湯峪水電站壓力鋼管銹蝕成因及防腐措施探析

包 濤

(陜西省石頭河水庫(kù)灌溉管理局，陜西 眉縣 722300)

湯峪水電站壓力鋼管銹蝕成因及防腐措施探析

包 濤

(陜西省石頭河水庫(kù)灌溉管理局，陜西 眉縣 722300)

湯峪水電站位于眉縣境內(nèi)，屬渠道引水式電站。電站由一根主管通過(guò)兩個(gè)“卜”岔管之后分別向三臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組供水發(fā)電。壓力鋼管是水電站重要的金屬結(jié)構(gòu)質(zhì)之一，鋼管的銹蝕直接影響電站的安全運(yùn)行。壓力鋼管投運(yùn)至今，一直未進(jìn)行防腐處理，管壁嚴(yán)重銹蝕威脅電站安全運(yùn)行。經(jīng)過(guò)多種方案綜合比較分析，提出 “補(bǔ)強(qiáng)+噴涂”的防腐措施，不但有效解決了鋼管銹蝕問(wèn)題，而且操作簡(jiǎn)單、安全可靠。

湯峪水電站；壓力鋼管；成因分析；防腐措施

壓力鋼管是水電站重要的金屬結(jié)構(gòu)質(zhì)之一，鋼管的銹蝕直接影響電站的安全運(yùn)行。科學(xué)處理管道防腐，不僅不能夠延長(zhǎng)管道使用年限，提高運(yùn)行的安全可靠性，而且有助于電站效益的更好發(fā)揮。

1 概述

1.1 電站概況

湯峪水電站位于眉縣境內(nèi)，地處石頭河?xùn)|干渠湯峪河渡槽進(jìn)口左岸階地上，是石頭河水庫(kù)管理局1993年利用向西安市供水工程而修建的一座渠道引水式電站。屬小(1)型四等工程，電站水工建筑物屬4級(jí)。電站設(shè)計(jì)水頭71.60 m，電站總裝機(jī)3×1 000 kw，設(shè)計(jì)引用流量3×1.9 m3/s，設(shè)計(jì)年發(fā)電量1 900萬(wàn) kw·h，年利用水時(shí)數(shù)為6 330 h。水電站主要由前池、壓力管道、生產(chǎn)廠房和變電所等部分組成。

1.2 壓力管道現(xiàn)狀

湯峪水電站采用單管聯(lián)合供水方式運(yùn)行，即由一根主管通過(guò)兩個(gè)“卜”岔管之后分別向三臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組供水發(fā)電。電站壓力管道采用地埋式鋪設(shè)方式，管道全長(zhǎng)550 m，其中壓力鋼管120 m。壓力鋼管主管直徑φ1.6 m，3條支管管徑均為φ0.8 m，主管壁厚均為 12 mm，支管壁厚10 mm，材質(zhì)均為Q235。電站建成后一直沒(méi)有再進(jìn)行過(guò)防腐處理，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察和測(cè)量數(shù)據(jù)分析，鋼管段內(nèi)壁大面積被銹蝕，個(gè)別部位坑蝕深度達(dá)到2～3 mm，銹蝕程度較為嚴(yán)重，直接影響電站的安全運(yùn)行。

2 壓力管道銹蝕成因及處理方法分析

2.1 銹蝕成因分析

湯峪水站是石頭河水庫(kù)利用西安市供水工程落差而修建的渠道式電站，承擔(dān)著城市供水的重要任務(wù)。發(fā)電用水水質(zhì)泥沙含量及其他雜質(zhì)較少，水質(zhì)干凈。按照銹蝕發(fā)生的過(guò)程和管道使用環(huán)境，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘查以及現(xiàn)場(chǎng)溫度和濕度等綜合分析，造成電站管道銹蝕的主要因素：

(1)由于受電站運(yùn)行期間水的腐蝕、化學(xué)介質(zhì)和停運(yùn)行期間管道后的大氣腐蝕。

(2)受當(dāng)時(shí)客觀條件的限制，鋼管防腐工藝及材料較差，加之電站建成后一直沒(méi)有進(jìn)行過(guò)防腐處理所致。

2.2 銹蝕處理方法比選

由于該電站承擔(dān)西安等城市供水任務(wù)，在管道銹蝕防腐措施方面，不僅要考慮防腐材料的耐腐蝕性能，又要減少對(duì)水質(zhì)造成污染。由于鋼管銹蝕嚴(yán)重，表面坑洼不平，無(wú)法達(dá)到徹底除銹，除銹不干凈表面涂料后會(huì)再次起泡返銹，單一的表面噴涂施工不能從根本上解決銹蝕問(wèn)題。只有通過(guò)對(duì)坑蝕深度較為嚴(yán)重部位進(jìn)行焊接補(bǔ)強(qiáng)，才能徹底解決鋼管內(nèi)壁銹蝕?？紤]保持鋼管原有強(qiáng)度和今后運(yùn)行中的銹蝕，經(jīng)過(guò)研究提出了“補(bǔ)強(qiáng)+噴涂”的防腐措施。即對(duì)于坑蝕深度較為嚴(yán)重的部位采用鋼板補(bǔ)強(qiáng)措施進(jìn)行處理。即采用材質(zhì)16 MnR、壁厚8 mm的鋼板，按照原管道曲面加工成瓦片型，通過(guò)梅花形焊孔貼焊在原鋼管內(nèi)壁。再采用飲用水專用涂料進(jìn)行空氣噴涂法對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行重新防腐。

3 防腐工藝措施及流程

由于湯峪電站鋼管布置方式為一條主管通過(guò)兩個(gè)“卜”岔管接3條支管，主管直徑φ1.6 m，3條支管管徑均為φ0.8 m。施工之前，組織人員對(duì)電站壓力管道平直段的4#鎮(zhèn)墩進(jìn)人孔蓋板，拆除三臺(tái)機(jī)組管道進(jìn)水閥門，以便于鋼管的檢修維護(hù)和確保施工人員安全。同時(shí)，按照議定方按照方案和飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求，選備滲透性強(qiáng)、耐腐蝕、耐沖刷和耐水性較好的飲用水專用涂料和補(bǔ)強(qiáng)鋼板。

3.1 銹蝕面層清理

鋼管內(nèi)壁除銹采用干式噴砂除銹、配合人工打磨進(jìn)行表面清理。在噴射清理之前，采用手工和砂輪機(jī)等動(dòng)力工具對(duì)銹蝕坑和氣泡部位進(jìn)行打磨處理，并對(duì)管道內(nèi)壁的氧化皮、鐵銹等附著物進(jìn)行清理。清理結(jié)束后，以清潔、干燥的壓縮空氣為動(dòng)力，對(duì)選用粒度 0.5～1.5 mm的堅(jiān)硬石英砂混合料磨料，采用噴沙除銹機(jī)按《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》相關(guān)要求對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行除銹作業(yè)，并對(duì)噴料進(jìn)行回收利用。

3.2 鋼管補(bǔ)強(qiáng)

針對(duì)管道內(nèi)壁嚴(yán)重銹蝕部位，采用材質(zhì)16 MnR、壁厚8 mm的鋼板，按照管道內(nèi)壁弧度和尺寸建工補(bǔ)強(qiáng)瓦片，并在瓦片上布設(shè)梅花形焊接孔。對(duì)加工好的補(bǔ)強(qiáng)瓦片進(jìn)行除銹清理，確保瓦片表面無(wú)油脂、污垢、氧化皮、鐵銹等附著物后，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊進(jìn)行焊接安裝。

3.3 涂料層施工

涂料層采取氣噴和人工涂刷相結(jié)合的方式進(jìn)行。表層清理和補(bǔ)強(qiáng)施工結(jié)束后，在濕度等條件滿足的前提下，根據(jù)管道結(jié)構(gòu)形狀對(duì)支管焊縫和邊角部位采用人工刷涂方法進(jìn)行局部處理，其余部位應(yīng)選用空氣噴涂。

3.4 施工工藝難點(diǎn)分析

(1)材料：選購(gòu)飲用水專用管道防腐涂料，待表層清理后結(jié)束后，應(yīng)在最短的時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行噴涂施工。按涂料廠家的說(shuō)明書(shū)規(guī)定配制涂料的使用時(shí)間、厚度等。

(2)安全：為了防止噴涂施工過(guò)程中對(duì)人員及鄰近設(shè)備造成傷害或污染，施工前對(duì)鄰近設(shè)備采取必要的遮護(hù)措施，并在管道進(jìn)人孔位置加裝通風(fēng)設(shè)備，施工人員必須穿戴防護(hù)用具。

(3)噴涂：噴涂前如發(fā)現(xiàn)經(jīng)表面處理后的管道表面被污染或返銹，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行重新處理。噴涂過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)濕膜外觀檢查，以防出現(xiàn)漏涂、流掛或不均勻等現(xiàn)象，并確保噴涂厚度符合要求。

(4)補(bǔ)強(qiáng)焊接:鋼管補(bǔ)強(qiáng)焊接時(shí)，應(yīng)校測(cè)補(bǔ)焊位置和弧度，在定位焊接后應(yīng)盡快進(jìn)行環(huán)縫焊接，焊縫應(yīng)連續(xù)連續(xù)完成，并進(jìn)行外部檢查和內(nèi)部探傷，確保焊縫符合規(guī)范要求。

4 結(jié)語(yǔ)

湯峪水電站于2015年通過(guò)上述方案對(duì)壓力鋼管進(jìn)行了防腐處理，經(jīng)過(guò)近兩年的運(yùn)行觀測(cè)，管道運(yùn)行狀況良好。尤其是鋼管補(bǔ)強(qiáng)焊接和噴涂防腐，不僅工藝簡(jiǎn)單、施工快、質(zhì)量容易控制，而且節(jié)約了成本、提高了運(yùn)行的安全可靠性，同時(shí)為電站今后的設(shè)備改造和檢修維護(hù)積累了經(jīng)驗(yàn)。

2017-03-14

包濤(1978-)，男，陜西眉縣人，助理工程師，主要從事水利水電施工工作。

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