王廷勇，尹萍，常娥，王金福，朱云龙，李贵年
( 青岛双瑞海洋环境工程有限公司，青岛，中国，266101)
作者简介王廷勇(1970-06-29)，男，山东青岛，硕士研究生，高级工程师，国家注册一级建造师，山东省暨青岛市腐蚀与防护学会理事，就职于青岛双瑞海洋环境工程有限公司，即中船重工七二五研究所青岛分部。长期从事金属腐蚀与防护及表面处理等领域的课题研究及工程项目管理工作。从事课题研究期间，曾承担过国防预研及基金课题，2005年课题成果曾获得国防科学技术奖二等奖，并获中国船舶重工集团公司科技进步二等奖，2011年所承担的课题曾获青岛市科学技术二等奖,并获中国腐蚀与防护学会科技进步一等奖。过去十几年间，在各类期刊及会议上发表论文三十余篇，曾获得过中国腐蚀与防护学会优秀论文奖特等奖及青岛市第七届自然科学优秀学术论文二等奖。曾承担过上海长江大桥钢管桩外加电流阴极保护项目的管理工作，该项目是国家十一五重点交通项目暨上海市十一五重大工程建设项目，是目前国内港工设施领域技术最复杂投资最大的外加电流阴极保护系统，该系统于2009年11月正式投入使用，运行良好，对大桥起到了有效防腐作用。
摘要：上海长江大桥工程位于上海市东部，大桥全长16.55km，并设计有1200多根钢管桩。为了防止钢管桩的腐蚀，上海长江大桥钢管桩采取环氧粉末涂层和外加电流阴极保护联合防腐。我部承担的上海长江大桥钢管桩外加电流阴极保护工程，于2009年11月全部完工，并正式投入运行。现场测量表明，钢管桩电位都达到了要求的技术指标，取得良好的防腐效果。
关键词：外加电流，阴极保护，钢管桩，电位，腐蚀
1. 引言
上海长江大桥工程位于上海市东部，南起长兴岛，以桥梁形式跨长江北港水域，北至崇明岛陈家镇。大桥全长16.55km，长兴岛大堤至崇明岛大堤方向水域全长8.5km，水深16-18m。全桥设2个副通航孔和1个主通航孔，副通航孔深水区桥梁总长3.64km，布置在主通航孔两侧，主通航孔桥南侧副通航孔桥跨布置：23×70m+7×100m;主通航孔桥北侧副通航孔桥跨布置：7×100m+9×70m。70m跨等高度预应力砼连续梁和100m跨等高度钢—混凝土组合梁的下部结构基础均采用φ1.2m的钢管桩，桩长为76.2m～81.2m，材料为Q345c钢，共46个墩位，92座承台，配置1200根钢管桩。承台底标高为+1.5m，封底混凝土底标高为0.5m，要求设计基准期为100年。根据桥址水质条件及技术论证，上海长江大桥钢管桩采取环氧粉末涂层和外加电流阴极保护联合防腐。
2005年12月15日，受上海长江隧桥建设发展有限公司和江南重工股份有限公司委托，我部承担了上海长江大桥钢管桩外加电流阴极保护工程，并于2009年11月全部完工，正式投入运行。目前系统运行正常，钢管桩电位达到了指标要求，取得良好的防腐蚀效果。
2. 钢管桩外加电流阴极保护设计
2.1保护范围
根据桩位图，无论涨落潮，还是退平潮，钢管桩全部浸没在江水之中，设计方案保护范围为整根钢管桩,其中包括：a、混凝土承台段；b、江水段；c、泥中段。
2.2技术指标
2.2.1保护系统有效防腐蚀年限：t≥35年；
2.2.2 在有效防腐蚀年限内，被保护钢管桩的保护电位控制在最佳保护电位范围：-0.10V～+0.25V(相对锌参比电极)；
2.2.3 在有效防腐蚀年限内，钢管桩各区段无明显腐蚀，不产生蚀坑等集中腐蚀现象；
2.2.4 在有效防腐蚀年限内，提供的防腐蚀系统对所在海域水质无污染作用，对钢管桩的机械强度无任何负面影响。
2.3保护方案
外加电流阴极保护技术是通过外部的直流电源向被保护金属构筑物通以阴极电流，对被保护金属构筑物进行阴极极化来实现防腐蚀的一种方法。本工程外加电流阴极保护系统主要由直流电源、辅助阳极、参比电极、线路电缆及电位监测系统等组成。
2.3.1 直流电源
根据长江大桥结构特点，本方案将每座承台作为一个阴极保护单元，全工程有92座承台，每座承台设置一台开关式恒电位仪，开关式恒电位仪分别安装在每座承台顶部的箱梁腔体内侧壁上。
2.3.2 组合式辅助阳极体
2.3.2.1 辅助阳极
在外加电流阴极保护系统中，辅助阳极是其中关键的组成部分，电源设备提供的阴极保护电流需要通过辅助阳极经介质传递到被保护的钢管桩表面，辅助阳极的性能好坏，将直接影响阴极保护系统的可靠性和防腐蚀效果。设计采用管状钛基混合金属氧化物阳极[J]，该类型阳极在海水中具有优异的电化学性能，适宜于做不溶性的阳极材料。
2.3.2.2辅助阳极组合体
为了便于水下安装与布线，确保防腐蚀效果达到设计要求，方案将两支混合金属氧化物辅助阳极安装在一根槽钢上，组装成辅助阳极组合体;另外，测量与控制用的锌合金参比电极安装在组合体上两支混合金属氧化物阳极中间，组装成参比电极辅助阳极组合体。
2.3.2.3组合体安装
根据每根钢管桩达到有效保护电位所需要的阴极保护电流量，并充分考虑到 钢管桩工作水域水质情况，以及涂层种类及其厚度，方案选用水下湿法焊接工艺，将配装两支辅助阳极的组合体焊装在钢管桩上。为了确保阴极保护电位分布均匀，达到预期的防腐蚀效果，每根钢管桩上均焊装一套组合体。
2.3.3 参比电极
为了监测被保护结构物的保护电位和向恒电位仪提供控制与测量信号，每座承台的阴极保护系统配置两支锌参比电极。其化学成分见表1。
表 1锌参比电极化学成分
品 名化学成分（ %）AlcdFecusi锌合金0.200.41