韓 成

淺析土壤介質(zhì)對(duì)PCCP管道陰極保護(hù)效果的影響研究

韓 成

（遼寧省水利廳，遼寧 沈陽(yáng) 110015）

PCCP（預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管）輸水管線，采用犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)系統(tǒng)，來(lái)防止管道鋼芯銹蝕破壞。文章選取了在建的PCCP管道輸水工程，為試驗(yàn)段進(jìn)行實(shí)地測(cè)試研究對(duì)象。依據(jù)犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)原理，分析測(cè)試結(jié)果，通過(guò)在壤土、砂土、粉質(zhì)粘土三種不同土壤介質(zhì)條件下，對(duì)PCCP管道陰極保護(hù)效果的影響研究。

陰極保護(hù)；極化電位；PCCP管

1 研究?jī)?nèi)容及方法

1.1 研究?jī)?nèi)容

針對(duì)犧牲陽(yáng)極的PCCP管道陰極保護(hù)系統(tǒng)研究，包括（1）在同一含水率下三種土壤介質(zhì)（壤土、砂土、粉質(zhì)粘土）對(duì)PCCP供水管道犧牲陽(yáng)極的極化效果分析；（2）不同土壤介質(zhì)（壤土、砂土、粉質(zhì)粘土）對(duì)PCCP管道各項(xiàng)極化參數(shù)測(cè)定與分析；（3）犧牲陽(yáng)極的 PCCP輸水管道陰極保護(hù)方法在以上三種不同土壤中的運(yùn)行規(guī)律。

1.2 研究方法

利用犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)理論，分析PCCP管道工程中遇到的問(wèn)題原因，通過(guò)工程試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證理論分析結(jié)果。選擇不同的土壤介質(zhì)進(jìn)行陰極保護(hù)安裝，并采用不同的方法進(jìn)行觀測(cè)對(duì)比，得出土壤介質(zhì)對(duì)PCCP管道陰極保護(hù)效果的影響。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

2.1 試驗(yàn)區(qū)域基本概況

試驗(yàn)于2016年5～8月期間進(jìn)行，試驗(yàn)地點(diǎn)主要在北票市境內(nèi)的，PCCP管道供水工程施工現(xiàn)場(chǎng)。本標(biāo)段PCCP管道采用了雙管同槽、管道內(nèi)徑為3.8m，管線長(zhǎng)約23.5km，具有管道口徑大、工作高壓力高、地質(zhì)條件復(fù)雜等特點(diǎn)。對(duì)PCCP管采用犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，陽(yáng)極材料為鋅合金，在設(shè)計(jì)壽命服務(wù)期為25年。

PCCP管道的陰極保護(hù)陽(yáng)極埋設(shè)位置為：管道最外側(cè)埋設(shè)與管道的腰線處，延管體方向的布置位置為15m，距管體水平距離為1.50m，垂直高度為1.90m；兩個(gè)管道中間處埋設(shè)于基礎(chǔ)地面以下陽(yáng)極坑內(nèi)。詳見(jiàn)圖1管道陰極保護(hù)埋設(shè)示意圖，圖2陰極保護(hù)陽(yáng)極埋設(shè)剖面圖。

圖1 PCCP陰極保護(hù)陽(yáng)極埋設(shè)示意圖

圖2 陰極保護(hù)陽(yáng)極埋設(shè)剖面圖

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)測(cè)試在三種不同土壤介質(zhì)（砂土、壤土、粉質(zhì)粘土）中的PCCP管道的陰極保護(hù)數(shù)據(jù)。選擇的土壤類型為：壤土、砂土、粉質(zhì)粘土，按照土壤類型分布，所對(duì)應(yīng)的3個(gè)測(cè)試段樁號(hào)編號(hào)為：①D047+577—D048+619、 ②D053+541—D053+737、 ③D048+619—D048+695。

2.3 試驗(yàn)測(cè)定的項(xiàng)目

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《埋地預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道的陰極保護(hù)》（GB/T28725-2012），《犧牲陽(yáng)極電化學(xué)性能試驗(yàn)方法》（GB/T1748-1999），詳見(jiàn)表1試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目表。

3 結(jié)果與分析

本次試驗(yàn)判斷試驗(yàn)結(jié)果，依據(jù)國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)《埋地預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道的陰極保護(hù)》（GB/T28725-2012）的相關(guān)規(guī)定要求，判定分析所測(cè)得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)整理，測(cè)試段的PCCP陰極保護(hù)系統(tǒng)安裝全部合格，測(cè)試數(shù)據(jù)均有效。

3.1 壤土介質(zhì)對(duì)陰極保護(hù)效果的影響

壤土介質(zhì)①號(hào)測(cè)試段測(cè)試數(shù)據(jù)，詳見(jiàn)表2。

3.2 砂土介質(zhì)對(duì)陰極保護(hù)效果的影響

砂土介質(zhì)②號(hào)測(cè)試段測(cè)試數(shù)據(jù)，詳見(jiàn)表3。

表1 試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目表

表2 ①號(hào)測(cè)試段壤土試驗(yàn)期數(shù)據(jù)表

表3 ②號(hào)測(cè)試段砂土試驗(yàn)期數(shù)據(jù)表

表4 ③號(hào)測(cè)試段粉質(zhì)粘土試驗(yàn)期數(shù)據(jù)表

3.3 粉質(zhì)粘土對(duì)陰極保護(hù)效果影響

粉質(zhì)粘土介質(zhì)③號(hào)測(cè)試段測(cè)試數(shù)據(jù)，詳見(jiàn)表4。

3.4 數(shù)據(jù)分析

依據(jù)國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)《埋地預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道的陰極保護(hù)》（GB/T28725-2012）的相關(guān)規(guī)定要求，判定分析所測(cè)得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。土壤電阻率是土壤的屬性指標(biāo)，極化電位是陰極保護(hù)效果的判斷指標(biāo)，從圖3數(shù)據(jù)中可以得出，土壤電阻率與陽(yáng)極發(fā)生電流、極化電位成負(fù)相關(guān)的關(guān)系，即土壤電阻率與陰極保護(hù)效果呈負(fù)相關(guān)。

圖3 三種土壤土壤電阻率與極化電位關(guān)系圖

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)壤土、砂土、粉質(zhì)粘土三種不同土壤介質(zhì)條件下的PCCP管道陰極保護(hù)效果測(cè)試結(jié)果分析中得出，不同土壤介質(zhì)中PCCP管道保護(hù)效果差異明顯。在11個(gè)測(cè)試指標(biāo)中PCCP管的自身測(cè)試指標(biāo)有6個(gè)，土壤介質(zhì)直接影響的指標(biāo)有2個(gè)即：土壤電阻率和陽(yáng)極接地電流，土壤電阻率和陽(yáng)極接地電流負(fù)相關(guān)。土壤電阻率與國(guó)標(biāo)規(guī)定的3個(gè)強(qiáng)制性指標(biāo)的比較中，土壤電阻率與跨接管道間電阻值正相關(guān)；土壤電阻率與管/地間通電電位極化值負(fù)相關(guān)；土壤電阻率與陽(yáng)極開(kāi)路電位負(fù)相關(guān)。

這三種土壤介質(zhì)土壤電阻率差別較大，由大到小的排列順序?yàn)椋荷巴粒救劳粒痉圪|(zhì)粘土。粉質(zhì)粘土的電阻率最小，而與之相對(duì)應(yīng)的極化電位和土壤電阻率成反比關(guān)系。也就是說(shuō)，土壤電阻率越小的介質(zhì)中鋅合金陽(yáng)極系統(tǒng)保護(hù)越好，由此可以得出不同土壤介質(zhì)中的PCCP陰極保護(hù)效果差異明顯。

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1008-1305（2017）05-0019-03

10.3969/j.issn.1008-1305.2017.05.007

2017-03-02

韓 成（1984年—），男，工程師。