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摘要：由于PCCP管道长期埋置于地下，土壤中的有机质成分与管壁极易发生化学反应，导致管壁出现腐蚀现象，如果不采取有效的保护措施，管壁将越来越薄，不但是影响PCCP管道的使用寿命，而且还会引发漏水、爆管等事故，给水利工程项目的正常运营造成严重影响。因此，本文将着眼于阴极保护的防护措施在PCCP管道防腐中的实际应用与注意事项予以阐述。
关键词：PCCP管道；防腐技术；阴极保护；应用
目前，阴极保护技术已日渐纯熟，并且在PCCP管道防腐中被广泛应用，这种防护技术能够有效抑制金属的腐蚀速度，使保护电位均匀分布在PCCP管道外表面，而形成一道坚固的保护层，进而防止管壁受到地下水与土壤有机质的侵蚀，达到延长管道使用寿命的目的。
1 PCCP管道阴极保护方式
PCCP管道阴极保护主要包括两种防护方式，其一是外加电流式，其二是牺牲阳极式，通过对两种方式防护效果的综合比较分析，牺牲阳极式的防护效果要远远优于外加电流式的防护效果，因此，在PCCP管道防腐中，牺牲阳极式的阴极保护技术较为常用。
外加电流式阴极保护技术的输出电流与地下土壤、地下水的电阻率的关联度较小，输出电流大小不受电阻率控制，电流调节易于实现，因此，保护管道的区域相对较大。但是，外加电流必须借助于外部电源，来供给电力能源，无形当中就增加了维修难度，如果极化电源出现运行故障，造成电力能源供给失效，阴极保护的防护功能也会丧失，进而加快PCCP管道的腐蚀速度。解决这一问题的主要措施是增加阴极保护站的数量，而这种方法会直接增加成本支出。对于牺牲阳极式阴极保护技术，无需外接电源，不用单独设立日常维护机构，阴极保护就会自动执行防护任务。这种技术的缺点是安装牺牲阳极装置的过程较为繁琐，工作量相对较大，而且输出电流与土壤、地下水的电阻率有着密切关联，电流调试流程较为复杂[1]。
2 PCCP管道腐蚀原因分析
PCCP管道长时间处于地下环境，管道壁与土壤在持续性接触状态下，极易发生电化学反应，而使管壁受损。对于PCCP管道外壁包裹的砂浆层来说，水灰比一般介于0.28—0.3之间，砂浆本身的密度较大，因而在管道外壁形成一道保护层，能够阻断土壤中有机质成分与有害物质的侵蚀通道，延缓PCCP管道的使用寿命。但是，土壤当中氯离子的含量较高，加之砂浆颗粒间的孔隙较大，这些氯离子借助于孔隙能够渗透到管道钢丝表面，与钢丝发生电化学反应。在反应过程中，释放出的氢原子将继续深入钢丝结构内部，如果局部区域的某一根钢丝在氢原子侵蚀作用下发生断裂现象，钢丝本身的承载力将转移到其它钢丝上面，进而引发大面积钢丝断裂，发生爆管事故。
此外，引起PCCP管道产生腐蚀现象的原因还与土壤环境中的微生物以及杂散电流有关，由于土壤中有机质含量较高，一些微生物寄生在土壤当中，随着新陈代谢速度的不断加剧，腐蚀管道的速度也将呈现指数级上升态势。而杂散电流主要是指土壤当中存在的无规律移动的电流，比如城市变电站产生的电流，就是腐蚀PCCP管道的元凶。
3 阴极保护在PCCP管道防护中的作用原理
3.1 阴极极化
阴极极化是指瞬间断电测量得出的电位减去金属结构物的自然电位，所得到的数值大于等于100mV，阴极极化将还原性强的金属作为保护极，可以在PCCP管道外壁形成一道保护层，使阴极保护作用得以有效发挥。为了收到理想的防护效果，通常采取提高阴极极化值的方法。主要包括加入络合剂、加入添加剂以及加入导电盐等方式，络合剂中含量大量的络离子，这些离子与阴极端难以发生还原反应，阴极端的络离子数量就会快速增长，进而达到提高阴极极化值的目的。加入添加剂的作用是将阴极表面与添加剂吸附到一起，这样可以放缓金属离子抵达阴极表面的速度，同时，能够加快电子反应速度，为阴极极化值的提高提供先决保障。加入导盐剂是指在阴极极化度为等于零的前提条件下，提高溶液导电性，使阴极表面的电流能够均匀分布。
3.2 保持钢丝表面的钝化状态
阴极保护在发挥防护作用时，与钢丝表面发生阴极反应，反应式为O2+2H2O+4e→4OH-，反应式中，产物OH-能够增加钢丝表面的碱度，进而形成一层钝化保护膜，这种保护膜能够对管道的管壁产生防护作用，相同于将管壁与土壤中的有机介质以及地下水之间隔离开来，这些有机介质难以进入钢丝的内层组织，使管道寿命得以延长。
3.3 降低混凝土中有害离子的含量
当钢丝表面的碱度提升以后，钢丝表面的氯离子、碳酸氢根、碳酸根、硫酸根等离子就会迅速向混凝土内部渗透和扩散，其中能够发挥防护作用的氯离子渗透到混凝土结构中时，将在钢丝表面以及混凝土表面形成一道坚固的防护墙，阻止土壤当中有害离子的侵蚀[2]。
4 阴极保护技术在PCCP管道防腐应用中的注意事项
在应用阴极保护技术时，首先应当具备一个完整的循环电路，即腐蚀介质是否具有导电性能。其次是PCCP管道的钢丝在土壤腐蚀介质当中能够产生阴极极化反应，否则将耗费大量的电力能源。第三个应用条件是被保护的PCCP管道需要具有电连续性，否则无法为阴极保护提供一个有效应用环境。此外，在实际应用当中，需要注意以下几方面内容。
4.1 取样分析
不同的地理区域，地下土壤的成分以及地下水位都存在明显区别，因此，为了充分体现阴极保护技术的实用性与有效性，在生产与安装PCCP管道之前，需要对该区域的土壤与水体进行取样分析，并及时将样本送至专门的实验室，对土壤与水体中的有害成分或者腐蚀性有机质进行化验分析，以确定这些成分所占的比重，然后准确判定PCCP管道的腐蚀范围与类型，将阴极保护技术的防护作用发挥到极致。
4.2 阴极保护设计准则
比如阴极保护装置材料采用锌合金牺牲阳极材料，因为阴极保护的防护对象是预应力钢筋，当电位过负达到-1.10V时，就会析出氢离子，而镁阳极比重小，电位负，对钢筋的驱动电压较大，因此，镁阳极应当慎重选择。为了提高输出电流的稳定性，在锌阳极周边必须填充一些标准配比的填充料。保护电流密度作为一项重要保护参数，其设计值与涂层保护区域存在必然联系，在没有涂层保护的区域，设计最小保护电流密度为0.6mA/m2，而有保护涂层的区域，设计最小保护电流密度为0.2 mA/m2。在选取最小保护电位这一保护参数时，需要结合混凝土构件所处的土壤环境以及构件本身的完好度，对于新建优质混凝土构件，可以选取-0.50V（CSE）作为最小保护电位，对于有害物质含量高的土壤环境，可以选取-0.710V（CSE）作为最小保护电位。对于损害严重的混凝土构件，可以选取-0.710V（CSE）作为最小保护电位。
4.3 安装前的检查工作
以牺牲阳极的阴极保护技术为例，在阳极安装前，需要认真检查阳极表面的清洁度，如果存在油污或者氧化物等杂质，必须及时予以清除。然后将阳极置于阳极沟当中，在条件允许的情况下，可以利用化学填料与水的混合液对阳极进行浸泡，并在阳极表面覆盖保护土层，保护土层的厚度应当以不影响PCCP管道的敷设为宜。同时，不得向填充坑内填入垃圾、砂石、碎石块等杂物，防止管道受损。
4.4 阴极保护对PCCP管道制造与安装的要求
PCCP内部的钢结构体需要进行电连接，为了避免出现电流不均的现象，在埋设PCCP管道时，应当充分考虑构造物结构的屏蔽作用以及管道的焊接质量。当管道安装工序结束后，应当定期对管道运行情况进行检查，如果发现管道出现裂缝等质量缺陷时，需要及时进行检修，确保阴极保护能够充分发挥防腐作用，以延长PCCP管道的使用寿命。
结束语
阴极保护是PCCP管道防腐的一项关键技术，它不仅能够延缓管道的使用寿命，而且使PCCP管道始终处于安全的运营状态当中。因此，广大技术人员在实际工作当中，应当积极借鉴先进的技术经验，不断优化和创新阴极保护技术，为PCCP管道创建一个安全高效的运行环境。
参考文献：
[1]翟常伟.浅谈PCCP管道阴极保护技术在腐蚀工程施工中的应用探析[J].装饰装修天地，2019（21）：91.
[2]梁凤军.供水PCCP管道牺牲阳极法施工及检测技术[J].房地产导刊，2018（21）：69，74.