④ 特殊環(huán)境調(diào)查
表1 土壤腐蝕性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果
Tab.1 Comprehensive estimation result of soil corrosivity
測(cè)試項(xiàng)目 | 測(cè)試點(diǎn)數(shù)量 | 測(cè)試值范圍 | SY/T 0087—95評(píng)價(jià)結(jié)果 | DIN 50929評(píng)價(jià)結(jié)果 |
單項(xiàng)評(píng)價(jià) | 綜合評(píng)價(jià)指數(shù)B0 |
土壤類型 | 10 | 重壤土4個(gè)點(diǎn)，中壤土6個(gè)點(diǎn) | — | Z1：-2～0 | -7～-12(腐蝕～強(qiáng)腐蝕) |
土壤電阻彰(Q·m) | 10 | 25～45 | 中 | Z2：-2 |
土壤含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% | 10 | 18～67 | 中～較強(qiáng) | Z3：-1～0 |
pH值 | 10 | 6.5～7.5 | 弱 | Z4：0 |
中性鹽含量/(mol·kg-1) | 10 | 4.23～26.13 | — | Z7：-1～-2 |
硫酸鹽含量/(mol·kg-1) | 10 | 4.67～11.78 | — | Z8：-1～-3 |
土壤總鹽含量/% | 10 | 0.067～0.210 | 中強(qiáng) | — |
地下水情況 | 10 | 2處“有”，6處“干濕交替”，2處“無(wú)” | — | Z9：0～-2 |
還原菌 | 5 | 3處測(cè)試點(diǎn)存在 | — | — |
氧化還原電位/mV | 10 | -105～165 | 較高～強(qiáng) | — |
腐蝕電流密度/(μA·cm-2) | 10 | 0.98～45.20 | 50%為中～強(qiáng)腐蝕 | — |
管道自然電位(相對(duì)銅-飽和硫酸銅參比電極)/V | 19 | -0.55～-0.72 | 強(qiáng) | — | ? |
注：B0=Z1+Z2+Z3+Z4+Z5+Z6+Z7+Z8+Z9，本次檢測(cè)中未測(cè)試Z5(酸堿度)和Z6(硫化物)2項(xiàng)指標(biāo)。 |
? ??對(duì)管道沿線共測(cè)試10處直流與交流雜散電流干擾的大小，測(cè)試結(jié)果表明直流雜散電流干擾程度范圍為2.5～4.5 mV/m，交流雜散電流干擾程度范圍為4～11 V，屬于雜散電流影響程度中等[1]。
⑤ 管道修復(fù)、修理及更換
按照防腐層探測(cè)檢漏儀檢測(cè)結(jié)果，對(duì)防腐層缺陷部位開(kāi)挖復(fù)核。對(duì)于外防腐層有缺陷的管段，剝離原有瀝青防腐層，并采用動(dòng)力工具除銹至St3級(jí)，然后采用RD-6型冷纏膠帶防腐(膠帶厚度為1.15 mm)，進(jìn)行8000 V電火花檢測(cè)。
腐蝕坑深小于20%壁厚的管段，采用補(bǔ)焊的手段增加管道強(qiáng)度，再采用RD-6型冷纏膠帶重新防腐。
腐蝕坑深大于等于20%壁厚的管段，更換成PE管。本次共更換42臺(tái)調(diào)壓箱之前的DN 25 mm管道約350 m，更換部分腐蝕嚴(yán)重的DN 100 mm管道約20 m。更換為PE管后將減少陰極保護(hù)中絕緣法蘭的數(shù)量，減小陰極保護(hù)電流并使腐蝕控制系統(tǒng)更加安全可靠。
?本次檢測(cè)過(guò)程中，管道一般的腐蝕坑深為0.2～0.8 mm部分DN 25 mm管道(新管壁厚為3.5 mm)壁厚只剩余1 mm左右，局部腐蝕速率約0.3 mm/a。
⑥ 陰極保護(hù)饋電試驗(yàn)
將該小區(qū)分為東、西、北3區(qū)，在管道閥門處安裝絕緣法蘭，分別進(jìn)行饋電試驗(yàn)，采用APM-1型智能測(cè)試儀測(cè)試保護(hù)電位，消除測(cè)試過(guò)程中由于土壤存在電壓降導(dǎo)致的誤差[4]。陰極保護(hù)饋電試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2.測(cè)試結(jié)果表明本小區(qū)防腐層絕緣電阻為50～300 Ω·m2，理論上對(duì)應(yīng)陰極保護(hù)電流密度為1～10 mA/m2[5、6]，實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果表明保護(hù)電流密度為5～10 mA/m2，與理論值基本符合。
表2 陰極保護(hù)饋電試驗(yàn)結(jié)果
Tab.2 Feeding test result for cathodic protection
區(qū)域 | 東區(qū) | 西區(qū) | 北區(qū) |
管道表面積/m2 | 450 | 400 | 150 |
防腐層絕緣電阻/(Ω·m2) | 50～100 | 68～300 | 50～140 |
試驗(yàn)輸出電壓/V | 25 | 14 | 10 |
試驗(yàn)輸出電流/A | 3.5 | 1.8 | 1.2 |
饋電試驗(yàn)電流密度/(mA·m-2) | 7.8 | 4.5 | 7.5 |
保護(hù)電位(CSE)/V | -O.95～-1.05 | -1.01～-1.07 | -0.98～-1.04 |
⑦ 陰極保護(hù)設(shè)計(jì)與測(cè)試
a. 電流密度。根據(jù)絕緣電阻和饋電試驗(yàn)結(jié)果，陰極保護(hù)電流密度應(yīng)選擇5～10 mA/m2，不同區(qū)域選擇不同的電流密度。
b. 陽(yáng)極規(guī)格與設(shè)計(jì)壽命。土壤電阻率范圍為25～40 Ω·m，采用單支質(zhì)量為8 kg和11 kg的鎂合金陽(yáng)極，設(shè)計(jì)壽命為20年。
??? c. 測(cè)試樁。在合適的地點(diǎn)設(shè)置測(cè)試樁，以測(cè)量陽(yáng)極的性能參數(shù)和保護(hù)電位。在測(cè)試樁處埋設(shè)長(zhǎng)效硫酸銅參比電極和同管道材質(zhì)的測(cè)試片。
??? d. 陰極保護(hù)系統(tǒng)參數(shù)的確定。根據(jù)以上的測(cè)試結(jié)果，陰極保護(hù)系統(tǒng)參數(shù)見(jiàn)表3。
??? e. 陽(yáng)極性能參數(shù)測(cè)試。陽(yáng)極性能參數(shù)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。測(cè)試中對(duì)比2002年、2004年和2006年3次測(cè)試結(jié)果，各項(xiàng)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，陰極保護(hù)參數(shù)符合規(guī)范要求。
表3 陰極保護(hù)系統(tǒng)參數(shù)
Tab.3 Parameters of cathodic protection system
區(qū)域 | 東區(qū) | 西區(qū) | 北區(qū) |
饋電試驗(yàn)電流/A | 3.5 | 1.8 | 1.2 |
饋電試驗(yàn)電流密度/(mA·m-2) | 7.8 | 4.5 | 7.5 |
土壤電阻彰(Q·m) | 40 | 35 | 25 |
陽(yáng)極數(shù)量/支 | 99 | 55 | 25 |
單支陽(yáng)極規(guī)格/kg | 8 | 8 | 11 |
測(cè)試樁數(shù)量/支 | 3 | 1 | 1 |
表4 陽(yáng)極性能參數(shù)測(cè)試結(jié)果
Tab.4 Test result of anode performance parameters
區(qū)域 | 東區(qū) | 西區(qū) | 北區(qū) |
陽(yáng)極組規(guī)格 | 3×8 kg | 3×8 kg | 3×11 kg |
測(cè)試時(shí)間 | 2002年11月 | 2004年8月 | 2006年4月 | 2002年11月 | 2004年8月 | 2006年4月 | 2002年11月 | 2004年8月 | 2006年4月 |
保護(hù)電位(CSE)/V | -1.25 | -1.18 | -1.15 | -1.27 | -1.22 | -1.20 | -1.26 | -1.20 | -1.20 |
陽(yáng)極開(kāi)路電位(CSE)/V | -1.61 | -1.62 | -1.61 | -1.59 | -1.60 | -1.61 | -1.60 | -1.59 | -1.60 |
陽(yáng)極組輸出電流/mA | 110 | 100 | 105 | 105 | 98 | 95 | 120 | 110 | 120 |
測(cè)試片自然電位(CSE)/V | -0.67 | -0.70 | -0.68 | -0.64 | -0.62 | -0.61 | -0.57 | -0.60 | -0.62 |
3 結(jié)論
??? ① 該小區(qū)中壓在役管網(wǎng)改造是成功的。經(jīng)過(guò)對(duì)中壓在役管網(wǎng)的修復(fù)、修理及更換，部分腐蝕嚴(yán)重的管道得到更換，陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)與施工符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，預(yù)計(jì)該系統(tǒng)壽命大于25年。
??? ② 保護(hù)電流密度與防腐層的選擇、施工質(zhì)量有密切關(guān)系。在新管道建設(shè)時(shí)，一定要嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)每一環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量控制。防腐層施工質(zhì)量直接影響管道腐蝕速度與陰極保護(hù)電流密度。
??? ③ 對(duì)于部分防腐層施工質(zhì)量非常差的埋地燃?xì)怃撡|(zhì)管網(wǎng)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充增加陰極保護(hù)措施。陰極保護(hù)方案的選擇必須依靠實(shí)際的檢測(cè)結(jié)果確定，應(yīng)采用多種測(cè)試方法以確定陰極保護(hù)電流密度的大小，避免因陰極保護(hù)電流密度選擇不當(dāng)而導(dǎo)致陰極保護(hù)系統(tǒng)失效。
??? ④ 對(duì)于壁厚為3.5 mm的中壓鋼質(zhì)在役燃?xì)夤芫W(wǎng)，建議逐步更換為PE管，以減少腐蝕穿孔的風(fēng)險(xiǎn)。
??? ⑤ 本項(xiàng)目的改造技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)可運(yùn)用于在役燃?xì)獾蛪?、中壓、高壓鋼質(zhì)管網(wǎng)腐蝕防護(hù)項(xiàng)目。
參考文獻(xiàn)：
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