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施工技术
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阴极保护技术在供水管道中的应用
施工技术

阴极保护技术在供水管道中的应用

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  提要:本文注重阴极保护技术理论与施工实施,并对经济和可行性进行了研究比较,有实用价值。该文对目前普遍存在的管理上的缺陷提出了改进建议。

  关键词:阴极保护、供水管道

  从武汉市 1997年兴建的《京汉大道DN2000-DN300输配水管道工程》至2002年初开工的《南湖南路DN1400-DN1200输水管道工程》,阴极保护技术(牺牲阳极法)已在武汉水司应用了5年。在过去的5年中,应用是否成功?埋地钢制管道是否受到保护?工程中,阴极保护单项工程所占费用比例及阴极保护技术应用过程中不足之处等问题,是本文主要阐述的内容。

  一、阴极保护原理、分类

  1、原理与分类

  阴极保护是将电位较负金属接在被保护金属结构上,使两者在电介质中形成宏观电池。前者失电子而成为阳极(阳极极化),受到腐蚀;后者得电子成为阴极(阴极极化),得到保护。

  阴极保护分为牺牲阳极法和外加电流法两种方法,这两种方法的差别在于:产生保护电流的方式和“源”不同。前者,是利用电位更负的金属或合金;后者,是利用直流电源。

  2、武汉水司埋地钢管外防腐方法

  已建的大口径埋地钢管外防腐结构:采用环氧煤沥青加强级涂层覆盖外加阴极保护(牺牲阳极法)联合保护方式。

  埋地钢管采取阴极保护(牺牲阳极法)技术后,一方面可有效地防止由于管道涂层老化及破损而引起的钢管腐蚀穿孔、泄漏;另一方面,可使钢管的使用寿命得到成倍延长,服役期安全性得到较大提高。

  二、阴极保护(牺牲阳极法)应用情况

  1、《京汉大道DN2000-DN300输配水管道工程》

  并网时间: 1999年1月。

  开工时间:1997年7月。

  保护管段长度:

  D2020*18mm*1.59Km

  D1820*16mm*2.7Km

  D1620*14mm*2.3Km

  管道保护电位测试结果

  ( 1)宗关水厂D2020出厂管道,电位:-1.1v(相对于Cu/CuSO4参比电极);

  ( 2)武汉海事法院D1620管道,电位:-1.12v(同上)。

  2、《长丰大道DN1600-DN300输配水管道工程》

  并网时间: 2001年11月。

  开工时间:2000年6月。

  保护管段长度:

  D1620*14mm*0.5Km

  D1220*12mm*4.7Km

  管道保护电位测试结果

  道路桩号 检测电位(相对于 Cu/CuSO4参比电极)

  1+110 -1.20V

  2+141 -1.29V

  3+141 -1.18V

  4+141 -1.23V

  3、《武青三干道(内沙湖路-罗家港路)DN1000-300输配水管道工程》

  开工时间: 2001年7月(目前仍在施工);

  保护管段全长:

  内沙湖路 -团结路

  D1020*10mm*2.2Km;

  团结路 -罗家港路D1020*10mm*2.1Km

  管道保护电位测试结果

  ( 1)内沙湖路D1020出厂管道,电位:-1.19v(相对于Cu/CuSO4参比电极);

  ( 2)学院路D1020管道,电位:-1.2v(同上)。

  4、《南湖南路(武纸公路-珞狮南路)DN1400-1200输水管道工程》

  开工时间: 2002年2月(目前未并网);

  保护管段全长:武纸公路 -珞狮南路D1420*12mm*2.6Km D1220*12mm*85Km

  管道保护电位测试结果 D1420管道,电位:-1.2v(同上)。

  5、测试桩设置及绝缘处理

  ( 1)测试桩设置及布置原则

  为便于管道投入运行后对阴极保护系统的检测,我们结合规划道路的横断面,上述工程中在人行道上设置测试电位的测试桩。

  测试桩设置的原则:在通电点附近保护电位相对较低,一般情况下能满足保护电位的要求,故在通电点附近少设测试桩;在保护段末端(一般在两端保护的中间点)电位较高,如果在保护段末端电位能满足要求,那么其它部分电位就不会有问题,故在保护段末端测试桩设置要相对密集。

  ( 2)绝缘装置设置

  在预留三通的阀门与法兰盘之间和新旧管连接的法兰盘之间加绝缘材料,防止保护电流流失。

  绝缘密封垫片材料: 3240环氧酚醛层压玻璃布板或橡胶石棉板。

  螺栓绝缘衬套材料: 3640环氧酚醛层压玻璃布板、聚乙烯管或尼龙套管等。

  法兰盘间的连接螺栓可采用比原规格小一号的螺栓代替,但应满足材料强度要求。

  6、管道闭路测试结果评判

  根据中华人民共和国石油天然气行业标准 SY/T0019-97《埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范》中有关规定“管道保护电位相对于Cu/CuSO4参比电极为-0.85v或更负,即为合 格 ”,判定上述工程中,阴极保护(牺牲阳极法)技术应用是成功的。

  三、阴极保护工程的费用

  阴极保护工程是管道安装工程中的一部分,将各基建工程中阴极保护费用情况,列表如下:

  工程名称 工程总价 阴极保护工程总价 所占比例

  《京汉大道 DN2000-DN300输配水管道工程》 10540万元 106万元 1%

  《长丰大道 DN1600-DN300输配水管道工程》 3000万元 58万元 1.9%

  《武青三干道 DN1000-300输配水管道工程》 3000万元 约 41万元 1.4%

  《南湖南路(武纸公路 -珞狮南路)DN1400-1200输水管道工程》 1800万元 25万元 1.4%

  注:表中金额由三镇基建部计划科提供

  通过上述数据,阴极保护工程费用低(占管道工程费用的 1-2%),供水管道服役年限得到延长(牺牲阳极使用寿命约30年)。 四、阴极保护工程运行管理不足之处 阴极保护技术在我公司应用已 5年,但阴极保护工程的维护仍是一片空白。

  1、未定期测试有关参数

  阴极保护的有关参数 (管道保护电位、单支阳极输出电流)应定期测试(一般每半年一次),以分析阳极工作状况及管道保护状态。但是,自1999年《京汉大道DN2000-DN300输配水管道工程》并网以来,负责管道日常维护的单位未对上述数据进行检测。由于未进行必要的检测,造成了大多数人不知道阴极保护技术是否应用成功的尴尬局面。

  2、测试桩遗失

  测试桩用于阴极保护参数的检测,是阴极保护工程中不可少的装置。由于缺少管理,并网的“京汉大道工程”中沿线的测试桩均已“消失”(轻轨施工过程中,被拆除、盗挖)。没有了测试桩,也就无从谈起阴极保护参数的检测及日常维护了。

  3、测试桩“桩”体直观度不足

  以往设计的“桩”体,或“砼”桩,或“钢管”桩,两者都有不足之处:“钢管”桩,“砼”桩,不直观,易被盗、被损,选择一种既直观、不易损,又防盗的桩,是目前需要设计方考虑的问题。

  1、目前负责管网日常维护的部门,尚未明确“阴极保护工程维护”的具体内容、意义。建议有关部门,加强阴极保护工程日常管理,定期检测数据,维护地面设施(测试桩)。

  2、在已建、在建的阴极保护工程中,均由外单位(青岛七二五所、武汉材保所)施工。工程竣工后,阳极点埋设位置、深度及测试桩的安装位置,除上述两单位外,无人知晓,给日后的维护、管理带来不便。如果,在能保证安装质量的前提下,阴极保护工程的施工由负责管网日常维护的部门实施,上述两单位作为施工技术指导,这未尝不是一种更加适宜的施工模式。

  六、结束语

  阴极保护(牺牲阳极法)技术在我公司应用已 5年,通过调研,有成功,也有不足之处。我们必须要既重推广应用,又重管理,方能有效推进新技术、新工艺在我公司的应用,共同为“优质供水,服务于民”作好工作。