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        埋地鋼管質(zhì)輸水管道的防腐選擇

        2017-10-19 03:11:37時(shí)光陳海濤
        水能經(jīng)濟(jì) 2017年10期
        關(guān)鍵詞:防腐對(duì)策

        時(shí)光 陳海濤

        【摘要】為了防止鋼制管道腐蝕破壞,延長(zhǎng)輸水管道的使用壽命,保證輸入管道 的安全運(yùn)行,需要埋地鋼質(zhì)輸水管道進(jìn)行防腐處理。本文作者就長(zhǎng)距離大流量輸水管道防腐措施進(jìn)行了闡述,供同行們參考。

        【關(guān)鍵詞】輸水管道; 電化學(xué)腐蝕; 防腐; 對(duì)策

        前言

        管道輸水在城市生產(chǎn)生活供水方面、環(huán)境治理、農(nóng)業(yè)灌溉方面有大量應(yīng)用,是一種方效、快捷的輸水方式,在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用。輸水管道一般都具有大流量、長(zhǎng)距離、地基地腐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn),而管道遭受到長(zhǎng)期腐蝕后,其管道的受力結(jié)構(gòu)會(huì)受到比較嚴(yán)重的破壞,不但給工程安全帶來(lái)較大的隱患,而且也會(huì)對(duì)人們的正常生產(chǎn)和生活造成影響。

        1.埋地鋼管質(zhì)輸水管道腐蝕過(guò)程

        埋地鋼質(zhì)輸水管道的腐蝕是電化學(xué)腐蝕。鋼管穿過(guò)各種土壤層時(shí),會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力電池、氧濃差電池、腐蝕原電池等。這些電池有的陰極面積很大,有的陽(yáng)極面積很大;有的腐蝕電位為幾百毫伏,有的僅僅為幾毫伏。加之雜散電流的干擾以及各類微生物的作用,埋地鋼管腐蝕不均勻性較強(qiáng)。輸水管線一般較長(zhǎng),水流量大,更易受宏觀腐蝕電池的作用,表現(xiàn)為局部腐蝕,并從蝕坑逐漸發(fā)展為穿孔。在埋地鋼管開(kāi)始腐蝕時(shí),金屬管道中的Fe2 + 離子就不斷離開(kāi)管道表面進(jìn)入土壤介質(zhì)并與土壤中的HCO3-、CO2-3和S2- 等陰離子發(fā)生反應(yīng)。開(kāi)始時(shí)管線的一部分是陽(yáng)極區(qū),隨著金屬離子與土壤中各組分的反應(yīng)逐漸變?yōu)殛帢O區(qū)。相反,也有少數(shù)從陰極區(qū)變?yōu)殛?yáng)極區(qū)。隨著輸水管道的長(zhǎng)期運(yùn)行,在CaCO3與鐵的腐蝕產(chǎn)物粘合物以及空氣中氧的作用下,其陽(yáng)極區(qū)的腐蝕速率呈現(xiàn)加速的趨勢(shì),并分布在整個(gè)管線的各個(gè)電池中。由于陽(yáng)極區(qū)腐蝕損失了大量的金屬,其輸水管壁逐漸表現(xiàn)為泄露的現(xiàn)象。

        在每條管線上總有一部分區(qū)域腐蝕穿孔率最高,從而致使泄漏首先從該區(qū)域發(fā)生。隨著時(shí)間推移,管線其余部位也會(huì)出現(xiàn)蝕坑,只要管道上出現(xiàn)第一穿孔后,以后發(fā)生穿孔的速率將越來(lái)越快,并且管道上累計(jì)發(fā)生泄漏點(diǎn)總數(shù)與時(shí)間呈現(xiàn)半對(duì)數(shù)關(guān)系。

        2 .埋地鋼質(zhì)輸水管道腐蝕控制建議

        2.1. 應(yīng)在金屬表面施加保護(hù)涂層

        為阻礙金屬表面層上微電池的腐蝕作用,(1)應(yīng)在金屬表面上施加抗陰極剝離性能良好、機(jī)械強(qiáng)度強(qiáng)、電絕緣性能高、防水性良好、耐磨性能優(yōu)良、耐化學(xué)性和抗老化性較好的防腐涂層。施加有機(jī)防腐層。例如,瀝青基涂料、聚烯烴基防腐材料、煤焦油防腐帶等。(2)施加無(wú)機(jī)非金屬防腐層。例如,陶瓷防腐層、水泥砂漿和混凝土防腐層等。(3)施加金屬防腐層。例如,鋅鋁合金熱噴涂防腐層。

        2.2 實(shí)施埋地金屬管道陰極保護(hù)

        為了減輕或消除金屬的腐蝕,通過(guò)犧牲陽(yáng)極或者依靠外加直流電流的方式,使被保護(hù)的金屬成為陰極。一種是犧牲陽(yáng)極保護(hù)法。即在土壤介質(zhì)中,在被保護(hù)的輸水管道金屬上連接一種電位更負(fù)的金屬或合金作為陽(yáng)極,使保護(hù)金屬由于變成陰極而得到有效保護(hù)。另一種是外加電流陰極保護(hù)法,即在外加直流電源的基礎(chǔ)上,把輔助陽(yáng)極和電源的正極進(jìn)行連接,從而實(shí)現(xiàn)金屬管道防腐目的。

        2.3 加強(qiáng)直流干擾腐蝕的防護(hù)

        合理規(guī)劃管道走向; 加大非保護(hù)與被保護(hù)管道之間的距離; 對(duì)于易受雜散電流腐蝕的管段,應(yīng)實(shí)施表面防腐層,并及時(shí)更換和修補(bǔ)防腐層; 采用垂直交叉的方式布置電氣化鐵道與管道交叉點(diǎn),加強(qiáng)交叉點(diǎn)前后管道的絕緣。

        2.4 加強(qiáng)交流干擾腐蝕的防護(hù)

        采用鎂帶或鋅帶均壓的線路閥門,在管道和強(qiáng)電接地體之間設(shè)置均壓網(wǎng),加大管道和強(qiáng)電接地體的距離; 為了有效保護(hù)絕緣法蘭和防腐覆蓋層,使用保護(hù)器或接地電池; 采用臨時(shí)接地極防護(hù)方式進(jìn)行高壓線下管道的施工; 采用分段隔離、排流等手段減輕管道與高壓輸電線和電氣化鐵路平行時(shí)的干擾效果。

        3.工程實(shí)踐

        新疆某地輸水管線工程,水源地位于米蘭河以西,利用一字形分布在水源地內(nèi)的取水井,通過(guò)水源地管道送到高位首部水池,然后經(jīng)主管道途徑戈壁灘、鹽湖到達(dá)尾部蓄水池,其中供水主管道全長(zhǎng)239.704km,引水流量0.647m3 /s。

        鹽漠段(K0+000m ~K239+704m)采取的螺旋焊鋼管,防腐設(shè)計(jì)分為: 外壁防腐、內(nèi)壁防腐、陰極保護(hù)等措施。

        3.1 管道外壁防腐

        由于鹽漠段地基土對(duì)鋼管具有強(qiáng)腐蝕性,需采用防腐蝕、防鹽蝕、防酸、堿較強(qiáng)的防腐蝕材料,同時(shí)考慮防腐使用年限。因此外壁防腐方式為:①鋼管外壁表面進(jìn)行噴砂除銹預(yù)處理,使其達(dá)到Sa2.5級(jí);②在其表面進(jìn)行防腐處理。防腐層結(jié)構(gòu)為: 底漆-面漆-面漆、玻璃布、面漆-面漆、玻璃布、面漆、玻璃布。面漆厚度≥0.60 mm。其余按照《埋地鋼質(zhì)管道環(huán)氧煤瀝青防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行。

        ( 2) 管道內(nèi)壁防腐

        本工程管道輸送的水為生產(chǎn)生活用水,不僅要在保證防腐,還要保證防腐措施不會(huì)對(duì)輸送的水體產(chǎn)生污染。參考《水工金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕規(guī)范》和以往工程經(jīng)驗(yàn),此管道工程的內(nèi)壁防腐方案為: ①鋼管內(nèi)壁首先采用噴砂除銹,應(yīng)達(dá)到Sa2.5 級(jí);②底層涂環(huán)氧富鋅底漆,涂層厚度50μm; ③中間層涂環(huán)氧云鐵防銹漆,涂層厚度100μm;④面層涂環(huán)氧類無(wú)毒面漆,涂層厚度80μm。面層漆要符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749中對(duì)飲用水標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)毒防腐涂料之規(guī)定。

        ( 3) 陰極保護(hù)

        從本管道重要性和管道穿越區(qū)土壤的電化學(xué)腐蝕特點(diǎn)考慮,管道需增加陰極保護(hù)措施。目前針對(duì)長(zhǎng)距離鋼質(zhì)輸水管道最主要的陰極保護(hù)方式為外加電流法。外加電流法具有保護(hù)距離大、可連續(xù)調(diào)節(jié)輸出電流、電壓、保護(hù)電流密度大、不受土壤電阻率影響及保護(hù)距離越長(zhǎng)越經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。因此本輸水管道陰極保護(hù)措施采取外加電流法。在鹽漠段設(shè)置2 座陰極保護(hù)站。每座站需要設(shè)置: 深井陽(yáng)極1 套; 恒電位儀2臺(tái)(1用1備);電纜等輔助材料;測(cè)試樁和管道沿線里程樁結(jié)合在一起,每1km 設(shè)置1個(gè)。每座保護(hù)站所需電能通過(guò)太陽(yáng)能發(fā)電站提供。外加電流陰極保護(hù)的具體要求要滿足《埋地鋼質(zhì)管道強(qiáng)制電流陰極保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》之規(guī)定。

        4. 結(jié)語(yǔ)

        腐蝕控制是埋地鋼質(zhì)輸水管道安全運(yùn)行的保障。在埋地輸水管道設(shè)計(jì)、施工中,需詳細(xì)分析,將發(fā)生腐蝕的可能性降低到系統(tǒng)可以接受的范圍內(nèi),大幅度提高埋地輸水管道的運(yùn)行安全和使用壽命。

        參考文獻(xiàn):

        [1]楊志峰.杭州蕭山長(zhǎng)距離大口徑輸水管道設(shè)計(jì)總結(jié)[J].給水排水,2012(04) .

        [2] 宋鐵鼎,毛建生.防腐涂料在紅花爾基供水、輸水管道工程中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古水利,2012(05) .

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