强制电流阴极保护实时腐蚀防护分析
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摘 要：目前在国内外关于钢筋混凝土结构遭受腐蚀的情况都十分严重，这是由于钢筋混凝土结构所处的环境一般都比较恶劣，极容易受到物理化学等因素的影响。由于腐蚀情况严重导致很多钢筋混凝土结构都达不到使用期限，这不仅浪费了资源、耗费巨大的人力物力，有时还会导致事故的发生，造成人员的伤亡。在本次探究中，我们论述了关于强制电流阴极保护实时腐蚀的防护分析与智能化检测。
关键词：强制电流 阴极保护技术 实时防腐
中图分类号：TGl74.41 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）02（c）-0098-02
混凝土因为价格低廉、实用性强以及取材方便等优点近几年在工程中被广泛应用，但是随着钢筋与混凝土的广泛应用，其防腐蚀的问题开始逐渐暴露出来，尤其是在海港码头、海洋平台以及跨海大桥这些需要长期处在海洋中的混凝土结构[2]。通过对于研究发现，我国海洋工程一般使用十余年上层的结构就会因为钢筋被腐蚀而裂开，给我国造成了巨大的经济损失。在如何做好海洋工程的防腐工作方面国内外都进行了大量的研究，通过近几年国内外的探究可以发现，强制电流阴极保护技术可以有效地减缓钢筋的腐蚀速度并且依靠检测控制系统提高了可控性，但是强制电流阴极保护技术所需要的技术要求高，维护费用高，也存在一定的缺点[3]。在本次探究中，我们就强制电流阴极保护技术的相关内容就行了研究。
1 强制电流阴极保护技术的发展现状
从目前的研究现状可以看出来，影响钢筋腐蚀的原因众多，包括钢筋的冻坏、钢筋的锈蚀、化学腐蚀以及微生物腐蚀等多种因素。面对钢筋混凝土的腐蚀情况，有钢筋的抗腐蚀以及混凝土的抗腐蚀两方面的措施。其中，混凝土的防护措施包括提高混凝土的密度、选用抗腐蚀能力强的水泥、在外层涂防腐材料以及在混凝土中加入缓蚀剂等措施;钢筋的防护措施包括应用抗腐蚀的钢筋材料、在钢筋表面使用防腐材料以及采用电化学阴极保护技术等措施。因为强制电流阴极保护技术的外流电具有可控性，可以通过监控腐蚀情况而进行调节，具有很强的操作性，近几年在防腐蚀工作中得到了广泛的应用[4]。
阴极保护技术的发展一共经历了3个阶段，第一阶段是1973年首次在北美进行了应用并且取得了良好的效果;第二个阶段为20世纪80年代逐渐从北美扩展到了其他地区，并且在工业设备等领域也开始逐渐应用;第三个阶段为20世纪90年代至今，阴极保护技术不仅限应用于被氯化物污染的结构中，也開始用于钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀。我国的阴极保护技术发展较晚，在20世纪的70～80年代开始引进，在90年代随着海洋工程的不断修建开始逐渐被应用并且取得了良好的效果[5]。
2 强制电流阴极保护技术的作用机制
2.1 钢筋混凝土的腐蚀机理
在自然界中单纯的金属铁是不稳定的，极容易转化为铁的氧化物。而在海洋中的钢筋混凝土的腐蚀主要是通过电化学途径而导致的，在以下几个条件满足时就会发生铁的腐蚀，主要包括铁表面存在电位差（即阳极区与阴极区）、在电位差之间存在可以导电的电解质、在阴极区存在足够数量的还原剂、阳极区的铁表面处于活跃的状态四个方面。钢筋混凝土中的混凝土中存在大量的硅酸钙，在水化时会产生大量的氢氧离子，使混凝土的PH值迅速升高，呈高碱性，对钢筋具有很好的保护作用，但是在海水中，由于海水中的氯离子丰富，会透过混凝土接触钢筋，通过破坏钝化膜、形成腐蚀电池、氯离子的阳极去极化作用以及氯离子的导电作用对金属进行腐蚀，从而对钢筋造成破坏。海水中对于金属的腐蚀力强，对于经济以及安全等方面都会产生负面影响。
2.2 强制电流阴极保护技术的作用机理
铁在海水中的强制电流阴极保护技术可以分为三个区域，一是稳定区域，即处在此区域的金属稳定性强，在此区域的金属不会被腐蚀;二是腐蚀区，在此区域时金属随时有可能被腐蚀;三是钝化区域，在此区域内金属表面具有钝化层的保护，在此区域如果钝化层被破坏则金属被腐蚀。强制电流阴极保护的作用机理是通过外加电流以及对于极化电位的改变加强使金属可以脱离腐蚀区，从而达到对钢筋的防腐保护的目的。强制电流阴极保护技术包括阳极系统、阴极系统、直流电源、电解质溶液、阳极电缆、阴极电缆以及控制检测系统，具体的作用机理为将需要保护的金属与直流电的负极进行连接，同时借助阳极形成一个回路，使需要被保护的金属的电位降低，从而达到防腐蚀的效果。电位的改变可以直接影响到防腐的效果，使外加电流不断增强，那么铁离子失去的电子就越能够得到充分的补充，从而使电位降低达到防腐蚀的效果[6]。在电流阴极保护技术中，监控系统起到了重要的作用，PC机通过对数据终端设备发送控制指令与收集指令实现数据的收集与传输，最终在设备上对数据进行转化与分析，针对数据情况对于电流进行及时更改从而实现对于腐蚀情况的调节。
3 关于强制电流阴极保护技术的发展与展望
随着我国工业与经济的不断发展，金属的使用率越来越高。而其中钢筋混凝土凭借着稳定牢固、价格低廉等优势不断发展，在各方面建设中的使用率越来越高。虽然钢筋混凝土的钢筋对于金属具有很好的保护作用，但是随着使用的推广，其腐蚀方面的问题也不断突出，尤其是在与海洋有关的工程建设中。阴极保护是保护海洋中金属腐蚀的有效措施，根据提供的电流方式的不同，可以分为牺牲阳极以及外加电流阴极保护两种方式。牺牲阳极的方法简单、可靠，但是精确度高、需要的材料多，相对来说在大量海洋工程的建设中没有外加电流阴极保护技术可操控性强。外加电流阴极保护技术又称为强制电流阴极保护技术，指的是通过改变外加电流以及改变极化电位以达到防腐蚀的目的，这种方式的可控性强，可以通过调整自动输出电流的大小使被保护的金属处于被保护的范围之中[7]。
强制电流阴极保护技术近几年来发展情况蓬勃，其中关于其检测控制的改进方面引起了人们的不断关注。推动强制电流阴极保护技术向着绿色化、智能化方面发展成为了强制电流阴极保护技术进一步发展的目标。强制电流阴极保护技术的控制监测系统主要依靠PC机与终端设备的收集与传输实现，PC机给终端设备发送收集信息的指令，终端设备进行收集后再将信息传送给PC机。使用检测控制系统可以有效地检测设备从而及时改变防腐状况增高防腐蚀的效果。一般来说系统会连接多个设备，可以通过对不同的设备设置不同的参数从而实现对于不同设备数据的控制。
通过国内外的探究以及经验可以发现，强制电流阴极保护技术可以有效地增强对于金属的防腐蚀作用，并且可以通过监测调控系统对于腐蚀情况进行实时监测从而调控数据，对于海洋金属的防腐具有很好的作用。随着我国海洋工程的不断发展，强制电流阴极保护技术会进行进一步的发展。
参考文献
[1] 杨红娜.外加电流阴极保护技术在港口工程中的应用[J].港工技术，2009，46（3）：34-35，46.
[2] 许立坤，马力，邢少华，等.海洋工程阴极保护技术发展评述[J].中国材料进展，2014，33（2）：106-113.
[3] 田惠文，李伟华，宗成中，等.海洋环境钢筋混凝土腐蚀机理和防腐涂料研究进展[J].涂料工业，2008（8）：62-67.
[4] 葛燕，朱锡昶.钢筋混凝土阴极保护和阴极防护技术的状况与进展[J].工业建筑，2004（5）：18-20，43.
[5] 武烈.我国阴极保护技术的发展及其高新技术化的探索[J].腐蚀与防护，2006（3）：136-139.
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