淺談陰極保護(hù)技術(shù)在PCCP管道工程中的應(yīng)用

□胡 超 □張 輝 □任懷毅 □王 紅

（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司）

陰極保護(hù)技術(shù)目前已發(fā)展成熟，被廣泛應(yīng)用到海水、淡水、化工介質(zhì)中的鋼質(zhì)管道、電纜、鋼碼頭、艦船、儲(chǔ)罐罐底、冷卻器等金屬構(gòu)筑物的腐蝕控制工程中。為了延長(zhǎng)和保證PCCP管道使用壽命，在南水北調(diào)中線北京段PCCP管道工程中首次引進(jìn)了陰極保護(hù)技術(shù)，以每20節(jié)PCCP管子（約100 m）作為一個(gè)保護(hù)單元進(jìn)行電連續(xù)連接，通過電化學(xué)的方法，將需要保護(hù)的管道結(jié)構(gòu)極化，使之電位向負(fù)向移動(dòng)，以達(dá)到在環(huán)境介質(zhì)中處于陰極，使管道處于被保護(hù)狀態(tài)。陰極保護(hù)技術(shù)在南水北調(diào)PCCP工程中的成功應(yīng)用，為我們積累了應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，也為同類或類似工程的應(yīng)用提供參考。

1.南水北調(diào)PCCP管道實(shí)施陰極保護(hù)技術(shù)的必要性

1.1 PCCP管道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（Prestressed Concrete Cylinder Pipe，簡(jiǎn)稱PCCP），作為一種新興管材，它是由鋼筒、高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絲、高強(qiáng)混凝土、高強(qiáng)砂漿和橡膠密封圈等原輔材料制作而成，不僅具有抗?jié)B性、耐久性，使用壽命長(zhǎng)，抗震能力強(qiáng)、施工維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，還能適用于高工壓和高覆土等工程環(huán)境。

PCCP管道是由帶鋼筒的混凝土管芯、纏繞管芯外的預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絲外的水泥砂漿保護(hù)層組成的。管道兩端采用鋼制承、插口圈，接頭采用橡膠密封圈進(jìn)行連接。管道結(jié)構(gòu)見圖1。

此外，在南水北調(diào)北調(diào)中線北京段PCCP管道工程中，對(duì)管道實(shí)施環(huán)氧煤焦瀝青涂層進(jìn)行防腐?？紤]到該工程的腐蝕性土壤電阻率均低于50Ω·m和防腐年限為25 d，工程設(shè)計(jì)采用超厚膜(干膜平均厚度為600μm)環(huán)氧煤焦瀝青涂料。

圖1 PCCP管道結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 PCCP管道腐蝕原因分析

PCCP管道預(yù)應(yīng)力鋼絲外層砂漿的水灰比通常為0.28～0.3，砂漿密實(shí)度很高，有效阻止了土壤或地下水中有害物質(zhì)的侵入。而且砂漿的高堿性（通常為pH值12以上）為鋼絲提供了鈍化環(huán)境，促使鋼絲表面形成穩(wěn)定的鈍化膜，保護(hù)鋼絲和鋼筒不腐蝕。但是PCCP管表面砂漿保護(hù)層本身是一種多孔材料，即使再密實(shí)還是會(huì)存在從凝膠孔到毛細(xì)孔一系列不同孔徑的孔隙；在生產(chǎn)過程中由于砂漿自身收縮、干燥收縮等因素也可能產(chǎn)生細(xì)微裂縫；在使用過程中由于環(huán)境對(duì)砂漿的腐蝕而產(chǎn)生缺陷、由于PCCP受力膨脹而引起砂漿開裂，或由于基礎(chǔ)不均勻沉陷形成PCCP管承插口灌注砂漿開裂。因此在一定的埋設(shè)條件下，例如：高氯離子含量或干濕環(huán)境中，土壤和地下水中的氯離子會(huì)通過砂漿層中這些孔隙滲入到鋼絲表面，導(dǎo)致其表面鈍化膜破裂而發(fā)生電化學(xué)腐蝕，其腐蝕過程中產(chǎn)生的氫原子滲入預(yù)應(yīng)力鋼絲格構(gòu)，引起預(yù)應(yīng)力鋼絲的氫脆斷裂，一旦一根鋼絲腐蝕斷裂，臨近鋼絲會(huì)受更大應(yīng)力，導(dǎo)致多根鋼絲斷裂，就會(huì)有爆裂危險(xiǎn)。大量研究和工程實(shí)踐表明，因腐蝕性物質(zhì)滲入砂漿保護(hù)層，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼絲腐蝕氫脆斷裂而發(fā)生PCCP爆管已成為其主要的事故模式。

1.3 類似工程經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

據(jù)查閱相關(guān)資料，在國(guó)內(nèi)外PCCP工程中，由于鋼絲腐蝕引起的管道爆裂事件就有很多。例如：美國(guó)一條輸往Madrid的輸水預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道（被稱為西部管道），長(zhǎng)17.23 km，直徑為1600 mm最大輸送量為3.8 m3/s，1987年多處管道出現(xiàn)了局部開裂，后采用鎂陽極進(jìn)行了陰極保護(hù)；美國(guó)Pockwock輸水管線管道直徑為1070 mm，主要為Halfax市供水，管線運(yùn)行了10年后出現(xiàn)了開裂事故，緊接著至少又發(fā)生了5次爆管事故，后采用鋅陽極對(duì)腐蝕開裂處的管道進(jìn)行陰極保護(hù)。利比亞人工河一期工程沒有采用環(huán)氧煤瀝青防腐保護(hù)層和陰極保護(hù)，管線腐蝕破壞嚴(yán)重，有超過10000根管道發(fā)生腐蝕破壞，后對(duì)已鋪設(shè)的一期管線追加陰極保護(hù)設(shè)施。二期工程全部使用環(huán)氧煤瀝青及陰極保護(hù)相結(jié)合的防腐措施，取得了成功的經(jīng)驗(yàn)。

1.4 實(shí)施陰極保護(hù)的必要性

通過對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，北京段PCCP管線的管徑、工作壓力、流速等與利比亞人工河參數(shù)基本一致，利比亞人工河工程地處干旱的沙漠地區(qū)，在較低的氯離子濃度中都遭受了腐蝕破壞。而南水北調(diào)北京段PCCP管線穿越丘陵地區(qū)、高地下水位、巖石層、土層呈等復(fù)雜地質(zhì)，還穿越北京市油、氣、電線路走廊，存在雜散電流的不利影響；南水北調(diào)北京段PCCP管線埋深較大，一般管頂覆土7～10 m，最大管頂覆土20 m，不具備在運(yùn)行期追加陰極保護(hù)設(shè)施的條件。

另外，由于管道在制造、存放、搬運(yùn)、安裝過程中，難以避免出現(xiàn)表面環(huán)氧煤瀝青老化及損傷等。通過增加陰極保護(hù)技術(shù)防腐，可以有效防止涂層破損處產(chǎn)生電蝕、降低陰極保護(hù)所需的極化電流，使得結(jié)構(gòu)物表面的保護(hù)電位分布更均勻，以達(dá)到更好的保護(hù)效果。

通過與國(guó)外同類工程對(duì)比，考慮到本工程沿線地下水及土壤影響PCCP管道腐蝕的因素很多，為保證工程質(zhì)量及運(yùn)行安全，管道全線采用陰極保護(hù)措施是十分必要的。

2.PCCP管道陰極保護(hù)實(shí)施方案

2.1 保護(hù)方案

陰極保護(hù)技術(shù)是防止金屬腐蝕的有效措施之一，該技術(shù)通過向被保護(hù)金屬通以足夠的陰極電流使其發(fā)生陰極極化從而減少或防止金屬的腐蝕。陰極保護(hù)技術(shù)可分為犧牲陽極陰極保護(hù)和外加電流陰極保護(hù)兩種方法。

犧牲陽極陰極保護(hù)是將一種電位更負(fù)的金屬或合金（如鋅合金、鎂合金）與被保護(hù)金屬連接，并處于同一電解質(zhì)中，形成一個(gè)新的腐蝕原電池，被保護(hù)金屬作陰極，所連接的金屬或合金作陽極，優(yōu)先溶解，其上的電子轉(zhuǎn)移到被保護(hù)金屬上去，從而使被保護(hù)金屬得到保護(hù)。

外加電流陰極保護(hù)是用外部的直流電源作陰極保護(hù)的極化電源，將電源的負(fù)極與被保護(hù)金屬相連，將電源的正極接至輔助陽極，使被保護(hù)金屬成為陰極而實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

本工程采用犧牲陽極陰極保護(hù)方案：對(duì)于PCCP標(biāo)準(zhǔn)管，采用了平行PCCP管線（雙排）上、下、左、右埋設(shè)共6條帶狀鋅陽極的保護(hù)方案；在PCCP管道鋼制構(gòu)件，如排氣閥、空氣閥、連通設(shè)施、分水口和彎頭處，采用棒狀鎂陽極對(duì)PCCP管道的鋼制構(gòu)件進(jìn)行保護(hù)。

本方案的特點(diǎn)是:電流均勻，相對(duì)于強(qiáng)制電流，不會(huì)造成過負(fù)的電位，預(yù)應(yīng)力鋼絲出現(xiàn)氫脆可能性小，不需要外部電源，對(duì)土壤電阻率的依賴性和影響小，日常管理工作小。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)指標(biāo)

南水北調(diào)PCCP管道工程陰極保護(hù)設(shè)計(jì)采用NACERP0100-2004標(biāo)準(zhǔn)，所采用的具體技術(shù)指標(biāo)為：

第一，管道的極化電位差≥100mV，即PCCP中預(yù)應(yīng)力鋼絲及所有被保護(hù)的金屬嵌入體的陰極極化電位與自然防腐電位差值≥100mV，就能達(dá)到充分保護(hù)的效果。在實(shí)際操作過程中是通過測(cè)量極化建立或衰減過程的電位偏移量來檢查是否滿足該指標(biāo)。

第二，最低負(fù)電位≥-1000 mV，該指標(biāo)是為了抑制預(yù)應(yīng)力鋼絲表面可能產(chǎn)生的析氫反應(yīng)，避免預(yù)應(yīng)力鋼絲發(fā)生氫脆。

第三，陰極保護(hù)設(shè)計(jì)中采用的設(shè)計(jì)電流密度為1 mA/m2,陰極保護(hù)設(shè)計(jì)壽命為25年。

3.PCCP管道陰極保護(hù)技術(shù)要求

3.1 PCCP管道電連接

在PCCP管道預(yù)制和安裝期間，應(yīng)預(yù)先將鋼筒和預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行電連接，并在PCCP管兩端的承口鋼環(huán)和插口鋼環(huán)上焊接陰極保護(hù)系統(tǒng)電跨接用鋼片。

PCCP管子間采用XLPE/PVC1×25 mm20.6/1 kV銅芯電纜（或φ14連接鋼棒）進(jìn)行電連續(xù)性跨接?？缃与娎|采用鋁熱焊方式分別焊接在相連的兩節(jié)PCCP管子的跨接鋼片上（如為鋼棒，則將鋼棒焊接到管道內(nèi)部的承插口環(huán)上）。焊接要求牢固，不能虛焊。電纜（或連接鋼棒）焊接前鋼片的焊接部分應(yīng)打磨除銹致出現(xiàn)金屬光澤。如采用電纜跨接方式，電纜焊接完成后，除去焊點(diǎn)周圍的焊渣等雜物，再使用熱熔膠對(duì)焊點(diǎn)做密封防腐處理，不得有焊接金屬和銅芯電纜外漏。等熱熔膠固化后，使用水泥砂漿對(duì)PCCP管道跨接點(diǎn)處進(jìn)行覆蓋和保護(hù)。

為保證犧牲陽極的使用壽命和保護(hù)范圍，每100m（20節(jié)）PCCP管作為一個(gè)保護(hù)單元進(jìn)行電連續(xù)性跨接，而每個(gè)保護(hù)單元之間不進(jìn)行電連續(xù)性跨接。

3.2 犧牲陽極安裝

3.2.1 棒狀鎂陽極安裝

在PCCP管道中包含有鋼制管件的特殊地帶，如排氣閥井、排空閥井、連通設(shè)施、分水口和彎頭等處，應(yīng)采用棒狀鎂陽極進(jìn)行陰極保護(hù)。在棒狀鎂陽極安裝位置鉆出直徑為300 mm的陽極安裝井，并超出管道底部300 mm。陽極應(yīng)垂直安裝，周圍填充特定成分組成的化學(xué)填料。應(yīng)保證陽極底部的化學(xué)填料層厚度為300 mm，頂部厚度為200 mm。

陽極周圍填充的化學(xué)填料應(yīng)加入足量的水進(jìn)行浸泡。安裝完成后，應(yīng)對(duì)陽極井浸泡24 h以上，以保證陽極電流的順利分散。陽極電纜與陽極匯流電纜采用壓接或焊接方式進(jìn)行連接，并采用專用電纜連接套進(jìn)行連接和防腐。

3.2.2 帶狀鋅陽極安裝

對(duì)PCCP管道應(yīng)安裝帶狀鋅陽極進(jìn)行陰極保護(hù)。兩條管道共設(shè)置6條帶狀鋅陽極，當(dāng)土壤電阻率<100Ω·m時(shí)，6條帶狀鋅陽極的規(guī)格為15.8 mm×22.2 mm，當(dāng)土壤電阻率≥100Ω·m時(shí)，管道底部3條帶狀鋅陽極的規(guī)格為15.8 mm×22.2 mm，管道頂部3條帶狀鋅陽極的規(guī)格為12.7mm×14.28 mm。

帶狀鋅陽極應(yīng)置于陽極溝中，陽極溝寬200 mm，深100 mm，陽極周圍應(yīng)填充特定組分的化學(xué)填料，應(yīng)采取一定措施防止填料和泥土的混合，當(dāng)條件允許時(shí)，陽極周圍填充的化學(xué)填料應(yīng)加入足量的水進(jìn)行浸泡。陽極電纜與帶狀鋅陽極采用壓接方式進(jìn)行連接，并采用專用電纜連接套進(jìn)行連接和防腐。

3.3 測(cè)試盒的安裝

為保證測(cè)試點(diǎn)的日常管理和維護(hù)，本工程沿PCCP管線約1 km間隔的位置上設(shè)置一個(gè)測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試盒應(yīng)與排氣閥井相結(jié)合。

PCCP管道的鋼制管件，如排氣閥井、排空閥井、連通設(shè)施、分水口和彎頭，采用棒狀鎂陽極保護(hù)時(shí)，兩條平行的PCCP管道采用交替間隔的方式，使棒狀鎂陽極通過測(cè)試盒與管道連接。

對(duì)于鋼制排氣閥井、排空閥井和連通設(shè)施，測(cè)試盒安裝在它們的內(nèi)壁，位于與井內(nèi)的踏步垂直的位置。為保證測(cè)試樁與井壁的牢固連接，首先采用M8膨脹螺釘在井壁上安裝兩條扁鋼作為測(cè)試樁安裝的支架,再采用鍍鋅鋼箍將測(cè)試樁與鍍鋅扁鋼支架連接。

而對(duì)于水平和豎向彎頭，由于現(xiàn)場(chǎng)無合適安裝測(cè)試裝置的位置，因此暫不考慮對(duì)它們的測(cè)試問題。棒狀鎂陽極直接連接到彎頭的鋼制管件上，如果現(xiàn)場(chǎng)情況許可，測(cè)試盒也可安裝在地面上，為保證穩(wěn)定性應(yīng)澆注在500 mm×500 mm×500 mm的混凝土基礎(chǔ)上。

3.4 測(cè)試探頭的安裝

每個(gè)測(cè)試探頭都有3根連接電纜，分別標(biāo)為CSE（參比電極，電纜顏色為白色）、N（自然電位，電纜顏色為黃色）和C（測(cè)試試片，電纜顏色為紅色）。

測(cè)試探頭為預(yù)包裝產(chǎn)品，埋設(shè)前應(yīng)在水中浸泡24 h以上。埋設(shè)后應(yīng)再加足夠的水浸泡，以保證測(cè)試探頭周圍土壤足夠濕潤(rùn)。測(cè)試探頭應(yīng)距離管道200 mm埋設(shè)。

每1 km在PCCP管道A管與B管交替的位置上沿管道周長(zhǎng)埋設(shè)6支測(cè)試探頭。

3.5 電纜安裝

陰極保護(hù)系統(tǒng)施工中使用的電纜均為XLPE/PVC型銅芯電纜，其中XLPE/PVC1×25 mm20.6/1 kV型電纜為跨接電纜，XLPE/PVC1×16 mm20.6/1 kV型電纜為陽極電纜，XLPE/PVC1×6mm20.6/1 kV型電纜為測(cè)試電纜。

所有在地面頂部水平敷設(shè)的電纜都應(yīng)埋設(shè)在凍土層以下（最小埋設(shè)深度為1m），鋪砂蓋磚保護(hù)，保護(hù)磚為200 mm×200 mm×50mm混凝土磚。所有埋地電纜應(yīng)留有足夠的余量，避免拉伸應(yīng)力。

電纜與電纜的連接，電纜與鍍鋅銅鼻子的連接，以及電纜與鋅帶連接采用壓接方式（銅焊接也可），再使用專用電纜保護(hù)套進(jìn)行防腐和密封。電纜與鋼片應(yīng)采用鋁熱焊方式進(jìn)行，再使用熱熔膠密封防腐。

4.PCCP管道陰極保護(hù)技術(shù)施工方法

4.1 原材料控制

所用材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)技術(shù)要求，并經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后方可使用。

棒狀鎂陽極和帶狀鋅陽極成分性能和成分應(yīng)符合《埋地鋼質(zhì)管道犧牲陽極陰極保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SY/T0019-97）技術(shù)要求，測(cè)試方法符合《鋅-鋁-鎘系合金犧牲陽極》（GB/T4950-2002）標(biāo)準(zhǔn)要求。

對(duì)所用材料都應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查并提供相應(yīng)的合格證或測(cè)試報(bào)告；對(duì)主要材料如帶狀鋅陽極、棒狀鎂陽極材料按照要求進(jìn)行材料復(fù)驗(yàn)，性能應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件和《埋地鋼質(zhì)管道犧牲陽極陰極保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》SY/T0019-97標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。

4.2 施工方法

4.2.1 PCCP管道電連接

每節(jié)PCCP管道間采用XLPE/PVC1×25mm20.6/1 kV銅芯電纜進(jìn)行電連續(xù)性跨接,跨接電纜采用鋁熱焊方式分別焊接在相連的兩節(jié)PCCP管的跨接鋼片上。

鋁熱焊施工方法：電纜剝皮露出50～60 mm銅芯，電纜與鋼片的焊接部分打磨除銹至出現(xiàn)金屬光澤。模具就位后將電纜壓入底孔部位；將金屬銅片放入模具腔內(nèi)，倒入焊劑并輕輕壓實(shí)；放入點(diǎn)火器，蓋好模具蓋子；壓住模具使電纜與鋼片表面貼緊；用電池接通點(diǎn)火器焊接。電纜焊接完成后，除去焊點(diǎn)周圍的焊渣等雜物，再使用熱溶膠對(duì)焊點(diǎn)做密封防腐處理，等熱溶膠固化后，使用混凝土（砂漿）對(duì)跨連接點(diǎn)處進(jìn)行覆蓋和保護(hù)。

4.2.2 犧牲陽極安裝

4.2.2.1 棒狀鎂陽極安裝

先用汽車鉆孔機(jī)在測(cè)定鎂陽極安裝位置鉆出直徑為300 mm陽極安裝井，安裝井最深處超出PCCP管子底部300 mm。將制作好的棒狀鎂陽極置于陽極安裝井的中間位置垂直安裝并固定，再在陽極周圍填充化學(xué)填料并壓實(shí)，陽極安裝井底部的化學(xué)填料層厚度為300 mm，頂部厚度為200 mm。并在陽極周圍的化學(xué)填料中加入足夠的水進(jìn)行浸泡，參見圖2。

圖2 棒狀鎂陽極安裝示意圖

對(duì)于PCCP管道周圍地質(zhì)為砂礫石或風(fēng)化巖的情況時(shí)，不能打井，可將棒狀鎂陽極預(yù)組裝在Ф300 mm×4500 mm的棉布袋里垂直安裝。每支棒狀鎂陽極為4 m長(zhǎng)，共由4節(jié)組成，每?jī)晒?jié)間通過澆鑄于陽極內(nèi)部的螺柱和帶內(nèi)螺紋桿擰緊，擰緊前兩節(jié)鎂棒之間涂抹密封膠，最頂端一節(jié)通過壓接或焊接方式將電纜與鎂陽極鐵芯連接，并絕緣密封好。在棉布袋內(nèi)填入300 mm厚填料，將組裝好的鎂棒放入袋中心，填滿填實(shí)填充料。安裝方法是在溝槽底部距離管道中心設(shè)計(jì)位置處挖一直徑≥300 mm、深度≥300 mm的圓坑，放入預(yù)組裝好的鎂陽極（在回填時(shí)，該部位采用人工進(jìn)行回填，保證棒狀鎂陽極垂直），回填后向鎂陽極袋中澆水浸透，將電纜引出，鋪砂蓋磚接至測(cè)試盒內(nèi)。

4.2.2.2 帶狀鋅陽極安裝

帶狀鋅陽極的安裝應(yīng)與PCCP管道安裝同步進(jìn)行，對(duì)已安裝完管道部分鋅帶亦可安裝在溝槽底部回填層上。首先根據(jù)圖紙所示的位置開挖管溝，陽極溝寬≥200mm，深≥100mm。管溝挖好后，安裝帶狀鋅陽極，帶狀鋅陽極應(yīng)置于陽極溝中心，陽極周圍填充特定組分和尺寸的化學(xué)填料，填充過程中避免填料和泥土混合，陽極周圍填充的化學(xué)填料應(yīng)加入足量的水進(jìn)行浸泡。最后覆蓋一定厚度的土層對(duì)安裝好的陽極進(jìn)行保護(hù)，但土層的厚度不能影響PCCP管的下溝。PCCP管就位后，當(dāng)回填土層達(dá)到要求的高度后，再進(jìn)行PCCP管道頂部帶狀鋅陽極的安裝，參見圖3。

圖3 帶狀鋅陽極安裝示意圖

4.2.3 測(cè)試盒的安裝

PCCP管道的鋼制管件，如排氣閥井、排空閥井、連通設(shè)施、分水口和彎頭，采用棒狀鎂陽極保護(hù)時(shí)，兩條平行PCCP管道采用交替間隔的方式，使棒狀鎂陽極通過測(cè)試盒與管道連接。對(duì)于鋼制排氣閥井、排空閥井、連通設(shè)施，測(cè)試盒安裝在它們的內(nèi)壁，位于與井內(nèi)的踏步垂直的位置。為保證測(cè)試樁與井壁的牢固連接，首先采用M8的膨脹螺釘在井壁上安裝兩條鍍鋅扁鋼作為測(cè)試盒安裝的支架。再采用鍍鋅鋼箍將測(cè)試盒與鍍錫扁鋼支架連接。

每個(gè)測(cè)試盒的測(cè)試板上有25個(gè)接線柱。根據(jù)不同安裝位置測(cè)試探頭埋設(shè)的位置不同，為直觀的表示出測(cè)試探頭的埋設(shè)位置，所有測(cè)試探頭的連接電纜，都根據(jù)測(cè)試探頭和PCCP管道的相應(yīng)位置連接在測(cè)試板上相對(duì)應(yīng)的接線柱上。同時(shí)為保證電纜與接線柱的正確連接，每個(gè)接線柱都應(yīng)有永久性的標(biāo)識(shí)符號(hào)，以保證日常管理的正常運(yùn)行。電纜與接線柱的連接應(yīng)通過鍍錫銅鼻子連接。

4.2.4 測(cè)試探頭的安裝

測(cè)試探頭內(nèi)有3個(gè)測(cè)試探頭，分別為1只長(zhǎng)壽命埋地銅/硫酸銅參比電極和2根預(yù)應(yīng)力鋼絲，與電纜連接密封后埋入混凝土中。

測(cè)試探頭埋設(shè)前在水中浸泡24 h以上，埋設(shè)后應(yīng)再加足夠的水浸泡，以保證測(cè)試探頭周圍土壤足夠潤(rùn)濕。測(cè)試探頭應(yīng)距離管道200 mm埋設(shè)。對(duì)已經(jīng)安裝完畢的PCCP管，可以將探頭的位置偏移一個(gè)角度后再安裝，但盡量靠近PCCP管正下方。

4.2.5 電纜安裝

4.2.5.1 電纜與陽極鋼芯連接

帶狀陽極與陽極電纜連接采用銅壓接管連接。施工前，根據(jù)連接技術(shù)要求，剝出銅芯電纜芯線，除去陽極鋼芯和電纜銅芯表面的銹或氧化皮，然后用專用銅壓接套管套接后（要求保證插入長(zhǎng)度），使用壓鉗壓緊。

然后安裝樹脂澆鑄模具，進(jìn)行接頭處樹脂灌注，充滿后對(duì)灌口密封。

4.2.5.2 電纜與管道鋼片的連接

管道和陽極均按要求安裝好后進(jìn)行陽極電纜與管道預(yù)制鋼片連接。首先對(duì)鋼片表面的浮銹、水跡和其它雜物進(jìn)行全面清理，并露出金屬光澤。然后將陽極電纜剝出的芯線按要求固定，安裝好鋁熱焊接用的模具，采用鋁熱焊劑進(jìn)行連接焊接。

接頭焊完后，檢查焊縫合格隨即采用熱熔膠裹縛，最后對(duì)接頭的凹坑采用混凝土覆蓋。

4.2.5.3 電纜與接線柱的連接

一個(gè)保護(hù)單元內(nèi)的閥井，采用跨接電纜做電連續(xù)性跨接處理連接按要求進(jìn)行連接，接頭采用接線柱安裝板（非金屬）可靠固定。

4.2.5.4 跨接電纜與電纜的連接

跨接電纜須敷設(shè)在凍土層以下，埋深一般在1 m以上。電纜敷設(shè)至溝槽內(nèi)后，先回填約350 mm后的細(xì)砂，并使用混凝土磚覆蓋后，在同土將溝填平，土層厚度≥900 mm。

跨接電纜有“—”型和“Y”型兩種連接方式。

4.3 注意事項(xiàng)

按照施工工藝，先敷設(shè)管道底部的3條鋅帶和T4、T5、T6三個(gè)測(cè)試探頭以及鎂陽極，并將電纜引上固定；在管道回填到上部時(shí)安裝上部的三條鋅帶和測(cè)試探頭T1、T2、T3；最后將電纜全部連入接線盒。

每個(gè)鋁熱焊、電纜壓接頭以及接線柱安裝完成后，必須測(cè)試連接效果，保證連接電阻<0.01Ω。按照設(shè)計(jì)要求對(duì)犧牲陽極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行效果進(jìn)行全面調(diào)試，調(diào)試結(jié)果應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)。

5.結(jié)語

南水北調(diào)中線北京段PCCP管道工程應(yīng)用陰極保護(hù)技術(shù)進(jìn)行防腐，開創(chuàng)了在南水北調(diào)PCCP項(xiàng)目中應(yīng)用陰極保護(hù)技術(shù)的先例。在陰極保護(hù)技術(shù)的實(shí)施過程中，根據(jù)專家的咨詢意見，緊密結(jié)合本工程實(shí)際情況，對(duì)設(shè)計(jì)、施工方案進(jìn)行了優(yōu)化。工程試運(yùn)行期間聯(lián)合測(cè)試組對(duì)管道全線進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)試，由專業(yè)人員對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并編制完成了《PCCP管道陰極保護(hù)驗(yàn)收測(cè)試報(bào)告》。報(bào)告認(rèn)為，測(cè)試數(shù)據(jù)符合NACERP0100-2004《PCCP管陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》保護(hù)準(zhǔn)則的要求，滿足PCCP管腐蝕控制的要求。

陰極保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，將大大提高PCCP管道的使用壽命，可在類似工程中推廣應(yīng)用。