管道陰極保護防腐措施在大伙房輸水工程中的運用

孫顯峰

(大伙房水庫輸水工程建設局，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，在施工及運行維護過程中，管道的陰極防腐成為了保證輸水管道安全穩(wěn)定運行的關鍵。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原理、主要施工措施及其在工程中實際運行的情況。

【關鍵詞】長輸管道；陰極保護；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，對金屬結構的保護也逐漸為廣大工程技術人員所認識。保證工程安全已成為工程建設、運行人員的首要任務。正確的陰極保護措施不僅能夠延長金屬結構的使用壽命，更對工程的安全運行具有深遠的現(xiàn)實意義。

各類工程使用各種不同的金屬材料，相應采取的保護措施也多種多樣。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，主要對船體進行犧牲陽極或施加電場等電化學防腐并涂刷防腐漆的方法，來減少長期浸泡在水中時船體鋼材受到的銹蝕。

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

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，埋設在地下的金屬材料會與土壤中的各類金屬、溶解在地下水中的離子形成原電池。管道中鋼筒及預應力鋼絲中的單質(zhì)鐵，會在原電池效應下，失去電子，形成鐵離子[見式(1)、式(2)]。如果管道埋設地區(qū)鹽堿化嚴重[見式(3)]或為酸性土壤[見式(4)]，則管道中的鋼筒及預應力鋼絲會腐蝕得更快。

(1)

(2)

(3)

(4)

2.2埋地管道腐蝕的危害

由于地下水的侵蝕，會使管道的結構及性能遭到破壞。對于鋼筒來說，由于遭到腐蝕，其厚度將減小，同時由于表面腐蝕，鋼筒與內(nèi)外的混凝土保護層會脫落，管道分層后結構遭到破壞。對預應力鋼絲來說，如果腐蝕嚴重，造成鋼絲斷裂，會使管道喪失應力保護，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，其對社會經(jīng)濟及人民群眾的生命財產(chǎn)安全影響巨大。又因其多埋設于地下，其力學性質(zhì)、結構變化不易被察覺和發(fā)現(xiàn)。因此，長輸管道的防腐保護，應該引起廣大工程建設者和運行管理者的重視。

3防腐技術措施

3.1防腐設計措施

埋地型長輸管道所處環(huán)境不同，其腐蝕特點也不同，在管道設計時應預先考慮。針對不同用途和管徑、埋設深度、工況、埋設地水文地質(zhì)條件，設計不同的管道類型。

加強管道設計，細化管道類型，不僅可以有針對性地提高管道的防腐效果，同時，也能有效地降低工程建設成本，減少不必要的建設浪費。針對不同情況設計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，共使用了多達十余種PCCP管道。管道施工前，及時復核施工地點的水文地質(zhì)情況，如發(fā)現(xiàn)與地質(zhì)勘測、設計圖紙有較大出入，及時通知相關單位進行變更處理。

管道施工時，應嚴格按照施工程序進行，及時對已安裝管道進行防腐施工，合理安排施工計劃，保證管道施工與防腐施工同步進行。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、埋設應嚴格按照施工合同及相關技術規(guī)范進行，切不可漏連、漏焊、漏埋，進而形成安全隱患。

管道施工結束后、回填前，需向埋設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，且達到規(guī)定時間后方可回填，該過程稱為犧牲陽極的激活。此工序屬于重要工序，切不可遺漏，以免影響管道陰極保護的防腐效果。

4防腐維護措施

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

4.1自動化監(jiān)測

大伙房輸水工程的自動化程度較高。針對管道腐蝕，設計了一套獨立的監(jiān)測系統(tǒng)(見下頁圖)，以加強對管道腐蝕情況的監(jiān)控，并對人工巡視進行了有益補充。

PCCP管線腐蝕環(huán)境遠程監(jiān)測系統(tǒng)圖

在大伙房輸水工程中，對全線10個有代表性的地下水位高、鹽堿化嚴重等地質(zhì)不良段進行了自動監(jiān)測。測量數(shù)據(jù)包括預應力鋼絲電位、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，為工程維護節(jié)省了大量的人力、物力及相關費用。

4.2人工巡檢

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

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

5結語

長輸管道的陰極保護雖只屬于工程建設、運行維護管理的一個分支，但是其在保障工程安全穩(wěn)定運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者、運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措施工程方面，給全國其他在建大型工程提供了一個實例，可供借鑒和參考。

參考文獻

[1]吳蔭順，曹備.陰極保護和陽極保護：原理、技術及工程應用[M].北京：中國石化出版社，2007.

[2]胡士信,王東黎,張本革,等.預應力鋼筒混凝土管陰極保護技術應用介紹[J].南水北調(diào)與水利科技,2008,6(1).

[3]SY/T 0019—97 埋地鋼質(zhì)管道犧牲陽極陰極保護設計規(guī)范[S].北京：石油工業(yè)出版社，1997.

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