管道陰極保護(hù)防腐措施在大伙房輸水工程中的運(yùn)用

孫顯峰

(大伙房水庫輸水工程建設(shè)局，遼寧 沈陽110166)

【摘要】大伙房輸水工程是典型的長輸管道工程。由于工程中大量采用了PCCP管道，因此，在施工及運(yùn)行維護(hù)過程中，管道的陰極防腐成為了保證輸水管道安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。本文以大伙房輸水二期工程為例，簡要介紹了管道陰極保護(hù)原理、主要施工措施及其在工程中實(shí)際運(yùn)行的情況。

【關(guān)鍵詞】長輸管道；陰極保護(hù)；防腐措施

中圖分類號：TV672+.2

Application of anticorrosion measures for cathodic protection of pipeline in

Dahuofang Water Conveyance Project

SUN Xianfeng

(DahuofangReservoirWaterDiversionProjectConstructionAdministration,Shenyang110166,China)

Abstract:Dahuofang Reservoir Water Diversion Project belongs to a typical long-distance pipeline project. A large amount of PCCP pipelines are adopted in the project, therefore cathode anticorrosion of pipeline is the key of protecting safe and stable operation of water diversion pipeline in the construction, operation and maintenance process. In the paper, Dahuofang Water Diversion Stage II Project is adopted as an example for briefly introducing pipeline cathode protection principle, main construction measures and its actual operation condition in project.

Key words: long-distance pipeline; cathode protection; anticorrosion measures

1金屬材料防腐與大伙房輸水工程

隨著金屬材料在工程中使用比例的日漸提高，對金屬結(jié)構(gòu)的保護(hù)也逐漸為廣大工程技術(shù)人員所認(rèn)識。保證工程安全已成為工程建設(shè)、運(yùn)行人員的首要任務(wù)。正確的陰極保護(hù)措施不僅能夠延長金屬結(jié)構(gòu)的使用壽命，更對工程的安全運(yùn)行具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

各類工程使用各種不同的金屬材料，相應(yīng)采取的保護(hù)措施也多種多樣。如：著名的埃菲爾鐵塔，法國人采取的是定期噴涂防腐漆、更換鐵塔構(gòu)件的方式，以確保鐵塔的安全并極大地延長了鐵塔的建筑壽命；現(xiàn)代大型輪船體防腐，主要對船體進(jìn)行犧牲陽極或施加電場等電化學(xué)防腐并涂刷防腐漆的方法，來減少長期浸泡在水中時(shí)船體鋼材受到的銹蝕。

大伙房輸水工程中，大量采用了預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道(PCCP)作為主體管道材料。為了保證長輸管道安全穩(wěn)定運(yùn)行，延長輸水工程的使用壽命，工程技術(shù)人員對PCCP管道結(jié)構(gòu)中的鋼筒及預(yù)應(yīng)力鋼絲，采取了類似船體防腐的電化學(xué)防腐措施，以減少PCCP管道在復(fù)雜的地質(zhì)埋設(shè)條件下受到的腐蝕。

2管道腐蝕原理及危害

2.1埋地金屬腐蝕原理

在地下水的作用下，埋設(shè)在地下的金屬材料會(huì)與土壤中的各類金屬、溶解在地下水中的離子形成原電池。管道中鋼筒及預(yù)應(yīng)力鋼絲中的單質(zhì)鐵，會(huì)在原電池效應(yīng)下，失去電子，形成鐵離子[見式(1)、式(2)]。如果管道埋設(shè)地區(qū)鹽堿化嚴(yán)重[見式(3)]或?yàn)樗嵝酝寥繹見式(4)]，則管道中的鋼筒及預(yù)應(yīng)力鋼絲會(huì)腐蝕得更快。

(1)

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(3)

(4)

2.2埋地管道腐蝕的危害

由于地下水的侵蝕，會(huì)使管道的結(jié)構(gòu)及性能遭到破壞。對于鋼筒來說，由于遭到腐蝕，其厚度將減小，同時(shí)由于表面腐蝕，鋼筒與內(nèi)外的混凝土保護(hù)層會(huì)脫落，管道分層后結(jié)構(gòu)遭到破壞。對預(yù)應(yīng)力鋼絲來說，如果腐蝕嚴(yán)重，造成鋼絲斷裂，會(huì)使管道喪失應(yīng)力保護(hù)，管道的承壓能力將遭到破壞，如果工作壓力超出其承受范圍，勢必產(chǎn)生爆管事故。

2.3埋地管道腐蝕的影響

長輸管道輸送的多為石油、天然氣、水等重要自然資源，其對社會(huì)經(jīng)濟(jì)及人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全影響巨大。又因其多埋設(shè)于地下，其力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)變化不易被察覺和發(fā)現(xiàn)。因此，長輸管道的防腐保護(hù)，應(yīng)該引起廣大工程建設(shè)者和運(yùn)行管理者的重視。

3防腐技術(shù)措施

3.1防腐設(shè)計(jì)措施

埋地型長輸管道所處環(huán)境不同，其腐蝕特點(diǎn)也不同，在管道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)預(yù)先考慮。針對不同用途和管徑、埋設(shè)深度、工況、埋設(shè)地水文地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)不同的管道類型。

加強(qiáng)管道設(shè)計(jì)，細(xì)化管道類型，不僅可以有針對性地提高管道的防腐效果，同時(shí)，也能有效地降低工程建設(shè)成本，減少不必要的建設(shè)浪費(fèi)。針對不同情況設(shè)計(jì)不同防腐等級的管道，更符合中國目前的國情。此外，合理選用犧牲陽極材料也是保證管道長期安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要內(nèi)容。

3.2防腐施工措施

大伙房輸水工程，共使用了多達(dá)十余種PCCP管道。管道施工前，及時(shí)復(fù)核施工地點(diǎn)的水文地質(zhì)情況，如發(fā)現(xiàn)與地質(zhì)勘測、設(shè)計(jì)圖紙有較大出入，及時(shí)通知相關(guān)單位進(jìn)行變更處理。

管道施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照施工程序進(jìn)行，及時(shí)對已安裝管道進(jìn)行防腐施工，合理安排施工計(jì)劃，保證管道施工與防腐施工同步進(jìn)行。由于管道防腐屬于隱蔽工程，其管道的相互連通及犧牲陽極包的焊接、埋設(shè)應(yīng)嚴(yán)格按照施工合同及相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行，切不可漏連、漏焊、漏埋，進(jìn)而形成安全隱患。

管道施工結(jié)束后、回填前，需向埋設(shè)犧牲陽極包的填料坑澆水。填料坑內(nèi)水位必須完全浸沒犧牲陽極包，且達(dá)到規(guī)定時(shí)間后方可回填，該過程稱為犧牲陽極的激活。此工序?qū)儆谥匾ば?，切不可遺漏，以免影響管道陰極保護(hù)的防腐效果。

4防腐維護(hù)措施

防腐維護(hù)措施主要有觀測及腐蝕損耗測定、安裝檢測片、監(jiān)測結(jié)構(gòu)物的保護(hù)電位等三種方式。在大伙房輸水二期工程中，采用的是監(jiān)測結(jié)構(gòu)物的保護(hù)電位。

4.1自動(dòng)化監(jiān)測

大伙房輸水工程的自動(dòng)化程度較高。針對管道腐蝕，設(shè)計(jì)了一套獨(dú)立的監(jiān)測系統(tǒng)(見下頁圖)，以加強(qiáng)對管道腐蝕情況的監(jiān)控，并對人工巡視進(jìn)行了有益補(bǔ)充。

PCCP管線腐蝕環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)圖

在大伙房輸水工程中，對全線10個(gè)有代表性的地下水位高、鹽堿化嚴(yán)重等地質(zhì)不良段進(jìn)行了自動(dòng)監(jiān)測。測量數(shù)據(jù)包括預(yù)應(yīng)力鋼絲電位、開路電位、極化電阻、界面電容、腐蝕電流等。測量結(jié)果通過基于GPRS數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)，傳回調(diào)度中心并由專業(yè)人員進(jìn)行分析。該監(jiān)測系統(tǒng)使陰極防腐數(shù)據(jù)的采集和傳輸工作大大簡化，為工程維護(hù)節(jié)省了大量的人力、物力及相關(guān)費(fèi)用。

4.2人工巡檢

管道陰極防腐的主要工作內(nèi)容即日常維護(hù)中的巡檢工作。人工巡檢的工作內(nèi)容是：利用工程建設(shè)時(shí)預(yù)設(shè)的電位測試樁，測試埋設(shè)管道的保護(hù)電位和開路電位。如果保護(hù)電位升高超過-0.85V，說明管道內(nèi)的鋼筒和預(yù)應(yīng)力鋼絲已開始腐蝕。此時(shí)需要盡快重新補(bǔ)充犧牲陽極，鑒定管道腐蝕程度，更換管道并加強(qiáng)監(jiān)測。

人工巡檢是一項(xiàng)長期艱苦的工作，但其對保障管道安全有著十分重要的作用，因此，需要工程運(yùn)行管理者高度重視。

5結(jié)語

長輸管道的陰極保護(hù)雖只屬于工程建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)管理的一個(gè)分支，但是其在保障工程安全穩(wěn)定運(yùn)行中的地位卻十分突出。在安全生產(chǎn)越發(fā)受到重視的今天，如何科學(xué)合理、高效地保證輸水安全已成為大伙房輸水二期工程建設(shè)者、運(yùn)行管理者的重要使命。大伙房輸水二期工程，在長輸管道的陰極保護(hù)措施工程方面，給全國其他在建大型工程提供了一個(gè)實(shí)例，可供借鑒和參考。

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