大口徑PCCP管道工程陰極防腐施工

趙小龍

(遼寧省營口水文局，遼寧 營口 115003)

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大口徑PCCP管道工程陰極防腐施工

趙小龍

(遼寧省營口水文局，遼寧 營口 115003)

PCCP管道是一種將鋼管與預(yù)應(yīng)力混凝土管優(yōu)點相結(jié)合的非金屬性優(yōu)質(zhì)符合管材，這種管材在生產(chǎn)過程更加的環(huán)保，并且性能也更加的優(yōu)越，在工程中使用可以進一步提升管理的質(zhì)量，展示出環(huán)保性和技術(shù)性的雙重特點，在管材中的地位非常高。我國最早出現(xiàn)PCCP管材是在20世紀的90年代，作為一種新型的管材，在使用的過程中展示出了良好的性能，不僅造價低、密封性好，并且在防腐性方面取得較大的進展，安裝也更加方便，對于水質(zhì)造成的污染較少，因此我國在進行管道工程中較多的使用這類材料，提升了整體的管理質(zhì)量。文章從大口徑PCCP管道工程出發(fā)，研究使用該種材料在管道工程中的特性，并對陰極防腐工程進行分析。

大口徑PCCP；管道工程；陰極防腐；施工方法

0 引 言

預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管出現(xiàn)至今經(jīng)歷了50a的發(fā)展歷史，該材料最早出現(xiàn)在美國，但是隨著該種材料自身的優(yōu)勢不斷出現(xiàn)，使用范圍不斷的增加，至今已經(jīng)成為全世界使用較為廣泛的材料。PCCP管主要組成是鋼板、鋼絲和混凝土結(jié)構(gòu)，是一種符合板材，在使用的過程中可以采用內(nèi)襯式，也可以采用埋置式，具體的情況需要結(jié)合實際施工的需要。在工作的過程中，嵌埋在管道內(nèi)部的薄鋼板可以具有很強的防滲功能，并且在開口的位置設(shè)置密封圈，這樣在工作的狀態(tài)下，可以起到很好的防滲作用，在管道工程中使用PCCP技術(shù)對管道工程的進步起到非常大的作用。

1 大口徑PCCP管道工程陰極防腐概述

1.1 大口徑PCCP管道

大口徑PCCP管是一種新型的剛性管材，在生產(chǎn)的過程主要是采用高強度的混凝土作為管芯然后周圍纏繞預(yù)應(yīng)力鋼絲，最后通過水利巖漿進行封層，并且使用鋼制承插口，與鋼筋合并在一起進行焊接，這樣就會出現(xiàn)成接口處有凹槽和膠圈的滑動性柔性接頭，形成鋼板、混凝土、水泥材料相互混合的結(jié)構(gòu)，提升了管道使用的質(zhì)量，管道不僅具備原本的功能，在堅固性方面更加具有優(yōu)勢。

PCCP管具有復(fù)合型材料的共性，承受內(nèi)部壓力、接頭的密封性、抗震性、施工便捷性方面得到較大的提升，并且維護方面非常的便捷，目前被運用到大型長間隔的輸水干線中，成為水利工程非常重要的組成部分[1]。而且，在使用的過程中因為材料管理基礎(chǔ)本身較好，管道管理方面也得到一定的提升，故障發(fā)生的頻率明顯的降低，基本不會出現(xiàn)漏水等問題，對于管道施工整體較好。PCCP管道結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 PCCP管道結(jié)構(gòu)

1.2 陰極防腐

管道在地下本身會受到嚴重的腐蝕，而且不同的管道承擔不同的職能，輸送水資源和排放污水的過程中都會遇到不同的腐蝕，作為PCCP材料，在生產(chǎn)的過程中大量的使用鋼材和混凝土結(jié)構(gòu)，因此長期在容易受到腐蝕的環(huán)境中對于管道的傷害是不言而喻的，需要對管道進行防腐處理。而陰極防腐主要是將一些活潑的金屬連接在需要被保護的金屬上，當發(fā)生電化腐蝕的時候，活潑金屬首先產(chǎn)生化學(xué)反映，從而減少需要保護金屬被腐蝕的情況，從而對管道進行抗腐蝕性保護。這種方法在使用中也得到認可，并廣泛的使用到水中鋼樁、海輪外殼的保護中，防止鋼材等金屬物質(zhì)長期受到水中物質(zhì)的腐蝕，影響正常的使用[2-3]。

陰極防腐除了利用活潑金屬之外，還可以使用外加電流，將需要保護的金屬和電源的負極相連，在通電之后金屬的表面就會出現(xiàn)負電荷聚集，從而抑制了金屬失去電子的危險，防止水中的金屬出現(xiàn)較大規(guī)模的變動，從而達到保證金屬本身穩(wěn)定性的目的。這種方法主要適用于防止土壤、海水以及河水金屬設(shè)備被腐蝕的情況[4-6]。在這些區(qū)域活潑金屬的化學(xué)性質(zhì)會受到實際環(huán)境的影響產(chǎn)生一定的變化，造成防腐效果不能達到預(yù)期的效果，而使用電流的方式，可以提升防腐的質(zhì)量和穩(wěn)定性，更好的適應(yīng)管道的管理方法，從而進一步維護管理的質(zhì)量，減少管道內(nèi)的腐蝕，提升管道的安全使用時間。

2 工程概況

南水北調(diào)工程中主要是使用內(nèi)徑4mPCCP管道，其中惠南莊至大寧段PCCP管道工程是北京段總干渠線路最長的大型輸水工程，工程全長56.4km，“內(nèi)徑4m，外徑4.8m，該工程中全部使用單根長5m，單根管重78t，最大埋深達20m，使用2.2萬余根管道鋪設(shè)才完成56.4km工程道路鋪設(shè)，并一路南下，抵達京冀交界的北拒馬河渠首，在向北兩km處的惠南莊泵站經(jīng)過加壓，直接被“推”進深埋在地下的兩排并行的PCCP輸水管道，最終團城湖。使用大口徑PCCP管道，在南水北調(diào)工程中四首次嘗試，在技術(shù)上不斷的進行創(chuàng)新，使得我國管道的建設(shè)取得巨大的進步，南水北調(diào)使用管道被稱做PCCP管，全名為“預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管”，是一種優(yōu)質(zhì)的輸水管材，具有高強度、高壓力、高密封性的“三高”性能。

3 工程進行陰極防腐的必要性

3.1 自然環(huán)境的影響

自然環(huán)境中水對鋼筒的影響是非常明顯的，雖然水對于混凝土結(jié)構(gòu)沒有腐蝕性，但是大口徑PCCP管道還包含了大量的鋼材結(jié)構(gòu)，因此需要針對著這些情況對鋼材進行防腐性保護。而土壤同樣具備腐蝕性，這和其本身的氧化還原電位較高具有較大的關(guān)系，土壤中本身電位就在100-200mA之間，電阻率又低于50/m，因此就出現(xiàn)極化電流較為密集的情況，這些電流可以沿著土壤進入到管道中，對金屬進行氧化還原，破壞PCCP管道穩(wěn)定性，造成管道受到一定的腐蝕。

3.2 現(xiàn)實環(huán)境影響

南水北調(diào)工程北京段在進行設(shè)計施工的過程中，就對管徑、施工進程和河流流速等進行了細致的分析，并且判斷全程土壤電阻頻率較較低，但是還是存在一段工程是在沙漠地區(qū)，在進行施工的過程中會遇到干濕循環(huán)的環(huán)境，造成PCCP管道中的CL離子受到破壞，造成管道整體的腐蝕。北京段本身施工處在丘陵的位置，需要穿過巖石和一些水位較低的位置，雖然在地表土壤對管道的腐蝕性較弱，但是在土層較厚和水位較高的位置上，卻非常容易出現(xiàn)腐蝕的情況，特別是北京段還遇到丘陵和巖石的地形，并且整段難以進行分段的處理，造成施工過程非常的分散，這些都是進行陰極防腐保護設(shè)備必備的條件[7-9]。

3.3 防腐防護取得效果不理想

雖然工程中對管道進行了一定的防護，但是主要采用的防護方式是瀝青涂層，在管道使用初期這種技術(shù)可以取得較好的效果，防止土壤和水中的介質(zhì)對管道的腐蝕，但是瀝青漆膜不可避免的存在針孔、破損和漏涂的情況，直接對防腐的效果造成影響[10]。而將陰極防腐使用到管道中，和瀝青涂層結(jié)合起來，一方面可以減少涂層受到損耗，同時又可以降低陰極保護所需的極化電流，使得表面的結(jié)構(gòu)取得更好的效果，增加管道保護質(zhì)量，提升管道使用壽命。

4 進行大口徑PCCP管道陰極防腐施工方法

4.1 陰極防腐安裝環(huán)境考察

在進行陰極防腐系統(tǒng)安裝的過程中，需要對管道內(nèi)部進行研究，主要對犧牲陽極、管道電連接跨接電纜安裝、測試系統(tǒng)、陰極防腐系統(tǒng)4個部分的內(nèi)容進行調(diào)試，并針對實際管道情況對施工位置進行開挖，按照設(shè)備的同時還需要關(guān)注陽極電纜、均壓系統(tǒng)、測試系統(tǒng)的設(shè)計和安裝，需要整體系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，將系統(tǒng)進行統(tǒng)一的規(guī)劃設(shè)計之后，進行具體的施工。

4.2 陰極防腐系統(tǒng)的安裝

在進行系統(tǒng)安裝的過程中首先需要對管道線進行安裝，這樣可以進一步保證防腐系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)電位分部的均勻性，避免一些雜亂的電流對系統(tǒng)產(chǎn)生影響，保證系統(tǒng)中電位穩(wěn)定性[11]。在接口的位置設(shè)置均壓線，防止接口位置土壤等外部環(huán)境的突然變化產(chǎn)生的電位波動，盡量的保證電位變化在較小的幅度內(nèi)。在進行均壓線與接口、補口的焊接，一定要均勻。

陽極安裝工作也是關(guān)鍵的部分，在進行安裝的過程中需要對陽極電纜的封頭、外觀包裝進行檢查，防止出現(xiàn)損毀的情況，導(dǎo)致陽極失效，失去原本的保護作用。陽極埋設(shè)需要對埋設(shè)部位進行選擇，最好是在管道外側(cè)和管道中間，管道的外側(cè)采用平行于管道的臥式埋設(shè)，距離管道外壁盡量控制在1m之外，并且關(guān)注埋設(shè)的高度，需要和管道外側(cè)和管道中心的高度保持一致，這樣才能保證電流的傳輸不受阻。而管道中間位置陽極需要埋在溝槽的中心線上，盡量放置在另外開挖的凹槽內(nèi)，保證其中具有充足的水資源，和管道情況保持一致[12]。在安裝完成之后需要測試犧牲陽極的開路電位，保證陽極安裝的效果。

4.3 陰極防腐系統(tǒng)調(diào)試

在進行陰極系統(tǒng)安裝之后，需要進行一定的調(diào)試，首先需要將PCCP管道內(nèi)部所有的鋼材結(jié)構(gòu)與可靠電聯(lián)系在一起，保證鋼筒的頂端、預(yù)應(yīng)力鋼筋和承口位置都可電纜進行連接，這樣才能進一步增加檢測工作的準確性。首先在不通電的情況下對PCCP鋼管中的探頭進行測試，對環(huán)境進行觀察，然后系統(tǒng)進行通電，仔細觀察探頭的情況，用數(shù)字萬用表和參比電極測試觀察通電后的電位，判斷效果。然后對散源進行測試，發(fā)現(xiàn)一些零散電流對防腐電極的干擾，對散源進行隔離，維持防腐系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

5 結(jié) 語

綜上所述，進行PCCP管線陰極防腐技術(shù)，在安裝的過程中需要保證施工質(zhì)量和施工工藝，對嚴遵守環(huán)境的需要進行設(shè)計，實際工作中嚴格的按照規(guī)范進行施工，保證每個施工的質(zhì)量，雖然在今后的使用中陰極防腐施工還會遇到新的問題， 因此需要在實踐中解決和總結(jié)。

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1007-7596(2017)03-0064-03

2017-02-20

趙小龍(1980-)，男，遼寧朝陽人，工程師。

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