段，第一階段是1973年首次在北美進(jìn)行了應(yīng)用并且取得了良好的效果;第二個階段為20世紀(jì)80年代逐漸從北美擴(kuò)展到了其他地區(qū)，并且在工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域也開始逐漸應(yīng)用;第三個階段為20世紀(jì)90年代至今，陰極保護(hù)技術(shù)不僅限應(yīng)用于被氯化物污染的結(jié)構(gòu)中，也開始用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋腐蝕。我國的陰極保護(hù)技術(shù)發(fā)展較晚，在20世紀(jì)的70～80年代開始引進(jìn)，在90年代隨著海洋工程的不斷修建開始逐漸被應(yīng)用并且取得了良好的效果[5]。

2 ?強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)的作用機(jī)制

2.1 鋼筋混凝土的腐蝕機(jī)理

在自然界中單純的金屬鐵是不穩(wěn)定的，極容易轉(zhuǎn)化為鐵的氧化物。而在海洋中的鋼筋混凝土的腐蝕主要是通過電化學(xué)途徑而導(dǎo)致的，在以下幾個條件滿足時就會發(fā)生鐵的腐蝕，主要包括鐵表面存在電位差（即陽極區(qū)與陰極區(qū)）、在電位差之間存在可以導(dǎo)電的電解質(zhì)、在陰極區(qū)存在足夠數(shù)量的還原劑、陽極區(qū)的鐵表面處于活躍的狀態(tài)四個方面。鋼筋混凝土中的混凝土中存在大量的硅酸鈣，在水化時會產(chǎn)生大量的氫氧離子，使混凝土的PH值迅速升高，呈高堿性，對鋼筋具有很好的保護(hù)作用，但是在海水中，由于海水中的氯離子豐富，會透過混凝土接觸鋼筋，通過破壞鈍化膜、形成腐蝕電池、氯離子的陽極去極化作用以及氯離子的導(dǎo)電作用對金屬進(jìn)行腐蝕，從而對鋼筋造成破壞。海水中對于金屬的腐蝕力強(qiáng)，對于經(jīng)濟(jì)以及安全等方面都會產(chǎn)生負(fù)面影響。

2.2 強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)的作用機(jī)理

鐵在海水中的強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)可以分為三個區(qū)域，一是穩(wěn)定區(qū)域，即處在此區(qū)域的金屬穩(wěn)定性強(qiáng)，在此區(qū)域的金屬不會被腐蝕;二是腐蝕區(qū)，在此區(qū)域時金屬隨時有可能被腐蝕;三是鈍化區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)金屬表面具有鈍化層的保護(hù)，在此區(qū)域如果鈍化層被破壞則金屬被腐蝕。強(qiáng)制電流陰極保護(hù)的作用機(jī)理是通過外加電流以及對于極化電位的改變加強(qiáng)使金屬可以脫離腐蝕區(qū)，從而達(dá)到對鋼筋的防腐保護(hù)的目的。強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)包括陽極系統(tǒng)、陰極系統(tǒng)、直流電源、電解質(zhì)溶液、陽極電纜、陰極電纜以及控制檢測系統(tǒng)，具體的作用機(jī)理為將需要保護(hù)的金屬與直流電的負(fù)極進(jìn)行連接，同時借助陽極形成一個回路，使需要被保護(hù)的金屬的電位降低，從而達(dá)到防腐蝕的效果。電位的改變可以直接影響到防腐的效果，使外加電流不斷增強(qiáng)，那么鐵離子失去的電子就越能夠得到充分的補(bǔ)充，從而使電位降低達(dá)到防腐蝕的效果[6]。在電流陰極保護(hù)技術(shù)中，監(jiān)控系統(tǒng)起到了重要的作用，PC機(jī)通過對數(shù)據(jù)終端設(shè)備發(fā)送控制指令與收集指令實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收集與傳輸，最終在設(shè)備上對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化與分析，針對數(shù)據(jù)情況對于電流進(jìn)行及時更改從而實(shí)現(xiàn)對于腐蝕情況的調(diào)節(jié)。

3 ?關(guān)于強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)的發(fā)展與展望

隨著我國工業(yè)與經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，金屬的使用率越來越高。而其中鋼筋混凝土憑借著穩(wěn)定牢固、價格低廉等優(yōu)勢不斷發(fā)展，在各方面建設(shè)中的使用率越來越高。雖然鋼筋混凝土的鋼筋對于金屬具有很好的保護(hù)作用，但是隨著使用的推廣，其腐蝕方面的問題也不斷突出，尤其是在與海洋有關(guān)的工程建設(shè)中。陰極保護(hù)是保護(hù)海洋中金屬腐蝕的有效措施，根據(jù)提供的電流方式的不同，可以分為犧牲陽極以及外加電流陰極保護(hù)兩種方式。犧牲陽極的方法簡單、可靠，但是精確度高、需要的材料多，相對來說在大量海洋工程的建設(shè)中沒有外加電流陰極保護(hù)技術(shù)可操控性強(qiáng)。外加電流陰極保護(hù)技術(shù)又稱為強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)，指的是通過改變外加電流以及改變極化電位以達(dá)到防腐蝕的目的，這種方式的可控性強(qiáng)，可以通過調(diào)整自動輸出電流的大小使被保護(hù)的金屬處于被保護(hù)的范圍之中[7]。

強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)近幾年來發(fā)展情況蓬勃，其中關(guān)于其檢測控制的改進(jìn)方面引起了人們的不斷關(guān)注。推動強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)向著綠色化、智能化方面發(fā)展成為了強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的目標(biāo)。強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)的控制監(jiān)測系統(tǒng)主要依靠PC機(jī)與終端設(shè)備的收集與傳輸實(shí)現(xiàn)，PC機(jī)給終端設(shè)備發(fā)送收集信息的指令，終端設(shè)備進(jìn)行收集后再將信息傳送給PC機(jī)。使用檢測控制系統(tǒng)可以有效地檢測設(shè)備從而及時改變防腐狀況增高防腐蝕的效果。一般來說系統(tǒng)會連接多個設(shè)備，可以通過對不同的設(shè)備設(shè)置不同的參數(shù)從而實(shí)現(xiàn)對于不同設(shè)備數(shù)據(jù)的控制。

通過國內(nèi)外的探究以及經(jīng)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)可以有效地增強(qiáng)對于金屬的防腐蝕作用，并且可以通過監(jiān)測調(diào)控系統(tǒng)對于腐蝕情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測從而調(diào)控數(shù)據(jù)，對于海洋金屬的防腐具有很好的作用。隨著我國海洋工程的不斷發(fā)展，強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)會進(jìn)行進(jìn)一步的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊紅娜.外加電流陰極保護(hù)技術(shù)在港口工程中的應(yīng)用[J].港工技術(shù)，2009，46（3）：34-35，46.

[2] 許立坤，馬力，邢少華，等.海洋工程陰極保護(hù)技術(shù)發(fā)展評述[J].中國材料進(jìn)展，2014，33（2）：106-113.

[3] 田惠文，李偉華，宗成中，等.海洋環(huán)境鋼筋混凝土腐蝕機(jī)理和防腐涂料研究進(jìn)展[J].涂料工業(yè)，2008（8）：62-67.

[4] 葛燕，朱錫昶.鋼筋混凝土陰極保護(hù)和陰極防護(hù)技術(shù)的狀況與進(jìn)展[J].工業(yè)建筑，2004（5）：18-20，43.

[5] 武烈.我國陰極保護(hù)技術(shù)的發(fā)展及其高新技術(shù)化的探索[J].腐蝕與防護(hù)，2006（3）：136-139.