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申请/专利权人：中国石油化工股份有限公司

摘要：一种用于盐碱地区地基混凝土管桩的牺牲阳极保护装置，由桩体和下桩头构成混凝土管桩，设置有牺牲阳极，牺牲阳极的一端通过焊接固定连接在下桩头的端头板上，牺牲阳极的另一端伸入桩体内。牺牲阳极的选择方法：根据盐碱地区地基混凝土管桩所在土壤环境，确定出影响土壤电阻率的五个影响因素，评价土壤腐蚀性，确定土壤等级；选择牺牲阳极的材料；确定牺牲阳极的具体形状和具体数量；根据被保护的混凝土管桩的形状选择牺牲阳极的安装部位，进行安装。本发明用层次分析法综合多种评价指标，结合制定的评分规则，使用牺牲阳极法对盐碱地区地基混凝土管桩进行有效的防腐蚀保护。设计合理、可操作性强，为地基混凝土管桩防腐保护提供了很好的方法和手段。

主权项：1.一种用于盐碱地区地基混凝土管桩的牺牲阳极保护装置中牺牲阳极的选择方法，用于盐碱地区地基混凝土管桩的牺牲阳极保护装置，包括由桩体1和下桩头3构成的混凝土管桩，其中，所述的下桩头3是由连接件3.1和固定设置在所述连接件3.1上端的端头板3.2构成，还设置有牺牲阳极2，所述牺牲阳极2的一端通过焊接固定连接在所述下桩头3的端头板3.2上，所述牺牲阳极2的另一端伸入所述桩体1内；其特征在于，牺牲阳极的选择方法，包括如下步骤：1根据盐碱地区地基混凝土管桩所在土壤环境，确定出影响土壤电阻率的五个影响因素，评价土壤腐蚀性，确定土壤等级；所述的影响土壤电阻率的五个影响因素分别为：土壤盐含量、土壤湿度、土壤孔隙度、土壤PH值和土壤温度；所述的评价土壤腐蚀性，确定土壤等级，包括：1应用层次分析法确定出影响土壤电阻率的五个影响因素的权重，分别为：土壤盐含量等级权重b1为0.26；土壤湿度等级权重b2为0.21；土壤孔隙度等级权重b3为0.08；土壤PH值等级权重b4为0.3；土壤温度等级权重b5为0.15；2确定影响土壤电阻率每个因素的评分标准2.1土壤盐含量评分标准，评分越低土壤腐蚀性越强：土壤盐含量大于等于100mmolkg，为1分；土壤盐含量大于等于30mmolkg且小于100mmolkg，为2分；土壤盐含量大于等于10mmolkg且小于30mmolkg，为3分；土壤盐含量大于等于3mmolkg且小于10mmolkg，为4分；土壤盐含量小于3mmolkg，为5分；2.2土壤湿度评分标准，评分越低土壤腐蚀性越强：土壤湿度大于等于80％，为1分；土壤湿度大于等于50％且小于80％，为2分；土壤湿度大于等于20％且小于50％，为3分；土壤湿度大于等于10％且小于20％，为4分；土壤湿度小于10％，为5分；2.3土壤孔隙度评分标准，评分越低土壤腐蚀性越强：土壤孔隙度小于等于30％，为1分；土壤孔隙度大于30％且小于等于40％，为2分；土壤孔隙度大于40％且小于等于50％，为3分；土壤孔隙度大于50％且小于等于60％，为4分；土壤孔隙度大于60％，为5分；2.4土壤PH值评分标准，评分越低土壤腐蚀性越强：土壤PH值小于等于4，为1分；土壤PH值大于4且小于等于5.5，为2分；土壤PH值大于5.5且小于等于7.5，为3分；土壤PH值大于7.5且小于等于8.5，为4分；土壤PH值大于8.5，为5分；2.5土壤温度评分标准，评分越低土壤腐蚀性越强：土壤温度大于等于30℃，为1分；土壤温度大于等于20℃且小于30℃，为2分；土壤温度大于等于15℃且小于20℃，为3分；土壤温度大于等于10℃且小于15℃，为4分；土壤温度小于10℃，为5分；3计算土壤电阻率修正系数，确定土壤腐蚀等级土壤电阻率修正系数K综合计算公式如下：K＝b1×土壤盐含量评分分值+b2×土壤湿度评分分值+b3×土壤孔隙度评分分值+b4×土壤PH值评分分值+b5×土壤温度评分分值；土壤电阻率修正系数K大于等于1且小于2.2时，土壤腐蚀性极强，发生局部腐蚀或点蚀的概率极强，均匀腐蚀的概率中等，土壤等级为Ⅳ级；土壤电阻率修正系数K大于等于2.2且小于3.2时，土壤腐蚀性较强，发生局部腐蚀或点蚀的概率中等，均匀腐蚀的概率轻微，土壤等级为Ⅲ级；土壤电阻率修正系数K大于等于3.2且小于4.2时，土壤腐蚀性较弱，发生局部腐蚀或点蚀的概率轻微，均匀腐蚀的概率极轻微，土壤等级为Ⅱ级；土壤电阻率修正系数K大于等于4.2且小于等于5时，土壤腐蚀性极弱，发生局部腐蚀或点蚀的概率极轻微，均匀腐蚀的概率极轻微，土壤等级为Ⅰ级2根据被保护的混凝土管桩金属材质及混凝土管桩焊接金属材质所需要的保护电位、混凝土管桩所在地区土壤电阻率及不同牺牲阳极材料的特性，选择牺牲阳极的材料；包括：1确定选择牺牲阳极材料的三个因素的因素权重向量，并对三个因素进行评分选择牺牲阳极材料的三个因素为：土壤的电阻率、被保护的混凝土管桩金属材质及混凝土管桩焊接金属材质所需要的保护电位和牺牲阳极材料的开路电位；1.1应用层次分析法得到选择牺牲阳极材料每个因素权重，分别为：土壤的电阻率等级权重h1为0.528；被保护的混凝土管桩金属材质及混凝土管桩焊接金属材质所需要的保护电位等级权重h2为0.332；牺牲阳极材料的开路电位等级权重h3为0.140；三个因素的等级权重形成权重向量H： 1.2对选择牺牲阳极材料的三个因素进行等级划分，每个因素分为3个等级，对每个因素分别进行评分：土壤的电阻率等级评分：土壤的电阻率大于等于1Ω·m，小于等于5Ω·m，评分为1；土壤的电阻率大于5Ω·m，小于等于8Ω·m，评分为2；土壤的电阻率大于8Ω·m，小于等于10Ω·m，评分为3；在铜—硫酸铜参比电极下，被保护的混凝土管桩金属材质及混凝土管桩焊接金属材质所需要的保护电位等级评分：保护电位大于等于-1.5V小于等于-1.2V，评分为1；保护电位大于-1.2V小于等于-1.1V，评分为2；保护电位大于-1.1V小于等于-0.85V，评分为3；在甘汞参比电极下，牺牲阳极材料的开路电位等级评分：开路电位大于等于-1.7V小于等于-1.5V，评分为1；开路电位大于-1.5V小于等于-1.3V，评分为2；开路电位大于-1.3V小于等于-1.0V，评分为3；2牺牲阳极材料选择综合评价计算方法和选择准则对牺牲阳极材料按第1步的3个因素进行评分，得到牺牲阳极材料的评分向量F：F＝[F1,F2,F3]其中，F1、F2、F3为选择牺牲阳极材料三个因素的评分值；牺牲阳极材料选择综合评价得分Ksam按下式计算：Ksam＝HT·FT牺牲阳极材料选择准则为：综合评价得分Ksam≤1.2，推荐选择高电位的纯镁系或镁锰系的镁阳极作牺牲阳极；综合评价得分Ksam1.2且≤2.2，推荐选择镁铝锌锰系的镁阳极作牺牲阳极；综合评价得分Ksam2.2且≤3，推荐选择镁铝锌锰系的镁阳极或锌合金的阳极作牺牲阳极3根据被保护的混凝土管桩的形状、混凝土管桩金属材质、混凝土管桩焊接金属材质、混凝土管桩所在地区土壤电阻率、牺牲阳极保护装置设计寿命，确定牺牲阳极的具体形状和具体数量；包括：1根据确定的牺牲阳极材料以及混凝土管桩内部空间，确定牺牲阳极的具体形状；2所需牺牲阳极数量 式中：N为牺牲阳极数量，单位支；Is为所需保护电流，单位A；Ia为单支牺牲阳极输出电流，单位A；f为备用系数，由于地基混凝土管桩属于埋地构筑物，取1.7；2.1计算被保护的混凝土管桩所需总的保护电流量Is：Is＝IA×S总S总＝N×πDL式中：IA为保护电流密度，单位mAm2；S总为混凝土管桩内部钢筋总面积，单位m2；N为混凝土管桩内部钢筋数量，单位个；D为单根钢筋的直径，单位m；L为单根钢筋的长度，单位m；当土壤电阻率修正系数K大于等于1且小于2.2时，土壤等级为Ⅳ级，土壤腐蚀性极强，IA取60～100mAm2；当土壤电阻率修正系数K大于等于2.2且小于3.2时，土壤等级为Ⅲ级，土壤腐蚀性较强，IA取30～60mAm2；当土壤电阻率修正系数K大于等于3.2且小于4.2时，土壤等级为Ⅱ级，土壤腐蚀性较弱，IA取10～30mAm2；当土壤电阻率修正系数K大于等于4.2且小于等于5时，土壤等级为Ⅰ级，土壤腐蚀性极弱，IA取5～10mAm2；2.2单支牺牲阳极输出电流 式中：ΔU为驱动电压，单位V；选用高电位的纯镁系或镁锰系的镁阳极作牺牲阳极时，ΔU取0.18V；选用镁铝锌锰系的镁阳极或锌合金阳极作牺牲阳极时，ΔU取0.2V；R为回路总电阻，近似等于牺牲阳极接地电阻RA，单位Ω；2.3计算牺牲阳极接地电阻：由于混凝土管桩在地面以下，为水环境，故接地电阻RA按接水电阻计算： 式中：RA为牺牲阳极接地电阻，单位Ω；l为牺牲阳极的长度，单位cm；ρ为介质的电阻率，单位Ω·cm；t1为等效替代系数；r为牺牲阳极的等效半径，单位cm；A为牺牲阳极横截面的截面积，单位cm2；3牺牲阳极工作寿命在设计牺牲阳极保护装置时，用总的牺牲阳极数量输出电流和牺牲阳极消耗率，计算牺牲阳极工作寿命；安装牺牲阳极后，实测总的牺牲阳极数量输出电流Ia总和牺牲阳极消耗率，验证牺牲阳极工作寿命， 式中：T为牺牲阳极工作寿命，单位a；W为牺牲阳极净质量，单位kg；ω为牺牲阳极消耗率，kgA·a；选用高电位的纯镁系或镁锰系的镁阳极作牺牲阳极时，ω取7.5kgA·a选用镁铝锌锰系的镁阳极或锌合金阳极作牺牲阳极时，ω取5kgA·aIa总为总的牺牲阳极数量输出电流，单位A4根据被保护的混凝土管桩的形状选择牺牲阳极的安装部位，进行安装。

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