鋼樁碼頭犧牲陽極陰極保護(hù)是通過犧牲陽極材料(如鋅合金、鋁合金)與鋼樁形成電偶電池,使陽極優(yōu)先腐蝕從而保護(hù)鋼樁的技術(shù)。其施工流程、技術(shù)要點(diǎn)與埋地管道類似,但需結(jié)合海洋環(huán)境(高鹽、潮濕、浪花飛濺區(qū)等)特點(diǎn)調(diào)整。
環(huán)境特點(diǎn)與材料選型
1. 海洋環(huán)境分區(qū)
大氣區(qū):鋼樁露出水面以上部分,受鹽霧腐蝕。
浪花飛濺區(qū):潮差段(漲潮時(shí)浪花飛濺,退潮時(shí)暴露),腐蝕劇烈(氧氣充足、鹽份濃縮)。
潮差區(qū):漲落潮交替淹沒區(qū)域,腐蝕速率較高。
水下區(qū):長(zhǎng)期浸沒在海水中,氧含量較低,腐蝕速率相對(duì)緩和但存在微生物腐蝕。
2. 陽極材料選擇
鋁合金陽極:推薦用于水下區(qū)和潮差區(qū),電位約 - 1.05V(相對(duì)于海水參比電極),電流效率高(≥90%),密度低(便于水下安裝)。
鋅合金陽極:適用于浪花飛濺區(qū)和大氣區(qū),電位穩(wěn)定(-1.1V vs Ag/AgCl),表面不易鈍化,耐沖擊性好。
鎂合金陽極:一般不用于海洋環(huán)境(海水導(dǎo)電性強(qiáng),鎂陽極消耗過快),僅在高電阻率淤泥或淡海水區(qū)域考慮。
3. 輔助材料
填包料:水下區(qū)陽極通常無需填包料(海水導(dǎo)電性好),但潮差區(qū)和大氣區(qū)若采用鋅合金陽極,可包裹石膏 + 膨潤(rùn)土填包料以降低接地電阻。
導(dǎo)線:選用耐海水腐蝕的銅芯鍍錫電纜(截面積≥25mm2),絕緣層為交聯(lián)聚乙烯(XLPE)或氯丁橡膠,耐鹽霧和潮濕。
參比電極:采用銀 / 氯化銀電極(Ag/AgCl)或鋅參比電極,用于監(jiān)測(cè)鋼樁電位(海水環(huán)境中精度更高)。
施工流程與技術(shù)要點(diǎn)
1. 鋼樁表面處理
除銹:對(duì)鋼樁待安裝陽極部位進(jìn)行噴砂除銹,達(dá)到Sa2.5 級(jí)(徹底清除氧化皮、銹跡,表面粗糙),確保焊接或螺栓連接牢固。
防腐層修復(fù):若鋼樁原有防腐層(如環(huán)氧涂層)破損,需先修補(bǔ),僅在陽極安裝位置預(yù)留金屬接觸面(直徑≥100mm)。
2. 陽極安裝方式
根據(jù)鋼樁結(jié)構(gòu)(鋼管樁、H 型樁等)和區(qū)域位置,選擇以下安裝方法:
(1)水下區(qū)陽極安裝(長(zhǎng)期浸沒)
安裝形式:
焊接式:將陽極通過 “鋼爪” 與鋼樁焊接(需采用水下焊接技術(shù),如藥芯焊絲電弧焊),適用于鋼管樁。
抱箍式:用不銹鋼抱箍將陽極固定在鋼樁上(陽極帶預(yù)留螺栓孔),適用于 H 型樁或不規(guī)則截面樁,需確保接觸緊密。
布置密度:
每根鋼樁水下區(qū)安裝2~4 支陽極(沿圓周均勻分布),陽極間距 1~2 米,底部陽極距泥面≥0.5 米(避免被淤泥覆蓋影響效率)。
(2)潮差區(qū)與浪花飛濺區(qū)陽極安裝
安裝形式:
支架式:在鋼樁外側(cè)焊接角鋼支架,將陽極(鋅合金)固定在支架上,陽極底部高于低潮位 0.5 米,便于維護(hù)。
嵌入式:在鋼樁制造時(shí)預(yù)埋陽極安裝槽,施工時(shí)將陽極嵌入并密封(適用于新建碼頭)。
防護(hù)措施:
陽極與鋼樁連接導(dǎo)線需穿PVC 套管保護(hù),套管兩端用防水膠密封,防止潮汐沖擊導(dǎo)致導(dǎo)線斷裂。
浪花飛濺區(qū)陽極可外加玻璃鋼防護(hù)罩,防止船舶碰撞或漂浮物撞擊。
(3)大氣區(qū)陽極安裝(鹽霧腐蝕段)
僅在鋼樁腐蝕嚴(yán)重的大氣區(qū)(如水位線以上 1~2 米)加裝鋅合金陽極,采用螺栓固定或鋁熱焊連接,陽極表面涂覆防生物附著涂層(如含銅涂料),防止藤壺等海洋生物附著影響電流輸出。
3. 導(dǎo)線連接與防水處理
焊接要求:
陽極導(dǎo)線與鋼樁焊接需采用鋁熱焊或氬弧焊,焊點(diǎn)做三層防腐:涂環(huán)氧富鋅底漆→纏聚乙烯膠帶→外包熱縮套,確保密封防水。
多支陽極導(dǎo)線需并聯(lián)后接入匯流排(不銹鋼材質(zhì)),再通過主電纜連接至測(cè)試系統(tǒng)。
穿越處理:
導(dǎo)線穿越鋼樁法蘭或預(yù)留孔時(shí),需加橡膠密封圈密封,避免海水滲入鋼樁內(nèi)部。
4. 測(cè)試系統(tǒng)布置
測(cè)試樁安裝:
在碼頭岸側(cè)或樁臺(tái)結(jié)構(gòu)上安裝防水型測(cè)試樁,內(nèi)置參比電極接口、電位測(cè)試端子和電流測(cè)量裝置,測(cè)試樁高度≥1.5 米(防潮水淹沒)。
每 20~30 根鋼樁設(shè)置一個(gè)測(cè)試單元,便于分區(qū)監(jiān)測(cè)。
電位監(jiān)測(cè):
水下區(qū):-0.95V ~ -1.15V(有效保護(hù)范圍)。
潮差區(qū):-0.85V ~ -1.10V(因氧含量高,電位負(fù)移要求略低)。
定期測(cè)量鋼樁電位,要求相對(duì)于 Ag/AgCl 參比電極:
海洋環(huán)境特殊要求
1. 防生物附著與沖刷
水下陽極:定期清理陽極表面的藤壺、海藻等生物(每半年一次),可采用高壓水槍沖洗或潛水員水下作業(yè),避免生物膜降低陽極效率。
沖刷防護(hù):在陽極安裝區(qū)域的海床底部鋪設(shè)碎石墊層或混凝土防護(hù)板,防止海流沖刷導(dǎo)致陽極外露或?qū)Ь€懸空。
2. 陽極壽命設(shè)計(jì)
鋁合金陽極設(shè)計(jì)壽命通常為10~15 年,鋅合金陽極約8~10 年,需根據(jù)鋼樁表面積和陽極消耗量計(jì)算(公式:m=I×t×8760/(Ic×η),其中 m 為陽極質(zhì)量,I 為保護(hù)電流,Ic 為陽極電流容量,
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