管道阴极保护防腐措施在大伙房输水工程中的运用

管道阴极保护防腐措施在大伙房输水工程中的运用

孙显峰

(大伙房水库输水工程建设局，辽宁 沈阳110166)

【摘要】大伙房输水工程是典型的长输管道工程。由于工程中大量采用了PCCP管道，因此，在施工及运行维护过程中，管道的阴极防腐成为了保证输水管道安全稳定运行的关键。本文以大伙房输水二期工程为例，简要介绍了管道阴极保护原理、主要施工措施及其在工程中实际运行的情况。

【关键词】长输管道；阴极保护；防腐措施

中图分类号：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金属材料防腐与大伙房输水工程

随着金属材料在工程中使用比例的日渐提高，对金属结构的保护也逐渐为广大工程技术人员所认识。保证工程安全已成为工程建设、运行人员的首要任务。正确的阴极保护措施不仅能够延长金属结构的使用寿命，更对工程的安全运行具有深远的现实意义。

各类工程使用各种不同的金属材料，相应采取的保护措施也多种多样。如：著名的埃菲尔铁塔，法国人采取的是定期喷涂防腐漆、更换铁塔构件的方式，以确保铁塔的安全并极大地延长了铁塔的建筑寿命；现代大型轮船体防腐，主要对船体进行牺牲阳极或施加电场等电化学防腐并涂刷防腐漆的方法，来减少长期浸泡在水中时船体钢材受到的锈蚀。

大伙房输水工程中，大量采用了预应力钢筒混凝土管道(PCCP)作为主体管道材料。为了保证长输管道安全稳定运行，延长输水工程的使用寿命，工程技术人员对PCCP管道结构中的钢筒及预应力钢丝，采取了类似船体防腐的电化学防腐措施，以减少PCCP管道在复杂的地质埋设条件下受到的腐蚀。

2管道腐蚀原理及危害

2.1埋地金属腐蚀原理

在地下水的作用下，埋设在地下的金属材料会与土壤中的各类金属、溶解在地下水中的离子形成原电池。管道中钢筒及预应力钢丝中的单质铁，会在原电池效应下，失去电子，形成铁离子[见式(1)、式(2)]。如果管道埋设地区盐碱化严重[见式(3)]或为酸性土壤[见式(4)]，则管道中的钢筒及预应力钢丝会腐蚀得更快。

(1)

(2)

(3)

(4)

2.2埋地管道腐蚀的危害

由于地下水的侵蚀，会使管道的结构及性能遭到破坏。对于钢筒来说，由于遭到腐蚀，其厚度将减小，同时由于表面腐蚀，钢筒与内外的混凝土保护层会脱落，管道分层后结构遭到破坏。对预应力钢丝来说，如果腐蚀严重，造成钢丝断裂，会使管道丧失应力保护，管道的承压能力将遭到破坏，如果工作压力超出其承受范围，势必产生爆管事故。

2.3埋地管道腐蚀的影响

长输管道输送的多为石油、天然气、水等重要自然资源，其对社会经济及人民群众的生命财产安全影响巨大。又因其多埋设于地下，其力学性质、结构变化不易被察觉和发现。因此，长输管道的防腐保护，应该引起广大工程建设者和运行管理者的重视。

3防腐技术措施

3.1防腐设计措施

埋地型长输管道所处环境不同，其腐蚀特点也不同，在管道设计时应预先考虑。针对不同用途和管径、埋设深度、工况、埋设地水文地质条件，设计不同的管道类型。

加强管道设计，细化管道类型，不仅可以有针对性地提高管道的防腐效果，同时，也能有效地降低工程建设成本，减少不必要的建设浪费。针对不同情况设计不同防腐等级的管道，更符合中国目前的国情。此外，合理选用牺牲阳极材料也是保证管道长期安全稳定运行的重要内容。

3.2防腐施工措施

大伙房输水工程，共使用了多达十余种PCCP管道。管道施工前，及时复核施工地点的水文地质情况，如发现与地质勘测、设计图纸有较大出入，及时通知相关单位进行变更处理。

管道施工时，应严格按照施工程序进行，及时对已安装管道进行防腐施工，合理安排施工计划，保证管道施工与防腐施工同步进行。由于管道防腐属于隐蔽工程，其管道的相互连通及牺牲阳极包的焊接、埋设应严格按照施工合同及相关技术规范进行，切不可漏连、漏焊、漏埋，进而形成安全隐患。

管道施工结束后、回填前，需向埋设牺牲阳极包的填料坑浇水。填料坑内水位必须完全浸没牺牲阳极包，且达到规定时间后方可回填，该过程称为牺牲阳极的激活。此工序属于重要工序，切不可遗漏，以免影响管道阴极保护的防腐效果。

4防腐维护措施

防腐维护措施主要有观测及腐蚀损耗测定、安装检测片、监测结构物的保护电位等三种方式。在大伙房输水二期工程中，采用的是监测结构物的保护电位。

4.1自动化监测

大伙房输水工程的自动化程度较高。针对管道腐蚀，设计了一套独立的监测系统(见下页图)，以加强对管道腐蚀情况的监控，并对人工巡视进行了有益补充。

PCCP管线腐蚀环境远程监测系统图

在大伙房输水工程中，对全线10个有代表性的地下水位高、盐碱化严重等地质不良段进行了自动监测。测量数据包括预应力钢丝电位、开路电位、极化电阻、界面电容、腐蚀电流等。测量结果通过基于GPRS数据的传输系统，传回调度中心并由专业人员进行分析。该监测系统使阴极防腐数据的采集和传输工作大大简化，为工程维护节省了大量的人力、物力及相关费用。

4.2人工巡检

管道阴极防腐的主要工作内容即日常维护中的巡检工作。人工巡检的工作内容是：利用工程建设时预设的电位测试桩，测试埋设管道的保护电位和开路电位。如果保护电位升高超过-0.85V，说明管道内的钢筒和预应力钢丝已开始腐蚀。此时需要尽快重新补充牺牲阳极，鉴定管道腐蚀程度，更换管道并加强监测。

人工巡检是一项长期艰苦的工作，但其对保障管道安全有着十分重要的作用，因此，需要工程运行管理者高度重视。

5结语

长输管道的阴极保护虽只属于工程建设、运行维护管理的一个分支，但是其在保障工程安全稳定运行中的地位却十分突出。在安全生产越发受到重视的今天，如何科学合理、高效地保证输水安全已成为大伙房输水二期工程建设者、运行管理者的重要使命。大伙房输水二期工程，在长输管道的阴极保护措施工程方面，给全国其他在建大型工程提供了一个实例，可供借鉴和参考。

参考文献

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[3]SY/T 0019—97 埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范[S].北京：石油工业出版社，1997.

[4]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.