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PCCP水务管道阴极保护的核心：（棒状）锌合金牺牲阳极河南雅克特种设备制造

PCCP水务管道阴极保护的核心：（棒状）锌合金牺牲阳极

河南雅克特种设备制造有限公司

技术部：李晨阳

日期：2025.11.17

PCCP水务管道阴极保护的核心：（棒状）锌合金牺牲阳极

PCCP水务管道采用棒状锌合金牺牲阳极进行阴极保护，是一种高效、经济且适配性强的防腐方案。

一、防腐原理：电化学牺牲保护

锌合金牺牲阳极通过自身优先腐蚀，为PCCP管道提供阴极保护电流。其电极电位（≤-1.05VSCE）比PCCP管道的钢筒（约-0.03VSCE）更负，形成电偶对。当两者通过土壤电解质连接时：

?阳极反应：锌溶解为锌离子（Zn→Zn2?+2e?），释放电子。

?阴极反应：电子流向钢筒，使其表面富集电子，抑制氧化反应（O?+2H?O+4e?→4OH?），从而阻止腐蚀。

二、锌合金牺牲阳极的核心优势

1.电位匹配性优异

锌的标准电极电位（-1.10VCSE）低于钢铁（-0.85V），能主动提供电子，使管道表面极化至-0.85V以下，有效抑制腐蚀反应。

2.腐蚀产物无害且稳定

锌阳极腐蚀后生成氧化锌（ZnO）或氢氧化锌（Zn(OH)?），性质稳定，不会污染水质，符合饮用水或灌溉用水安全要求。

3.经济性与易操作性

?成本低：锌原料易得，生产成本低，且加工成棒状后安装简便，无需复杂辅助设备。

?维护成本低：后期仅需定期检测阳极消耗情况，更换周期长（单个阳极寿命可达10-20年）。

4.适配水利环境

?电流输出稳定：在土壤、淡水等介质中极化率低，电流效率高（土壤中≥65%，海水中≥95%），能长期有效保护管道。

?抗干扰能力强：自动调节电流输出，适应土壤电阻率差异（如杂散电流、微生物腐蚀区域），避免过保护或欠保护。

5.环保性能突出

锌阳极的消耗为无污染的牺牲保护，符合环保要求，降低对周围环境的潜在影响。

三、棒状锌合金牺牲阳极的施工要点

1.阳极布置与间距

?环向布置：针对预应力钢丝，沿PCCP管道外壁环向布置，间距根据土壤/水质电阻率确定（土壤环境通常5-8m/组，水环境3-5m/组）。

?局部布置：针对钢筒，结合管道输水工况，在内壁局部布置。

2.材料选择与验收

?阳极规格：常见尺寸如100×50×200mm，重量5-10kg/块，锌含量≥99.99%，合金成分符合GB/T4950-2020。

?引出电缆：铜芯聚氯乙烯绝缘电缆（截面积≥16mm2，耐水等级IP68），长度预留管道周长1.2倍。

?辅助材料：导电腻子（铜粉含量≥80%）、环氧封闭漆（干膜厚度≥80μm）、不锈钢绑扎带（宽度15mm，厚度1mm）。

3.安装与密封

?管道表面预处理：打磨管道外壁混凝土保护层，露出预应力钢丝，涂抹导电腻子确保紧密贴合。

?阳极固定：用不锈钢绑扎带固定阳极，或用电钻钻孔植入不锈钢膨胀螺栓进一步固定。

?电缆连接：剥去阳极引出电缆绝缘层，将铜芯与钢丝用锡焊连接或铜压接管压接，包裹导电腻子和防水密封胶。

?密封处理：在阳极及电缆连接区域涂抹环氧封闭漆，形成连续防护层。

4.电位测试与验收

?使用Cu/CuSO?参比电极贴近管道表面（距离阳极1m处），用万用表测试管道保护电位，要求电位达到-0.85V~-1.20V（相对参比电极），且无正电位偏移。

?若电位未达标，需检查导电连接或增加阳极数量；若电位过负（≤-1.25V），需减少阳极间距或移除部分阳极。

四、应用场景与案例

?南水北调工程：北京段PCCP管道采用阴极保护，因管线所经地带电阻率较高（13-50Ω·m），且现场测试显示氧化还原电位、电阻率和极化电流密度参数多为强腐蚀性，故采用锌合金牺牲阳极进行防腐。

?长距离管道保护：通过间隔布置阳极（如每50-100米一组），平衡管道沿线的电位分布，避免传统涂层因破损导致的“大阴极-小阳极”加速腐蚀现象。