牺牲阳极阴极保护技术在曹娥江大闸上的应用
钢筋混凝土埋入式牺牲阳极阴极保护试验研究
表面技术第52卷第12期钢筋混凝土埋入式牺牲阳极阴极保护试验研究李杰1，温小栋1*，骆忠江2，胡立标2，冯蕾1（1.宁波工程学院，浙江 宁波 315211；2.浙江钰烯腐蚀控制股份有限公司，浙江 宁波 315100）摘要：目的提高现有牺牲阳极阴极保护技术的效果，采用活性阳极包覆砂浆，制备一种埋入式牺牲阳极，并研究其应用特性。
方法采用二电极法测试阳极包覆砂浆的电阻率，通过加速试验、SEM-EDS分析锌腐蚀产物的迁移状况，采取自耦合试验测定埋入式牺牲阳极下钢筋的电位等参数；在此基础上，研究埋入式牺牲阳极的特性及其阴极保护范围。
结果活性阳极包覆砂浆的电阻率仅为18.48 Ω·m。
闭路电位、瞬间断电电位测试显示钢筋的稳定保护电位为−400~ −440 mV，断电电位为−218 mV，满足NACE标准对衰减电位的最低要求（200 mV）。
电流密度结果表明，埋入式阳极可提供的保护电流密度为6.1~7.7 mA/m2，符合EN 12696要求。
通过网格法测量的结果显示，在钢筋密度比为0.20，以及高腐蚀环境条件下，埋入式牺牲阳极的最大有效保护距离可达到700 mm。
SEM-EDS分析结果表明，锌阳极发生反应，生成了可溶性锌酸盐（ZnO22−），且会由锌阳极表面向砂浆内部迁移，最终逐渐分散到砂浆孔隙中，可有效解决因锌阳极表面腐蚀产物聚集而影响活性的问题，并消除腐蚀产物体积增大造成的膨胀应力。
工程应用结果表明，各测试点钢筋的保护电位均负于−400 mV，满足保护要求。
结论埋入式牺牲阳极对钢筋有较好的保护效果，能够保持电位、电流输出稳定，不会影响阳极的活性，也不会给混凝土结构带来膨胀应力。
关键词：钢筋混凝土；阴极保护；牺牲阳极；埋入式中图分类号：TG174.4 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)12-0390-09DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.12.033Experimental Research on Cathodic Protection of EmbeddedSacrificial Zinc Anode for Reinforced ConcreteLI Jie1, WEN Xiao-dong1*, LUO Zhong-jiang2, HU Li-biao2, FENG Lei1(1. Ningbo University of Technology, Zhejiang Ningbo 315211, China;2. Zhejiang Yuxi Corrosion Control Corporation Contact, Zhejiang Ningbo 315100, China)ABSTRACT: Cathodic protection with sacrificial anode is an economical and effective auxiliary measure for enhancing durability of concrete structures. However, the resistivity of currently available anode available on market is too high to ensure a high protection current and thus it can only achieve an insufficient protection effect. At the same time, the surface of anode is easy to crust which will affect anode's activity, and even cause expansion cracking of the concrete structure layer.For this reason, the work aims to develop a novel embedded sacrificial anode with high-purity zinc anode as the core收稿日期：2022-10-25；修订日期：2023-04-13Received：2022-10-25；Revised：2023-04-13基金项目：国家自然科学基金（51569035）；宁波市科技创新2025重大专项（2020Z056）Fund：National Natural Science Foundation of China (51569035); Ningbo Scientific and Technological Innovation Major Project in 2025 (2020Z056)引文格式：李杰, 温小栋, 骆忠江, 等. 钢筋混凝土埋入式牺牲阳极阴极保护试验研究[J]. 表面技术, 2023, 52(12): 390-398.LI Jie, WEN Xiao-dong, LUO Zhong-jiang, et al. Experimental Research on Cathodic Protection of Embedded Sacrificial Zinc Anode for Reinforced Concrete[J]. Surface Technology, 2023, 52(12): 390-398.*通信作者（Corresponding author）第52卷第12期李杰，等：钢筋混凝土埋入式牺牲阳极阴极保护试验研究·391·material, coated with mortar (including cement, special pore agent and active substance) and conductive steel wire. In order to determine the characteristic performance and protection effect of embedded sacrificial anode, the resistivity of such coating mortar was tested by Double Electrode Method. The protective potential, attenuation potential and ampere density of the sacrificial anode embedded rebar were measured by auto-transformer and experiments. The working mechanism of the embedded sacrificial anode was analyzed by accelerated test and SEM-EDS.The resistivity of active mortar was 18.48 Ω·m. The resistivity was low enough to facilitate cathodic protection reaction.During the 30 day curing period, the anode output current rapidly dropped to 0.72 mA, and after 60 days, the current output was stable at 0.40-0.50 mA. An effective basis was provided for the design and application of embedded sacrificial anode in offshore concrete structures. The closed circuit potential and instantaneous off potential tests showed that the protection potential of the rebar was stabled at −400-−440 mV, and the instant off potential was −218 mV, meeting the requirements of NACE standard for the minimum attenuation potential of 200 mV. The protective current density provided by the embedded anode was 6.1-7.7 mA/m2, meeting the current density requirements in EN12696. The maximum effective protection distance of the developedembedded sacrificial anode could reach 700 mm under the highly corrosive environment when the reinforcement density ratio was 0.20. The effective protection ranges under other different reinforcement density ratios and corrosive environment conditions were also measured and analyzed. SEM-EDS analysis showed that the zinc anode reaction generated zincate (ZnO22−), which would migrate from the zinc anode surface to the interior of the mortar as the reaction proceeded, and eventually gradually dispersed into the pores of the mortar, preventing the lowering of anode activity due to the aggregation of corrosion products on the zinc anode surface, and therefore eliminating the expansion stress caused by the volume increasing of corrosion products. Finally, such design was applied and tested in a real project, i.e. the concrete foundation structure of the cable tower of Rushankou Bridge in Shandong China. The measured protective potential at all test points were all lower than −400 mV, meeting the protection requirements.As a result, it is safe to conclude that the developed embedded sacrificial anode has a good protection effect on rebar as the testing results prove that the protection potential and current output are stable, which will not affect the anode activity or cause expansion stress on the concrete structure.KEY WORDS: reinforced concrete; cathodic protection; sacrificial anode; embedded钢筋混凝土具有结构简单、价格低廉、耐久性能优异、施工方便等诸多优点，被广泛应用于各种基础结构中，常见的有跨海大桥支撑及主体结构、风电基础平台、港口码头平台、PCCP输水管道等。
阴极保护技术在埋地管道上的应用案例的总结
阴极保护技术在埋地管道上的应用案例的总结课程：现代阴极保护技术班级：学号：姓名：目录1.阴极保护技术介绍1.1阴极保护技术原理1.2阴极保护方法1.2.1牺牲阳极阴极保护技术1.2.2强制电流阴极保护技术2. 阴极保护技术在埋地管道上的应用2.1 阴极保护技术的应用现状2.2 埋地管道采取防腐措施的必要性3.应用实例分析3.1 西气东输东输管道工程阴极保护3.1.1 阴极保护设计参数选定3.1.2 阴极保护站位置的确定3.1.3 阴极保护系统的构成3.1.4 管道外防腐涂层与阴极保护的协调问题3.2 天津渤西油气处理厂管道牺牲阳极保护3.2.1 保护电位的确定3.2.2 阳极材料及数量的确定3.2.3 阳极分布及埋设3.3 长庆油田靖咸长输管道、靖惠管道、第三采油厂管道的检测与评定3.4 油气管道阴极保护的现状与展望参考文献1.阴极保护技术介绍1.1阴极保护技术原理阴极保护是通过阴极电流使金属阴极极化实现。
通常采用牺牲阳极或外加电流的方法。
系统的检测主要通过每间隔一定的距离所测得的阴极保护数据来准确分析判定管道的阴极保护状态。
1.2阴极保护方法1.2.1牺牲阳极阴极保护技术牺牲阳极法是将需要保护的金属结构作为阴极，通过电气连接与电子电位更低的金属或合金连接，使其满足腐蚀电池形成的条件，让电子电位低的阳极材料向电子电位高的阴极材料不间断地提供电子。
牺牲阳极因较活泼而优先溶解，向被保护金属通入一定量的负极直流电，使其相对于阳极接地装置变成一个大阴极而免遭腐蚀, 而阳极则遭到强烈腐蚀；此时阴极材料的结构首先极化，在结构表面富集电子，不再产生离子，进而减缓并停止结构腐蚀进程，从而达到保护阴极材料的目的。
1.2.2强制电流阴极保护技术强制（外加）电流是通过外加的直流电源（整流器等），直接向被保护的金属材料施加阴极电流，使其发生阴极极化，同样达到保护阴极金属材料的目的。
而给辅助阳极(一般为高硅铸铁或废钢)施加阳极电流，构成一个腐蚀电池，也可使金属结构得到保护。
阴极保护技术在埋地钢质管道中的应用
阴极保护技术在埋地钢质管道中的应用摘要：通过介绍阴极保护技术在3个工程中的实际应用，分析了这一工艺在埋地钢质管道防腐中的重要作用，并且对阴极保护的经济性进行了评价。
关键词：埋地钢质管道外加电流阴极保护牺牲阳极保护阴极保护在金属防腐工艺中，是电化学保护方法的一种。
它通过对被保护金属体施加电流，从而使其电极电位负移，使金属减弱由原子态自发变为离子态的趋势，因而从根本上抑制了腐蚀的发生。
由于这个过程必须在电解质中进行，因此埋地钢管非常适宜采取阴极保护。
若阴极保护与管道本身的防腐层互相补充，从而在安全性和经济性方面达到完美组合，则是目前公认的最佳防腐方案。
1 宁波城市供水工程宁波城市供水工程是从奉化市的肖镇至宁波市江东区梅墟敷设一条1600mm的输水钢管，管线全长38 km，外防腐采用环氧煤沥青二布三油形式。
1.1外加电流阴极保护从肖镇至北渡的17km以及北渡至江东梅墟的前4.2km管道，基本无地下金属构筑物，采用了外加电流阴极保护。
肖镇阴极保护站：设恒电位仪2台(1用1备)，将30支YJBSiCr50mm×1200mm双端接头的含铬高硅铸铁阳极在距管道100m、沿管道垂直方向上一字形水平埋设。
北渡阴极保护站：设恒电位仪3台(2用1备)，向两侧供电。
埋设两组阳极(规格、数量同上)，每台仪器对应一组阳极。
汇流点设在进、出绝缘法兰的外侧。
全程设有电位测试桩18个(1个/km)，电流测试桩2个和绝缘法兰测试桩4个。
管道进、出站设绝缘法兰以进行有效的电绝缘(绝缘电阻≥5 MΩ)。
由于绝缘法兰两侧存在一定的电位差，会对另一侧未通电保护的泵站内管道产生阴极干扰、加速腐蚀，因此对站内管道实施了牺牲阳极保护，即两个泵站内各埋设了两组22 kg/支的镁阳极。
此外，为了防止保护电流的流失，同时须做好绝缘处理，如架空管桥处的钢管与支墩接触处用橡胶垫片进行绝缘、所有与管道连接的金属件不允许接地等。
1.2外加电流阴极保护的实施效果实际测定的保护参数见表1。
阴极保护技术在3个工程中的实际应用.doc
（1）提供的电流分布比浅阳极地床均匀；（2）对其他地下金属结构形成的阳极直流干扰比浅阳极地床低；（3）比浅阳极地床受季节含水变化的影响小，接地电阻随季节变化小。
根据靖边站周围管网密集及土质状况的具体特点，为避免对周围管道>管道产生直流干扰及降低阳极地床接地电阻，设计确定采用深阳极地床方案。
深阳极地床分闭孔法和开孔法两种，在对贵金属氧化物管状阳极串(绳式阳极)、分段预制封装贵金属氧化物阳极和分段预制封装高硅铁阳极等国内外使用方式综合比较后，考虑到靖边站表层高土壤电阻率、细砂土质的具体特点，为保证填料合理密实度及现场安装质量，延长使用寿命，降低阳极地床接地电阻，采用了闭孔法方式，阳极采用分段预制式贵金属氧化物阳极。
2．2深阳极地床2．2．1深阳极的安装深阳极地床井深40m，采用闭孔阳极地床，共安装4组在工厂封装好的分段预制式阳极体，阳极体位于地表16m以下，处于活性区内的阳极地床长度为24m，深阳极井非活性区用粒径为16--32m的卵石回填；井口安装7m长的护井套，上部设水泥套管做维护灌水及深井阳极和阳极主电缆走向标识用；阳极体内定位安装好的排气管与顶部排气管牢固固定连通，并引至地表冻土层以下；每组阳极体内的铠装阳极引出电缆穿?63的排气管后，均引至地表冻土层以下与阳极主电缆分别相连接，并采用两个电缆专用热收缩套将绝缘层与铠装分层密封绝缘。
执行标准SY／T0096—2000(强制电流深阳极地床技术规范》及美国腐蚀工程师协会NACER0572—2o01《外加电流深地床的设计、安装、操作与维护》。
2．2．2分段预制式阳极体材料要求(1)阳极组合体：外径?219、长6m的钢套管(20#钢)；每组阳极体内串接有3支采用以钛为基体材料，表面覆盖贵金属氧化物组成的钛镀贵金属氧化物阳极。
(2)贵金属氧化物阳极；阳极直径：25mm；单支阳极长度：1000mm；执行标准：AM13338一级钛(或GB／T3620TA2)；氧化膜：IrO／TaO(氧化铱／氧化钽)。
曹闸情况介绍
曹娥江大闸枢纽工程介绍一、工程概况曹娥江大闸工程是国家批准实施的大（I）型水利项目，是中国第一河口大闸，是浙江省“五大百亿”工程浙东引水工程的枢纽工程。
工程主要由挡潮泄洪闸、堵坝、鱼道、导流堤、闸上河道堤脚加固以及上部建筑、环境与文化配套等工程组成。
曹娥江大闸工程先后获浙江省“钱江杯”优质工程、浙江省水土保持示范工程、全国水土保持示范工程、国家水利风景区和中国建筑工程鲁班奖称号。
大闸工程项目建议书获中国工程咨询协会一等奖，挡潮泄洪双拱闸门关键技术与应用研究获浙江省科学技术奖一等奖，大掺量磨细矿渣混凝土关键技术研究和应用获水利部大禹科学技术二等奖，闸下冲淤面貌及工程水力学试验研究获浙江省科学技术二等奖。
二、工程作用曹娥江大闸工程建设主要是以防潮（洪）、治涝为主，兼顾水资源开发利用、水环境保护和航运等功能。
它的建成，将起到“两提高三改善”的作用，即提高曹娥江两岸防潮（洪）和排涝能力；提高曹娥江水资源的利用率；改善航运条件；改善两岸平原河网水环境；改善两岸围垦区的投资环境。
三、工程布置及有关参数大闸枢纽主要由挡潮泄洪闸、堵坝、导流堤、鱼道、闸上江道堤脚保护以及管理区等组成。
主要建筑物挡潮泄洪闸、堵坝、翼墙、鱼道、下游导流堤为1级建筑物。
挡潮泄洪闸总净宽560m，闸底板高程（黄海高程）-0.5m，闸顶高程11.5m，防浪墙顶高程12.5m，共设28孔，单孔净宽20m。
设5个分隔墩将28孔闸分为6厢，中间两厢每厢4个闸孔，其余4厢每厢5个闸孔。
每孔挡潮泄洪闸设置一扇工作闸门，型式为双拱空间网架平面钢闸门，尺寸（宽×高）为21.7×5.5 m，启闭设备为容量2×1600KN的液压启闭机，上下游各设3扇检修闸门。
挡潮闸垂直水流方向总长697m，顺水流方向长507m，从上游至下游布置有上游抛石防冲槽、防冲小沉井、上游护底、上游护坦、闸室段、下游消力池、下游海漫、下游防冲大沉井和下游抛石防冲槽。
金属材料的海洋腐蚀与防护(第9章)阴极保护技术及应用
第三节 热海水环境中高性能铝阳极
（1）从表中数据看，同常温条件相比，铝阳极在 热海水中的开路电位普遍负移，可能是由以下 两个原因造成的：
• 1）饱和甘汞电极电位值随温度变化而有所波动。 • 2）随着温度的升高，海水中溶氧量降低，氧去
极化的阴极反应减弱，而铝阳极的极化值随温 度升高而减小。
第三节 热海水环境中高性能铝阳极
• 锌阳极随着温度的升高，易出现晶间腐蚀和电 位逆转现象，因而在高温环境下使用锌阳极是 不合适的。铝阳极在常温海水环境下比锌的实 用量要大，并具有较好的特性，因而研究铝阳 极在热海水环境下的性能，寻找最佳的铝阳极 合金成分，获得较高的电流效率，是进一步发 展铝阳极的趋势。
第三节 热海水环境中高性能铝阳极
第三节 热海水环境中高性能铝阳极
• 据此，在研究铝阳极电化学性能快速测定方法 的基础上，筛选有代表性的铝阳极配方，对其 在常温和热海水中的性能进行研究，根据试验 结果讨论温度对铝阳极性能的影响，初步分析 不同合金元素对铝阳极性能的改善，并可从中 筛选出热海水环境中的高效新型铝阳极。
第三节 热海水环境中高性能铝阳极
第二节 阴极保护
1、辅助阳极材料 • 在外加电流保护系统中与直流电源正极连
接的外加电极称之为辅助阳极，其作用是 使电流从电极经介质到被保护体表面。
第二节 阴极保护
• 辅助阳极材料的电化学性能、机械性能、 工艺性能及阳极结构的形状、大小、分布 与安装等对其寿命和保护效果都有影响。
第二节 阴极保护
第二节 阴极保护
二、外加电流保护 外加电流阴极保护系统是将外设直流电
源的负极接被保护金属结构，正极与安装在金 属结构外部并于其绝缘的辅助阳极相连接。电 路接通后，电流从辅助阳极经电解质溶液（如 海水）至金属结构形成回路，金属结构阴极极 化而得到保护。
曹娥江大闸风景区介绍
曹娥江大闸风景区介绍一、景区概况曹娥江大闸水利风景区位于绍兴市北部、杭州湾南岸、绍兴滨海新城核心区域，介于杭州湾与曹娥江交汇处，包括曹娥江两侧东、西两个区块，分属绍兴县和上虞市，距上虞市城区直线距离约20公里，距绍兴城区约30公里，交通联系便捷。
规划总用地面积约为2.47平方公里。
景区以曹娥江大闸枢纽工程为核心，以沿曹娥江两岸丰富的人文自然工程景观为烘托，其中核心区块主要包括向南至绍兴县迎阳闸约5公里闸上江道，向北为广阔钱塘江江面，东西两岸各约1公里管理区范围。
作为风景区核心的曹娥江大闸枢纽工程是国家批准的以防潮（洪）、治涝为主，兼顾水资源开发利用、水环境保护和航运等综合利用功能的重大水利工程；是目前中国乃至亚洲“第一河口大闸”，在强涌潮多泥沙河口探索建闸，对中国水利事业将产生积极而深远的影响；是浙东引水工程的重要枢纽，对优化浙东水资源配置，促进浙东经济社会可持续发展有着极其重要作用；是绍兴大城市重大基础设施工程，对绍兴今后的发展具有划时代的意义。
大闸观光将是一个向游客展示现代水利技术工程，感受人类先进文明的具有浓厚水文化旅游特色的观光项目。
站在大闸上，游客可以看到北侧波涛汹涌的钱江涌潮，南侧平静如镜的曹娥江和飞虹一般的闸前大桥，感受天地之间的广阔无垠。
在泄洪期间，游客可以近距离向下俯视泄洪场景，看着脚下白浪滔天的恢宏和雷霆万钧的洪流的壮观场景。
平日也是观赏日出和日落的绝佳场所。
二、景区风景资源情况1、水文景观景区有良好的水环境，在曹娥江大闸的保护下，江水不受潮汐的影响，江内泥沙淤积逐渐减少，区内水水质达到三类水。
“八月十八潮，壮观天下无”，每年农历八月十八的钱塘江大潮都以其磅礴的气势吸引大量游客前来观赏。
曹娥江大闸位于曹娥江入杭州湾的河口地带，正是观看钱塘江大潮的绝佳观潮地点。
2、地理景观为钱塘江、曹娥江冲海积母质发育而成的滨海盐土，种植年代长的已脱盐成潮土，由于受钱塘江涌潮的影响，沉积物（土粒）经大冲大淤，反复漂洗，十分均细。
管道工程阴极保护技术
管道工程阴极保护技术1.阴极保护给被保护管道外加电流或在被保护的管道上连接一个电位更负的金属或合金作为阳极，从而使被保护的管道阴极极化，消除或减轻管道腐蚀速率的方法。
2.牺牲阳极保护将被保护管道和一种可以提供阴极保护电流的金属或合金（即牺牲阳极）相连，使被保护管道阴极极化以降低管道腐蚀速率的方法。
在被保护管道（阴极）与牺牲阳极所形成的大地电池中，牺牲阳极被逐渐腐蚀消耗，故称之为“牺牲”阳极。
牺牲自己去实现被保护管道的保护，是牺牲阳极保护的最大特点。
这种保护方式的优点是：①保护电流的利用率较高，不会发生过保护；②适用于无电源地区或短距离的管道；③对邻近的地下金属设施无干扰影响；④施工技术简单，安装及维护费用低；⑤管道的接地、保护兼顾；⑥日常管理工作量小。
缺点是：①驱动电位低，保护电流调节困难；②使用范围受土壤电阻率的限制；③对大口径、裸露或防腐绝缘差的管道实施困难；④在杂散电流干扰强烈地区，将丧失保护作用；⑤保护时间受牺牲阳极寿命的限制。
3.外加电流阴极保护将被保护管道与外加直流电源负极相连，由外部电源提供保护电流，以降低管道腐蚀速率的方法。
外加电流阴极保护也称作强制电流阴极保护。
优点是：①驱动电压高，能够灵活控制阴极保护电流的输出量；②在恶劣的腐蚀条件下或高电阻率的环境中适用；③使用不溶性阳极材料可作长期阴极保护；④如果管道防腐绝缘层质量良好，一座阴极保护站可以保护几十公里的范围；⑤对局部裸露或防腐绝缘层质量较差的管道也能达到完全的保护。
缺点是：①需要外部电源；②对邻近的地下金属设施易产生干扰；③维护技术较牺牲阳极保护复杂；④一次性投资费用高。
4.阴极保护站外加电流阴极保护方式，特别适用于大口径长距离输送管道的外壁防腐。
根据经济技术对比确定对埋地管道采用这种保护方式后，就要选择站址，建立阴极保护站。
一座外加电流阴极保护站，由电源设备和站外设施两部分组成。
电源设备是外加电流阴极保护站的“心脏”，它由提供保护电流的直流设备及其附属设施（如交、直流配电系统）构成。
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TOTAL CORROSION CONTROLVOL.31 No.06 JUN. 2017
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腐蚀研究Corrosion Research
技术
牺牲阳极阴极保护技术在曹娥江大闸上的应用瞿 彧 刘永柱 程明山 黄明智（青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司，山东 青岛 266100）摘 要：曹娥江大闸枢纽工程因工作闸门位于江水和海水交界处，同时钱塘江强涌潮携带的
大量泥沙对涂层造成冲刷破坏较为严重，腐蚀环境比较恶劣。主要介绍牺牲阳极阴极保护技术在大闸上的应用及一年内闸门两侧两种不同的阴极保护方案保护效果对比分析。关键词：钢闸门防腐 牺牲阳极 保护效果
中图分类号：TG174.41 文献标识码：A DOI：10.13726/j.cnki.11-2706/tq.2017.06.050.06
Application of Sacrificial Anode Cathodic Protection Technology in Cao’e River GateQU Yu, LIU Yong-zhu, CHENG Ming-shan, HUANG Ming-zhi(ShuangRui Marine Environment Engineering Co., Ltd. Qingdao 266100, China)Abstract: Cao’e River gate project is located at the junction of river water and seawater due to the working gate. At the same time, a large amount of sediment carried by strong tidal gullies in Qiantang River is more serious for erosion and corrosion, and the corrosion environment is worse. This paper mainly introduces the application of sacrificial anode cathodic protection technology on the gate and the protective effect of two different cathodic protection schemes on both sides of the gate.Key words: steel gate corrosion; sacrificial anode; protection effect
作者简介：瞿彧(1988－) ，男，江苏南通人，工程师，硕士，主要研究方向为腐蚀与防护。0 工程概况曹娥江大闸枢纽位于浙江省绍兴市，钱塘江下游南岸主要支流曹娥江河口，闸址距绍兴市区约30km，被誉为中国第一河口大闸。曹娥江大闸枢纽工程主要由挡潮泄洪闸、堵坝、导流堤、鱼道、闸上江道堤脚加固等组成。挡潮泄洪闸总净宽560m，共28孔闸分6厢布置，厢与厢之间用分隔墩隔开。挡潮泄洪闸共设28扇工作闸门，闸门尺寸为21.74×5.5m，门型结构为钢结构潜孔式平面滑动闸门，闸门梁采用空间桁架体系。
闸门所处位置为曹娥江入海口，闸门下游侧为钱塘江强涌的海水，同时钱塘江强涌潮携带的大量泥沙对涂层造成冲刷破坏较为严重，上游侧为曹娥江淡水，闸门长期工作在比较恶劣及复杂的腐蚀环境中。闸门外防腐采用环氧富锌底漆80μm+环氧云铁厚浆漆250μm+耐磨环氧面漆80μm，为确保闸门使用寿命，设计采用牺牲阳极阴极保护与涂层防腐对闸门联合防腐。全面腐蚀控制第31卷第06期 2017年06月
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腐蚀研究Corrosion Research
技术
1 阴极保护方案综合考虑大闸闸门工作的复杂环境（上游是曹娥江淡水，下游为海水）和钢闸门的结构特征、闸门钢结构保护面积、水样电阻率测量值（如表1、2，为5次所取曹娥江大闸上下游水样电阻率测试值）等因素，设计采用牺牲阳极的方式对工作闸门进行阴极保护。1.1 主要设计依据借鉴其他近海水利水电工程钢闸门防腐方案[1]JTS153-3-2007《海洋钢结构防腐蚀技术规范》[2]GB/T 4948-2002《铝-锌-铟系合金牺牲阳极》GB/T17731-2009《镁合金牺牲阳极》GB/T21448-2008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》1.2 设计指标设计寿命：不小于8年设计保护电位：小于0.25V（相对高纯锌长效参比电极）1.3 技术路线上游侧：镁合金牺牲阳极，均匀安装20支MG-11型镁阳极（阳极净重11kg/支）下游侧：镁合金牺牲阳极和铝合金牺牲阳极两种方案镁阳极方案：安装46支MG-22型镁阳极（阳极净重22kg/支）铝阳极方案：安装46支AE-4型高效铝合金阳极（阳极净重22kg/支）1.4 阳极安装曹娥江大闸涨潮时，钱塘江潮水每平方米有近
7吨的冲击力，潮水的反复冲击力及强涌潮携带的大量泥沙对牺牲阳极安装有着极高的要求，为确保安装到位、美观、牢固，安装要求如下：（1）镁合金和铝合金牺牲阳极通过电焊焊接到闸门的支撑管（钢管）或支撑板（钢板）上，上下游安装如图1、2；（2）阳极铁脚与钢管或钢板的焊点处焊接前需机械或手工打磨至St3级，焊接完毕后将多余的焊渣清理掉，并将焊点处与铁脚进行与钢管或钢管同等级别的防腐蚀处理；焊接应牢固，焊缝饱满、无虚焊；焊缝处油漆补口质量符合防腐涂层施工要求，厚度≥400µm，防腐涂层刷涂外观保证美观，为规则方型；（3）对闸门进行防腐蚀施工时需采取措施对阳极的进行保护，严禁将涂料及喷涂金属涂覆在阳极上；（4）阳极与钢管或钢板连接完毕后需对导电性进行测试，应保证阳极与钢管或钢板之间的导电性良好。
图1 上游侧牺牲阳极布置图(a) 下游侧牺牲阳极布置俯视图
表1 所取下游水样电阻率表下游水样编号1#2#3#4#5#
水样电阻率Ω·cm407524590655874
表2 所取上游游水样电阻率表上游水样编号6#7#8#9#10#
水样电阻率Ω·cm30563198334933703486TOTAL CORROSION CONTROLVOL.31 No.06 JUN. 2017
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腐蚀研究Corrosion Research
技术
(b) 下游侧牺牲阳极布置立视图(c) 下游侧牺牲阳极布置侧视图图2 下游侧牺牲阳极布置图
在牺牲阳极阴极保护系统施工结束后，应该检查阳极的实际安装数量、位置分布及连接是否符合要求，并对牺牲阳极焊接质量进行抽样检查，一般抽样数量不少于牺牲阳极总数的5%，由于该工程环境恶劣的特殊性，检测焊接质量为每一块阳极。
阴极保护系统安装完成后应测量金属结构的保护电位，确认金属结构各处的保护电位是否符合规范要求，否则应对牺牲阳极的数量和布置方式进行调整。牺牲阳极正常使用后，应该定期对阴极保护系统的设备和部件进行检查维护，确保在使用年限内有效运行，使用单位应至少每半年测量一次并记录下金属结构的保护电位，若测量结果不能满足要求时，应及时查明原因，采取措施。2 闸门上游侧阴极保护电位测试结果
28孔工作闸门上游侧均安装20支MG-11型镁阳极。表3为实测上游水样电阻率均值为3261Ω·cm的情况下，所测28个闸门的上游侧阴极保护电位测试结果，保护电位均小于0.25V(相对高纯锌长效参比电极)，上游侧闸门起到很好的阴极保护效果。3 闸门下游侧测试结果
28孔工作闸门下游侧3#、23#采取安装铝合金阳
极方案，其余孔均采用安装镁合金牺牲阳极。表4为实测下游水样电阻率均值为637Ω·cm的情况下，所安装的12孔闸门的下游侧阴极保护电位测试结果，两种牺牲阳极方案所测的保护电位均小于0.25V(相对高纯锌长效参比电极)，下游侧闸门起到很好的阴极保护效果。4 对比分析
4.1 镁合金阳极在上、下游侧保护效果对比分析曹娥江大闸闸门工作的环境上游是曹娥江淡水，下游为海水，分别选取4#、7#、24#、28#孔闸门
表3 闸门上游侧阴极保护电位测试表（实测上游水样电阻率均值为3261Ω·cm）闸门编号1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#
电位(mV)64145744378373599111118闸门编号11#12#13#14#15#16#17#18#19#20#电位(mV)231043879127100-109124164193闸门编号21#22#23#24#25#26#27#28#电位(mV)12120969-33-76-33-31-47全面腐蚀控制第31卷第06期 2017年06月
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技术
进行保护效果对比，该4孔闸门均采取安装镁阳极方案。4.1.1 保护电位对比表5 镁合金阳极在上下游侧阴极保护电位对比测试表（实测上游水样电阻率均值为3476Ω·cm，下游水样电阻率均值为593Ω·cm）
闸门编号
保护电位(mV)
上游下游4#26-1897#76-19124#192-17528#120-237
表5为实测上游水样电阻率均值为3476Ω·cm，下游水样电阻率均值为593Ω·cm下，4#、7#、24#、28#孔闸门阴极保护电位测试表，由于下游为海水，
上游为淡水，下游所测电位相对于上游更负，4孔闸门所测的上下游保护电位均小于0.25V(相对高纯锌长效参比电极)，上、下游侧闸门均起到很好的阴极保护效果。4.1.2 腐蚀形貌照片对比图3为六个月后4#孔闸门上下游侧镁合金牺牲阳极表面腐蚀形貌图。从图中可以明显看出，下游侧，图3(a)比上游侧图3(b)表面腐蚀孔洞多、密、大，这是由于大闸闸门工作的上游环境是曹娥江淡水，下游为海水，海水电阻率较低，阳极实际发生电流会较大，阳极消耗速度比较快，镁合金牺牲阳极消耗的速度更快。
4.2 下游侧镁阳极和铝阳极保护效果对比分析下游侧水质电阻率随潮水涨落及闸门开闭等因素变化较大，为确定更科学合理的牺牲阳极种类，在不同闸门上分别安装了镁阳极和铝阳极，测量保护效果并进行对比。
表4 闸门下游侧阴极保护电位测试表（实测下游水样电阻率均值为637Ω·cm）闸门编号3#4#5#6#7#21#23#24#25#26#
电位(mV)21-287-310-265-289-296-17-313-284-296闸门编号27#28#电位(mV)-275-314-
a
(a) 六个月后4#孔下游侧镁合金牺牲阳极表面腐蚀形貌
b
(b) 六个月后4#孔上游侧镁合金牺牲阳极表面腐蚀形貌
图3 六个月后4#孔闸门镁上下游安装牺牲阳极表面腐蚀形貌