浅议钢制输水管道防腐措施

于丽捧

（沧州水利勘测设计院，河北省沧州市交通北大道21－1号 061001）

河北某引蓄工程的引水管线从起点泵站出口到终点蓄水工程进水涵洞，总长4.627 k m。在工程设计中，除在穿越铁路、公路、河流等障碍物的部位外，选用的管材均为预应力混凝土管，而所有穿越工程均采用钢管。此外，弯头、三通等管件也均采用钢管。钢管采用DN1600螺旋缝埋弧焊钢管，钢材为Q235－A。钢管直管段壁厚为14 mm，三通、弯头等管件管壁厚为16 mm。工程所在地冻土深度为60 c m，地下水埋深1.5 m。设计管顶覆土为1.0～2.0 m。钢管强度高，韧性强，但防腐性能差，因此作为输水管道必须进行防腐处理。根据该工程的具体情况，引水管线中的钢管和钢制管件的外防腐拟采用绝缘覆盖层，内防腐拟采用水泥砂浆内衬，同时拟采用阴极保护法。

1 地层电阻率

采用SD－11C型数字物探电位仪，按四极对称测深法对输水管道沿线进行地层电阻率测试，测试底层深度为0～7 m。经测试，地层电阻率大部分在0.31～2.26Ω·m之间。

2 覆盖层选择

为使钢管表面与周围环境隔离，以达到抑制腐蚀的目的，在管道表面覆盖保护层。覆盖层按其绝缘与否可分为绝缘覆盖层（也称防腐绝缘层，简称防腐层）和非绝缘覆盖层（如镀层）。对于埋地管道外壁必须采用绝缘覆盖层，即防腐层。

防腐层应具有有效的电绝缘性，良好的防潮、防水性，较强的机械强度，对钢管表面有良好的粘接性，且材料和施工工艺对钢材的性能不应产生不利的影响，同时，应具有良好的抗阴极剥离性，较好的耐化学性和抗老化性，且损伤后易于修补。

除此之外，防腐层的选择还应考虑管道的环境类型，如管道工程所处的地理位置和管道周围的自然环境，管道中储存或输送介质的温度，防腐层材料在施工、运输、装卸、储存、安装以及试压和回填时的环境温度，原有防腐层的类型以及阴极保护运行情况，防腐层对钢管表面处理的要求，以及成本和费用等。

常用的防腐层主要有水泥砂浆防腐层、液体环氧涂料防腐层、石油沥青涂料防腐层、环氧煤沥青防腐层等。根据防腐层选择的原则、影响因素，结合本工程的实际情况确定钢管的外防腐采用特加强级环氧煤沥青玻璃布防腐层。

3 阴极保护设计

长输管道和油气田外输管道必须采用阴极保护。由于管道采用了良好的防腐层，土壤电阻率较低，周围地下金属构筑物较多(主要为穿越铁路、高等级公路地段)，钢管段较短且分散，拟采用牺牲阳极的阴极保护措施。

牺牲阳极的阴极保护法的阳极材料通常有镁、锌、铝3类。本工程沿线的土壤电阻率在0.31～2.26Ω·m，地下水埋深较小，土壤潮湿，因此选用锌阳极。

3.1 阴极保护设计参数

在阴极保护法的设计中，首先应先确定设计参数。本工程的设计参数为电阻率=0.166Ωmm2/m，防腐层(环氧煤沥青)电阻=10 000Ω·m2，保护电流密度i=0.5 mA/m2，最小保护电位=-0.85 V，平均土壤电阻率P=0.3～3Ω/m，阳极消耗率ω=17.25 kg/(A·a)，阳极利用系数K取0.85。

3.2 阴极保护设计计算

本工程所涉及到的钢管段较多，现仅就一段长度为425.2 m的典型管段进行设计计算。在进行计算时，管道的工作压力取0.4 MPa，设计寿命T=40 a。

保护面积S=π×D×L=3.1415×1.62×425.2=2 164 m2。

保护电流I=S×i=2164×0.5=1 082 mA。

若阳极间距定为24 m，则阳极数量为

则单支阳极质量为

故该段钢管共设18支阳极，每支阳极的质量为50 kg。

3.3 填充料

由于牺牲阳极埋于土壤中，为保证良好的保护效果，需在牺牲阳极周围填充一层导电性良好的材料。本工程中所用的填充料是由石膏、膨润土及硫酸钠组成的混合材料，其组成比例分别为75%，20%，5%。

4 阴极保护的施工要求

4.1 阳极安装与埋设

牺牲阳极使用之前，应对表面进行处理，采用砂纸清除表面的氧化膜及油污，将填充料和牺牲阳极装入布袋包。阳极必须位于布袋包正中央，被填充料紧密包裹，严禁明显偏心。填充料厚度不小于50 mm，装填充料的袋子必须采用天然纤维(棉布或麻袋)，禁止使用人造纤维织品。安装时阳极沿轴向水平安装于管道侧面，埋设位置距离管道外壁1～2 m。

4.2 阳极与管道的电连接

阳极电缆采用YJV-0.6/1kV-1×10 mm2铜芯电缆，与管道的连接方式采用电焊或铝热焊连接，焊点应重新进行防腐绝缘处理，防腐材料与等级和原覆盖层相一致。连接电缆深度不小于0.7 m，四周垫5～10 mm细砂。

4.3 阳极床的浇水回填

阳极填料包放入阳极坑后，向坑内浇水，坑内水位必须完全浸没填料包，且坑内积水必须保持一段时间，以便彻底浸透填料包。回填时向阳极床内回填细土，禁止向坑内回填沙土、水泥块、塑料等杂物。

［1］ GB/T 21448-2008埋地钢制管道阴极保护技术规范［S］.北京:中国标准出版社，2008.

［2］ GB 50268-2008给水排水管道工程施工及验收规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2009.

［3］ GB/T 21447-2008钢质管道外腐蚀控制规范［S］.北京:中国标准出版社，2008.