在埋管道的地方,有些地方的水位較高,開(kāi)挖2m左右會(huì)有一些水流出,所以這些管道中有相當(dāng)一部分浸泡在非常潮濕的土壤中。一般來(lái)說(shuō),這些地區(qū)的土壤一般是中性或堿性的。因?yàn)榻饘僭谕寥乐械母g和在電解質(zhì)中的腐蝕是一樣的。土壤中大多數(shù)金屬的腐蝕屬于氧去極化腐蝕。
由于地形變化和避開(kāi)地下障礙物,沿路管道埋深不斷變化。另外,管道通過(guò)的路段土壤中氣體含量不同,導(dǎo)致長(zhǎng)輸管道各路段土壤中氧含量不同,對(duì)防腐層受損的路段形成氧濃度電池。對(duì)于埋地較深的管段,由于氧含量低于埋地較淺的管段,成為陽(yáng)極而被腐蝕。直埋管道的混凝土固定墩也存在著氧濃差電池。由于熱脹冷縮使鋼管與混凝土脫層并產(chǎn)生縫隙,此時(shí)縫隙內(nèi)的氧含量遠(yuǎn)低于土壤中的氧含量。造成這種情況首先是因?yàn)橥寥乐械难踹M(jìn)入此縫隙比較困難,其次是縫隙內(nèi)其它形成的腐蝕(如溫差、鹽差、縫隙腐蝕)在不斷消耗著縫隙內(nèi)的大量氧。這就形成了氧濃差電池,混凝土與土壤界面附近的管道導(dǎo)電回路 短,被優(yōu)先腐蝕。
管網(wǎng)中經(jīng)常同時(shí)出現(xiàn)直埋與架空兩種敷設(shè)方式,當(dāng)管道由架空轉(zhuǎn)入地下,或由地下轉(zhuǎn)出架空時(shí),無(wú)論哪種情形都會(huì)出現(xiàn)直埋出(入)地管段與地面相交的現(xiàn)象,這將出現(xiàn)類(lèi)似前述的“水線”腐蝕。這里靠近地面的管道部分富氧為陰極,離地面相對(duì)較遠(yuǎn)的管道部分貧氧為陽(yáng)極,同理腐蝕 嚴(yán)重的部位是距地面較近的屬于陽(yáng)極的那部分地下管道。其實(shí)這種現(xiàn)象生活中也經(jīng)常能見(jiàn)到,如穿墻的暖氣管或自來(lái)水管在與墻體交界處的腐蝕總是 嚴(yán)重的。
該管道有部分裸露在大氣中,對(duì)管道使用是不利的。在此電池中,浸沒(méi)在水線以下相對(duì)較深的金屬部分貧氧,電極電位較低成為陽(yáng)極加速腐蝕;而水位線附近的金屬富氧,電極電位較高成為陰極,腐蝕速率減緩,甚至停止。之所以只在水位線附近發(fā)生嚴(yán)重腐蝕,是因?yàn)樵诖穗姌O體系中,水位線附近導(dǎo)電回路 短,電流總是流經(jīng)電阻 小通路的緣故。所以腐蝕主要集中發(fā)生在陽(yáng)極邊緣的“水線”附近。
犧牲陽(yáng)極由電位較負(fù)的金屬材料制成,當(dāng)它與被保護(hù)的管道連接時(shí),自身發(fā)生優(yōu)先離解,從而抑制了管道的腐蝕,故稱(chēng)為犧牲陽(yáng)極。犧牲陽(yáng)極應(yīng)有足夠負(fù)的穩(wěn)定電位,以保持足夠大的驅(qū)動(dòng)電壓:同時(shí)有較大的理論發(fā)生電量,還要有商而穩(wěn)定的電流效率。實(shí)用的犧牲陽(yáng)極材料有鎂基、鋅基、鋁基合金三大類(lèi)。
鎂陽(yáng)極的特點(diǎn)是比重小、電位負(fù),但電流效率低。它主要適用于土壤電阻率較高的場(chǎng)合。鋅陽(yáng)極的特點(diǎn)是比重大,單位重量的發(fā)生電量小,但它的電流效率較高。純鋁不用作犧牲陽(yáng)極,因鋁容易鈍化。鋁合金陽(yáng)極的理論發(fā)生電量大,在含氯離子的環(huán)境中、陽(yáng)極性能好,單位發(fā)生電量?jī)r(jià)格便宜。人們正在研究用適當(dāng)?shù)奶畎希逛X合金可用于一般土壤中。
各種犧牲陽(yáng)極均可按照儒要選擇使用。它們制成各種形狀和大小。大部分犧牲陽(yáng)極為鑄造狀態(tài),截面有梯形、圓形、矩形等。新近已有擠壓成型的帶狀鎂陽(yáng)極。犧牲陽(yáng)極中部埋置有鋼芯,它是在澆鑄陽(yáng)極時(shí)埋入的,有一端或兩端露出。其目的是引導(dǎo)陽(yáng)極電流,同時(shí)便于固定陽(yáng)極,并起到增大陽(yáng)極機(jī)械強(qiáng)度的作用。往往在犧牲陽(yáng)極周?chē)畛潆娮杪时韧寥赖偷奈镔|(zhì),稱(chēng)為填充料。其中,石膏(即硫酸鈣),使陽(yáng)極腐蝕均勻;膨潤(rùn)土瑟硅藻土,保持土壤水分;添加硫酸鈉是為了降低土壤的電阻率。