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應力混凝土管優點相結合的非金屬性優質符合管材，這種管材在生產過程更加的環保，并且性能也更加的優越，在工程中使用可以進一步提升管理的質量，展示出環保性和技術性的雙重特點，在管材中的地位非常高。我國最早出現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量。文章從大口徑PCCP管道工程出發，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

預應力鋼筒混凝土管出現至今經歷了50a的發展歷史，該材料最早出現在美國，但是隨著該種材料自身的優勢不斷出現，使用范圍不斷的增加，至今已經成為全世界使用較為廣泛的材料。PCCP管主要組成是鋼板、鋼絲和混凝土結構，是一種符合板材，在使用的過程中可以采用內襯式，也可以采用埋置式，具體的情況需要結合實際施工的需要。在工作的過程中，嵌埋在管道內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置密封圈，這樣在工作的狀態下，可以起到很好的防滲作用，在管道工程中使用PCCP技術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應力鋼絲，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構，提升了管道使用的質量，管道不僅具備原本的功能，在堅固性方面更加具有優勢。

PCCP管具有復合型材料的共性，承受內部壓力、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本身較好，管道管理方面也得到一定的提升，故障發生的頻率明顯的降低，基本不會出現漏水等問題，對于管道施工整體較好。PCCP管道結構見圖1。

圖1 PCCP管道結構

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，在生產的過程中大量的使用鋼材和混凝土結構，因此長期在容易受到腐蝕的環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，當發生電化腐蝕的時候，活潑金屬首先產生化學反映，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長期受到水中物質的腐蝕，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較大規模的變動，從而達到保證金屬本身穩定性的目的。這種方法主要適用于防止土壤、海水以及河水金屬設備被腐蝕的情況[4-6]。在這些區域活潑金屬的化學性質會受到實際環境的影響產生一定的變化，造成防腐效果不能達到預期的效果，而使用電流的方式，可以提升防腐的質量和穩定性，更好的適應管道的管理方法，從而進一步維護管理的質量，減少管道內的腐蝕，提升管道的安全使用時間。

2 工程概況

南水北調工程中主要是使用內徑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才完成56.4km工程道路鋪設，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，在南水北調工程中四首次嘗試，在技術上不斷的進行創新，使得我國管道的建設取得巨大的進步，南水北調使用管道被稱做PCCP管，全名為“預應力鋼筒混凝土管”，是一種優質的輸水管材，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 自然環境的影響

自然環境中水對鋼筒的影響是非常明顯的，雖然水對于混凝土結構沒有腐蝕性，但是大口徑PCCP管道還包含了大量的鋼材結構，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管道穩定性，造成管道受到一定的腐蝕。

3.2 現實環境影響

南水北調工程北京段在進行設計施工的過程中，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，在進行施工的過程中會遇到干濕循環的環境，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可以取得較好的效果，防止土壤和水中的介質對管道的腐蝕，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，使得表面的結構取得更好的效果，增加管道保護質量，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 陰極防腐安裝環境考察

在進行陰極防腐系統安裝的過程中，需要對管道內部進行研究，主要對犧牲陽極、管道電連接跨接電纜安裝、測試系統、陰極防腐系統4個部分的內容進行調試，并針對實際管道情況對施工位置進行開挖，按照設備的同時還需要關注陽極電纜、均壓系統、測試系統的設計和安裝，需要整體系統的協調，將系統進行統一的規劃設計之后，進行具體的施工。

4.2 陰極防腐系統的安裝

在進行系統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網絡電位分部的均勻性，避免一些雜亂的電流對系統產生影響，保證系統中電位穩定性[11]。在接口的位置設置均壓線，防止接口位置土壤等外部環境的突然變化產生的電位波動，盡量的保證電位變化在較小的幅度內。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，防止出現損毀的情況，導致陽極失效，失去原本的保護作用。陽極埋設需要對埋設部位進行選擇，最好是在管道外側和管道中間，管道的外側采用平行于管道的臥式埋設，距離管道外壁盡量控制在1m之外，并且關注埋設的高度，需要和管道外側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，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 陰極防腐系統調試

在進行陰極系統安裝之后，需要進行一定的調試，首先需要將PCCP管道內部所有的鋼材結構與可靠電聯系在一起，保證鋼筒的頂端、預應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，對環境進行觀察，然后系統進行通電，仔細觀察探頭的情況，用數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，發現一些零散電流對防腐電極的干擾，對散源進行隔離，維持防腐系統的穩定性。

5 結 語

綜上所述，進行PCCP管線陰極防腐技術，在安裝的過程中需要保證施工質量和施工工藝，對嚴遵守環境的需要進行設計，實際工作中嚴格的按照規范進行施工，保證每個施工的質量，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。

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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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