于麗捧

（滄州水利勘測設(shè)計(jì)院，河北省滄州市交通北大道21－1號 061001）

河北某引蓄工程的引水管線從起點(diǎn)泵站出口到終點(diǎn)蓄水工程進(jìn)水涵洞，總長4.627 k m。在工程設(shè)計(jì)中，除在穿越鐵路、公路、河流等障礙物的部位外，選用的管材均為預(yù)應(yīng)力混凝土管，而所有穿越工程均采用鋼管。此外，彎頭、三通等管件也均采用鋼管。鋼管采用DN1600螺旋縫埋弧焊鋼管，鋼材為Q235－A。鋼管直管段壁厚為14 mm，三通、彎頭等管件管壁厚為16 mm。工程所在地凍土深度為60 c m，地下水埋深1.5 m。設(shè)計(jì)管頂覆土為1.0～2.0 m。鋼管強(qiáng)度高，韌性強(qiáng)，但防腐性能差，因此作為輸水管道必須進(jìn)行防腐處理。根據(jù)該工程的具體情況，引水管線中的鋼管和鋼制管件的外防腐擬采用絕緣覆蓋層，內(nèi)防腐擬采用水泥砂漿內(nèi)襯，同時(shí)擬采用陰極保護(hù)法。

1 地層電阻率

采用SD－11C型數(shù)字物探電位儀，按四極對稱測深法對輸水管道沿線進(jìn)行地層電阻率測試，測試底層深度為0～7 m。經(jīng)測試，地層電阻率大部分在0.31～2.26Ω·m之間。

2 覆蓋層選擇

為使鋼管表面與周圍環(huán)境隔離，以達(dá)到抑制腐蝕的目的，在管道表面覆蓋保護(hù)層。覆蓋層按其絕緣與否可分為絕緣覆蓋層（也稱防腐絕緣層，簡稱防腐層）和非絕緣覆蓋層（如鍍層）。對于埋地管道外壁必須采用絕緣覆蓋層，即防腐層。

防腐層應(yīng)具有有效的電絕緣性，良好的防潮、防水性，較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，對鋼管表面有良好的粘接性，且材料和施工工藝對鋼材的性能不應(yīng)產(chǎn)生不利的影響，同時(shí)，應(yīng)具有良好的抗陰極剝離性，較好的耐化學(xué)性和抗老化性，且損傷后易于修補(bǔ)。

除此之外，防腐層的選擇還應(yīng)考慮管道的環(huán)境類型，如管道工程所處的地理位置和管道周圍的自然環(huán)境，管道中儲存或輸送介質(zhì)的溫度，防腐層材料在施工、運(yùn)輸、裝卸、儲存、安裝以及試壓和回填時(shí)的環(huán)境溫度，原有防腐層的類型以及陰極保護(hù)運(yùn)行情況，防腐層對鋼管表面處理的要求，以及成本和費(fèi)用等。

常用的防腐層主要有水泥砂漿防腐層、液體環(huán)氧涂料防腐層、石油瀝青涂料防腐層、環(huán)氧煤瀝青防腐層等。根據(jù)防腐層選擇的原則、影響因素，結(jié)合本工程的實(shí)際情況確定鋼管的外防腐采用特加強(qiáng)級環(huán)氧煤瀝青玻璃布防腐層。

3 陰極保護(hù)設(shè)計(jì)

長輸管道和油氣田外輸管道必須采用陰極保護(hù)。由于管道采用了良好的防腐層，土壤電阻率較低，周圍地下金屬構(gòu)筑物較多(主要為穿越鐵路、高等級公路地段)，鋼管段較短且分散，擬采用犧牲陽極的陰極保護(hù)措施。

犧牲陽極的陰極保護(hù)法的陽極材料通常有鎂、鋅、鋁3類。本工程沿線的土壤電阻率在0.31～2.26Ω·m，地下水埋深較小，土壤潮濕，因此選用鋅陽極。

3.1 陰極保護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)

在陰極保護(hù)法的設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)先確定設(shè)計(jì)參數(shù)。本工程的設(shè)計(jì)參數(shù)為電阻率=0.166Ωmm2/m，防腐層(環(huán)氧煤瀝青)電阻=10 000Ω·m2，保護(hù)電流密度i=0.5 mA/m2，最小保護(hù)電位=-0.85 V，平均土壤電阻率P=0.3～3Ω/m，陽極消耗率ω=17.25 kg/(A·a)，陽極利用系數(shù)K取0.85。

3.2 陰極保護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算

本工程所涉及到的鋼管段較多，現(xiàn)僅就一段長度為425.2 m的典型管段進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，管道的工作壓力取0.4 MPa，設(shè)計(jì)壽命T=40 a。

保護(hù)面積S=π×D×L=3.1415×1.62×425.2=2 164 m2。

保護(hù)電流I=S×i=2164×0.5=1 082 mA。

若陽極間距定為24 m，則陽極數(shù)量為

則單支陽極質(zhì)量為

故該段鋼管共設(shè)18支陽極，每支陽極的質(zhì)量為50 kg。

3.3 填充料

由于犧牲陽極埋于土壤中，為保證良好的保護(hù)效果，需在犧牲陽極周圍填充一層導(dǎo)電性良好的材料。本工程中所用的填充料是由石膏、膨潤土及硫酸鈉組成的混合材料，其組成比例分別為75%，20%，5%。

4 陰極保護(hù)的施工要求

4.1 陽極安裝與埋設(shè)

犧牲陽極使用之前，應(yīng)對表面進(jìn)行處理，采用砂紙清除表面的氧化膜及油污，將填充料和犧牲陽極裝入布袋包。陽極必須位于布袋包正中央，被填充料緊密包裹，嚴(yán)禁明顯偏心。填充料厚度不小于50 mm，裝填充料的袋子必須采用天然纖維(棉布或麻袋)，禁止使用人造纖維織品。安裝時(shí)陽極沿軸向水平安裝于管道側(cè)面，埋設(shè)位置距離管道外壁1～2 m。

4.2 陽極與管道的電連接

陽極電纜采用YJV-0.6/1kV-1×10 mm2銅芯電纜，與管道的連接方式采用電焊或鋁熱焊連接，焊點(diǎn)應(yīng)重新進(jìn)行防腐絕緣處理，防腐材料與等級和原覆蓋層相一致。連接電纜深度不小于0.7 m，四周墊5～10 mm細(xì)砂。

4.3 陽極床的澆水回填

陽極填料包放入陽極坑后，向坑內(nèi)澆水，坑內(nèi)水位必須完全浸沒填料包，且坑內(nèi)積水必須保持一段時(shí)間，以便徹底浸透填料包。回填時(shí)向陽極床內(nèi)回填細(xì)土，禁止向坑內(nèi)回填沙土、水泥塊、塑料等雜物。

［1］ GB/T 21448-2008埋地鋼制管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

［2］ GB 50268-2008給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［3］ GB/T 21447-2008鋼質(zhì)管道外腐蝕控制規(guī)范［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.