大管径供水管线腐蚀与防护

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1、万方数据工业及工程技术任雪帮杜辉1韩广毅1天津市水利工程有限公司天津300222摘要：对比混凝土结构中钢筋的各种防腐措施，其中以阴极保护为最有效最经济的方法。以津滨供水工程预应力钢筒混凝土管(PCCP)和钢管共同实施阴极保护为例，提出设计、施工及检测方面的几个问题供大家共同商榷。关键词：供水管线阴极保护设计，施工，检测，问题1，前言大型供水管线过去多采用钢管用于穿越段或某些难点工程，其余部分用钢筋混凝上管，钢管内，外壁采用涂层保护，混凝七管不保护。这种防腐措施由于管径大，施工破损较严重，造成钢管局部腐蚀和混凝土管内钢筋腐蚀使管道破裂，寿命远没能达

2、到设计要求。自从南水北调工程开工，对预应力钢筒混凝士管道(PCCP)腐蚀与防护工作格外重视，吸取国外防腐失效的实例，对这种PCCP管采用外涂层加阴极保护取得成功经验，从管道内部钢筋联接上，从便于阴极保护施工上做了改进，为PCCP管施加阴极保护提供f条feo2．混凝土结构防腐措施混凝土被广泛应用于国民经济各方面，但当今混凝土结构破坏的原因按重要递降为：钢筋锈蚀．寒冷环境下冻害、侵蚀环境的物理．化学作用。解决上述Iq题的办法有多种，如电化学除盐．缓蚀剂、防腐蚀涂料、耐蚀钢、阴极保护等从腐蚀机理出发，混凝土呈高碱性，易使钢筋钝化，但由于氯离子侵入，钢筋

3、表面钝化膜遭到破坏，产生腐蚀。腐蚀产物会降低对钢筋的握裹力，还会涨裂混凝土层。钢筋腐蚀后截面积减小，承载能力降低，寿命不长就要耗巨资进行修复。国内外学者通过大量试验和实地考察，在经济分析和技术方面得出结论是如用高性能混凝土提高了混凝士的耐久性、抗氯离子渗透性，抗冻融破坏性等性能，但同时也容易产生细小的裂缝．从而减少混凝土防护层的厚度和氯离。『．渗透路径。采用有机涂料叮以阻隔氯离子渗透，但涂层不可能完整无损致密无孔，氯离子仍可穿过涂层进入钢筋，阻锈剂能提高钢筋防蚀能力，但由于消耗与扩散，保护期不长，环氧涂层钢筋的防护期存在巨大隐患，施工要求高，在施

4、工过程中很难保证不产生部分破损，一旦涂层破损会形成破损处钢筋为小阳极和完好涂层钢筋是大阴极，形成小阳极大阴极不利面积比，会更加速破损处钢筋的电化学腐蚀，以上防腐措施都是“被动防腐”存在加速钢筋腐蚀的隐患。阴极保护是一种主动防腐措施，有人担心阴极保护会失去钢筋原有的钝化电位，但是钢筋的钝化电位会由于腐蚀介质的作用下，如环境的酸化，特别是氯离子的浸入，破坏原钢筋的钝化膜，会使电位逐步负移而进入活化电位，钢筋开始腐蚀。而阴极保护的原理是钢筋通以阴极电流，大量电子入到钢筋，消除钢筋表面上阴阳极之间的电位差．使腐蚀电池的推动力趋十零，腐蚀随之停止了。况H由

5、于环境极化，就是钢筋做为宏电池的阴极，其钢筋表面仅发生阴极反应：H20+02+2e---20H’而不再发生阳极反应：Fe一2e—Fc“钢筋得到了完全保护。况且由于钢筋表面产生大量氢氧根离子OH’，使碱度增加，这将有助于重新建立被混凝土碳酸化或氯化物侵蚀破坏的钢筋钝化层，而且带负电的氯离子被阴极(钢筋)排斥，朝远离钢筋方向移动，也有助于恢复钢筋的钝化层。既使混凝土表面存在裂缝，使钢筋周围氯离子含量升高，保护系统通过改变阴极电流，使钢筋仍受到保护，对保护效果影响很小。因此可以得出阴极保护技术与其它保护措施相比有其独到之处，技术上是优越的，安全可靠的，

6、经济上是合理的有很大发展前途的防护措施．值得大力推庀3．阴极保护实倒以天津南水北调市内配套工程尔王庄水库至津滨水厂供水管线工程实施阴极保护为例，提出设}卜’施工及检测方面的几个问题提出来共同讨论。3．1设计方案的选择本工程全长43公咀分二段进行，第一段是由预应力混凝上管和钢管组成，全长约33公里，第二段是由预应力钢筒混凝上管和钢管组成，全长约lO公里，管径DNl800和DNl400，钢管与预应力钢筒混凝上管灾施涂层加阴极保护联合防腐。阴极保护有二种方式：外加电流法和牺牲阳极法。由于钢管与预应力钢筒混凝上管敷设地形不同，穿跨越等难点地段采用钢管，其

7、余采用预应力混凝t管和预应力钢简混凝土管，钢管与预应力钢筒混凝上管采用柄牲阳极保护。又因为保护对象是预应力钢筋混凝土钢筒管为防止过保护析氢对预应力钢筋产生氢脆，慎用镁阳极。管道敷设在沿海城郊，当地是盐渍粘质上壤，地下水位很高，管道浸在长年潮湿有水的环境中，经测试土壤电阻率小于10欧米属强与特强的腐蚀环境中应该使用锌阳极。考虑PCCP管电阻率高设计用锌带保护，钢管用锌棒保护。视管长，管径采用成组布置为二支或四支一组。3．2设计与施工(1)设计考虑钢管用锌棒状阳极25Kg／支，33Kg／支，66Kg／支三种规格，成组安装。PCCP管用锌带．50mPC

8、CP管为一个保护单元，两侧管下方各布置一条规格为25．40×31．75mm锌阳极带，阳极带质量3．57Kg／m，锌带两边钢芯用铝热焊焊连