強制電流陰極保護實時腐蝕防護分析
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摘 要：目前在國內外關于鋼筋混凝土結構遭受腐蝕的情況都十分嚴重，這是由于鋼筋混凝土結構所處的環境一般都比較惡劣，極容易受到物理化學等因素的影響。由于腐蝕情況嚴重導致很多鋼筋混凝土結構都達不到使用期限，這不僅浪費了資源、耗費巨大的人力物力，有時還會導致事故的發生，造成人員的傷亡。在本次探究中，我們論述了關于強制電流陰極保護實時腐蝕的防護分析與智能化檢測。
關鍵詞：強制電流 陰極保護技術 實時防腐
中圖分類號：TGl74.41 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）02（c）-0098-02
混凝土因為價格低廉、實用性強以及取材方便等優點近幾年在工程中被廣泛應用，但是隨著鋼筋與混凝土的廣泛應用，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構[2]。通過對于研究發現，我國海洋工程一般使用十余年上層的結構就會因為鋼筋被腐蝕而裂開，給我國造成了巨大的經濟損失。在如何做好海洋工程的防腐工作方面國內外都進行了大量的研究，通過近幾年國內外的探究可以發現，強制電流陰極保護技術可以有效地減緩鋼筋的腐蝕速度并且依靠檢測控制系統提高了可控性，但是強制電流陰極保護技術所需要的技術要求高，維護費用高，也存在一定的缺點[3]。在本次探究中，我們就強制電流陰極保護技術的相關內容就行了研究。
1 強制電流陰極保護技術的發展現狀
從目前的研究現狀可以看出來，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，混凝土的防護措施包括提高混凝土的密度、選用抗腐蝕能力強的水泥、在外層涂防腐材料以及在混凝土中加入緩蝕劑等措施;鋼筋的防護措施包括應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陰極保護技術等措施。因為強制電流陰極保護技術的外流電具有可控性，可以通過監控腐蝕情況而進行調節，具有很強的操作性，近幾年在防腐蝕工作中得到了廣泛的應用[4]。
陰極保護技術的發展一共經歷了3個階段，第一階段是1973年首次在北美進行了應用并且取得了良好的效果;第二個階段為20世紀80年代逐漸從北美擴展到了其他地區，并且在工業設備等領域也開始逐漸應用;第三個階段為20世紀90年代至今，陰極保護技術不僅限應用于被氯化物污染的結構中，也開始用于鋼筋混凝土結構中的鋼筋腐蝕。我國的陰極保護技術發展較晚，在20世紀的70～80年代開始引進，在90年代隨著海洋工程的不斷修建開始逐漸被應用并且取得了良好的效果[5]。
2 強制電流陰極保護技術的作用機制
2.1 鋼筋混凝土的腐蝕機理
在自然界中單純的金屬鐵是不穩定的，極容易轉化為鐵的氧化物。而在海洋中的鋼筋混凝土的腐蝕主要是通過電化學途徑而導致的，在以下幾個條件滿足時就會發生鐵的腐蝕，主要包括鐵表面存在電位差（即陽極區與陰極區）、在電位差之間存在可以導電的電解質、在陰極區存在足夠數量的還原劑、陽極區的鐵表面處于活躍的狀態四個方面。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電作用對金屬進行腐蝕，從而對鋼筋造成破壞。海水中對于金屬的腐蝕力強，對于經濟以及安全等方面都會產生負面影響。
2.2 強制電流陰極保護技術的作用機理
鐵在海水中的強制電流陰極保護技術可以分為三個區域，一是穩定區域，即處在此區域的金屬穩定性強，在此區域的金屬不會被腐蝕;二是腐蝕區，在此區域時金屬隨時有可能被腐蝕;三是鈍化區域，在此區域內金屬表面具有鈍化層的保護，在此區域如果鈍化層被破壞則金屬被腐蝕。強制電流陰極保護的作用機理是通過外加電流以及對于極化電位的改變加強使金屬可以脫離腐蝕區，從而達到對鋼筋的防腐保護的目的。強制電流陰極保護技術包括陽極系統、陰極系統、直流電源、電解質溶液、陽極電纜、陰極電纜以及控制檢測系統，具體的作用機理為將需要保護的金屬與直流電的負極進行連接，同時借助陽極形成一個回路，使需要被保護的金屬的電位降低，從而達到防腐蝕的效果。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，那么鐵離子失去的電子就越能夠得到充分的補充，從而使電位降低達到防腐蝕的效果[6]。在電流陰極保護技術中，監控系統起到了重要的作用，PC機通過對數據終端設備發送控制指令與收集指令實現數據的收集與傳輸，最終在設備上對數據進行轉化與分析，針對數據情況對于電流進行及時更改從而實現對于腐蝕情況的調節。
3 關于強制電流陰極保護技術的發展與展望
隨著我國工業與經濟的不斷發展，金屬的使用率越來越高。而其中鋼筋混凝土憑借著穩定牢固、價格低廉等優勢不斷發展，在各方面建設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的工程建設中。陰極保護是保護海洋中金屬腐蝕的有效措施，根據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中沒有外加電流陰極保護技術可操控性強。外加電流陰極保護技術又稱為強制電流陰極保護技術，指的是通過改變外加電流以及改變極化電位以達到防腐蝕的目的，這種方式的可控性強，可以通過調整自動輸出電流的大小使被保護的金屬處于被保護的范圍之中[7]。
強制電流陰極保護技術近幾年來發展情況蓬勃，其中關于其檢測控制的改進方面引起了人們的不斷關注。推動強制電流陰極保護技術向著綠色化、智能化方面發展成為了強制電流陰極保護技術進一步發展的目標。強制電流陰極保護技術的控制監測系統主要依靠PC機與終端設備的收集與傳輸實現，PC機給終端設備發送收集信息的指令，終端設備進行收集后再將信息傳送給PC機。使用檢測控制系統可以有效地檢測設備從而及時改變防腐狀況增高防腐蝕的效果。一般來說系統會連接多個設備，可以通過對不同的設備設置不同的參數從而實現對于不同設備數據的控制。
通過國內外的探究以及經驗可以發現，強制電流陰極保護技術可以有效地增強對于金屬的防腐蝕作用，并且可以通過監測調控系統對于腐蝕情況進行實時監測從而調控數據，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展，強制電流陰極保護技術會進行進一步的發展。
參考文獻
[1] 楊紅娜.外加電流陰極保護技術在港口工程中的應用[J].港工技術，2009，46（3）：34-35，46.
[2] 許立坤，馬力，邢少華，等.海洋工程陰極保護技術發展評述[J].中國材料進展，2014，33（2）：106-113.
[3] 田惠文，李偉華，宗成中，等.海洋環境鋼筋混凝土腐蝕機理和防腐涂料研究進展[J].涂料工業，2008（8）：62-67.
[4] 葛燕，朱錫昶.鋼筋混凝土陰極保護和陰極防護技術的狀況與進展[J].工業建筑，2004（5）：18-20，43.
[5] 武烈.我國陰極保護技術的發展及其高新技術化的探索[J].腐蝕與防護，2006（3）：136-139.
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