廢水排海管道防腐措施探討

摘 要:廢水排海管道對于人們的日常生產、生活發揮了巨大重要，但其會隨著時間流逝而遭受到不同程度的侵蝕破壞。防腐問題已經成為了廢水排海管道所面臨的主要問題之一。本文分析了管道受腐蝕的主要原因，論述了當前防腐蝕技術的現狀，并從廢水排海管道的特點出發，提出了一套基于科學發展觀的防腐對策。

關鍵詞:廢水排海管道 防腐 重防腐蝕涂料

中圖分類號:TE988.2文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2012)06(c)-0058-01

廢水排海管道是整個城市廢水管道系統的重要組成部分。在城市廢水排放中，主要是通過埋設地下廢水排海管道的方式實現廢水的排放。近年來，隨著社會經濟總量的持續提高和人民生活水平的不斷改善，廢水排海管道也面臨日益嚴重的問題。由于管道在地下埋設所穿過的地形非常復雜，而且易于受到土壤的腐蝕，人們通常難以察覺管道的損壞情況。此外，維修廢水排海管道所需耗費的資金極其龐大，甚至會超過重新埋設管道的花費。因此，如何針對廢水排海管道做好必要的防腐工作，將廢水管道系統的投資、運行費用降低，是極具經濟意義的事情。

1 管道被腐蝕的影響因素

通常，埋地廢水排海管道之所以受到腐蝕，主要與以下幾方面因素有關:土壤腐蝕、排污介質腐蝕、排污物與管道所產生物理化學反應造成的管道內腐蝕、施工質量的優劣、人為或自然災害破壞等。在正常工作條件下，廢水排海管道受到來自周圍環境的腐蝕主要包括:雜散電流腐蝕、細菌腐蝕、土壤腐蝕。由于土壤是由固、液、氣組成的膠質體，土體之間的空隙均填充有水和空氣，而地下水所含的無機鹽較多，從而導致土壤具有物理化學性質的不均勻性、離子導電性、金屬材質的電化學不穩定性，形成了誘使管道腐蝕化的電化學腐蝕條件，使得土壤對廢水排海管道產生腐蝕作用。

2 管道防腐技術現狀

我國地形多樣，所鋪設的廢水排海管道都必須經過一些土壤條件較為惡劣的地方，因此防腐工作在我國的管道輸送環節中具有非常重要的地位。通常，防腐層的質量對于管道使用壽命具有決定性的作用。對于管道外防腐涂層，國內外主要采用的是煤焦油瓷漆、石油瀝青、聚乙烯膠帶、熔結環氧粉末(FBE)等。煤焦油瓷漆的粘結性能較好，吸水率較低，具有較強的抗植物根莖穿透能力，絕緣性能好，耐各種細菌。但是，煤焦油對環境保護會帶來一定的不良影響，從而限制了其使用范圍。但在我國，它仍然是外防腐層的主要應用材料。石油瀝青防腐技術是我國于20世紀50年代從前蘇聯引進而來，現已成為我國鋪設地下管道所采取的傳統防腐方法。從20世紀70年代初開始，該防腐技術曾大量應用。但長期的使用表明，部分石油瀝青涂層具有耐土壤應力差、支持植物根莖生長、使用溫度范圍有限等缺陷。在國際上，聚乙烯膠粘帶技術主要是從20世紀50年代開始使用。我國是從20世紀60年代開始引進和研制該技術，并于1975年制成JD-403型膠粘帶。該防腐技術比較適用于管件防腐和管道修復，但也存在較為明顯的缺陷，例如:易在搭接處出現粘結失效，從而導致腐蝕介質滲入。在眾多防腐蝕涂料中，FBE具有附著力強、耐磨蝕、抗沖擊、抗陰極剝離等良好性能，目前也廣泛應用于國外管道的防腐處理。但是，它也存在一些缺點，例如不耐尖銳硬物的沖擊碰撞，防水性較差，施工運輸過程中涂層易于被破壞，價格昂貴，現場修補困難等。通常，在碎石土、地下水位較高的地區、石方段應慎用或不用該類防腐涂料。

3 基于科學發展觀的防腐對策

關于管道防腐問題，我們主要切入的思路是通過外防腐、內防腐、犧牲陽極三層保護去考慮。外防腐是采用環氧煤瀝青防腐層，內防腐是通過采用內噴塑而實現。下面我們將重點討論一下犧牲陽極保護法。為了有效的抑制鋼管的腐蝕，僅靠鋼管的外防腐是不夠的，因為管道在運輸、吊裝、沉放施工過程中難免有破損之處，這些破損處將形成陰極點，就會加速腐蝕，造成穿孔，為此除外防腐涂層外，電化學保護也是十分必要的。

3.1 設計參數選擇

鋼管最小保護電位－0.85V(相對飽和CuSO4電極，下同);鋼管最大保護電位－1.30V;鋼管保護年限30年。

3.2 電化學保護方法

電化學保護方法有犧牲陽極法與外加電源法兩種，兩種方法在技術上均能達到預期的保護效果，在經濟上二者又較接近。考慮到施工及今后管理方便起見選用犧牲陽極法保護。

3.3 陽極選擇

用于海洋工程設施，海水中港口設施和海泥中的金屬構筑物的陽極材料有鋁、鋅、銦、鋅、鎘及鋁合金陽極等。其中，AL-Zn-In-Cd陽極具有較高的開路電位和發電量，而且消耗低，壽命長，特別是無腐蝕之憂。

3.4 陽極數量計算

本工程選用A21I-4型，海洋工程設施用犧牲陽極塊。表面積S＝0.628m2。凈重55kg，毛重58kg。

防腐要求鋼管海泥下保護電流密度i＝10mA/m2，放流管及擴散器的的外表面積＝4.31×104m2。

海底鋼管所需總保護電流I:

I=Si=4.31x104x10x10-3=431A

式中:S為鋼管保護面積(Ω·cm);i為鋼管所需保護電流密度(mA/m2);本工程取10mA/m2。

陽極接水電阻Ra的計算:Ra=0.315ρS-0.5=0.315×50×6280-0.5=0.2Ω

式中:ρ為海水電阻率(Ω·cm)，取50Ω·cm;S為陽極表面積(cm2)。

鋼管與犧牲陽極之間的接觸電阻幾乎為零，對于鋼管和陽極之間的回路電阻就相當于犧牲陽極的接水電阻，故單個犧牲陽極的發生電流Ia(A)的計算:Ia=ΔV/R=ΔV/Ra=0.25/0.2=1.25A。

式中:ΔV為犧牲陽極驅動電壓(V)，鋁合金犧牲陽極的驅動電壓取0.25V;Ra為陽極接水電阻(Ω)。

陽極數量N(個)的計算:N=I/Ia=431/1.25=345(塊)，本工程取350塊。

式中:I為總保護電流(A);Ia為每個犧牲陽極的發生電流(A)。

犧牲陽極總凈重W(kg)的計算:W=N×G=350×55=19250kg。

式中:N為犧牲陽極塊數;G為犧牲陽極凈重(kg)。

犧牲陽極的使用壽命T(a):T=W×C/(8760×Im×k)=19250*2600/(8760×0.55×431×0.75)=32。

C為陽極材料的實際電容量(A·h/kg)，取最小值2600;K為安全系數，一般取0.75;Im為結構在保護期間所需平均保護電流量(A)，一般Im＝0.55×I。

3.5 陽極安裝

陽極與管道連接采用焊接法，陽極安裝間距為24m。

4 結語

針對防腐問題已經成為了廢水排海管道所面臨的主要問題之一，本文分析了管道受腐蝕的主要原因，論述了當前防腐蝕技術的現狀，并從廢水排海管道的特點出發，提出了一套基于科學發展觀的防腐對策。文章成果有利于提高市場經濟大環境下廢水處理企業的市場競爭力和可持續發展力。

參考文獻

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