2012年度阴极保护工程施工组织设计

深圳市燃气集团燃气管道2012年度阴极保护整改工程福田区（香梅路-华富路）罗湖区（皇岗路-洪湖西路）施工组织设计编制单位：北京中腐防蚀工程技术有限公司编 制：审 核：日 期：2012年4月1日目 录1 设计依据22 工程概述23 施工安排54 施工方案64.1现场施工流程图.6 4.2绝缘接头的安装.64.3牺牲阳极施工工艺.7 4.3.1阳极包组装7 4.3.2阳极与电缆电连接7 4.3.3阳极床开挖7 4.3.4牺牲阳极的埋设7 4.3.5 阳极与管道连接形式.8 4.3.6阳极床浇水.8 4.3.7阳极床回填8 4.3.8 阴极保护测试内容及指标.84.4测试桩安装工艺.104.5电位测试12 4.6阴极保护系统的运行和管理.135质量保证体系.146创优保证措施.157文明安全施工措施168 HSE（健康、安全、环保）管理169资料收集整理.1710管理技术人员.181 设计依据城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程 CJJ 95-2003镁合金牺牲阳极 GB/T 17731-2004埋地钢质管道腐蚀防护工程检验 GB/T 19285-2003阴极保护管道的电绝缘标准 SY/T 00862003钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范 SY 00071999埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范 SY/T 001997埋地钢质管道阴极保护参数测试方法 SY/T 002397长输管道阴极保护工程施工及验收规范 SYJ 400690城镇燃气输配工程施工及验收规范 CJJ 33892 工程概述2012年度管线阴极保护整改工程划分为两个区域，分别为：罗湖区(香梅路-华富路)、罗湖区（皇岗路-洪湖西路）；其中罗湖区(香梅路-华富路)保护区域为30公里、罗湖区（皇岗路-洪湖西路）保护区域为40公里，管道基本于19952004年建设完成，运营时间211年；管道外防腐涂层采用加强级胶带防腐；管径分别为89、 108 、159、219、273、325几种规格，埋深约0.51.5米。管线附近地表和地下构筑物比较复杂。整改位置结合天然气转换以及供气生产的安排选定。本次工程的主要工作内容是根据管段的不同情况，确定整改方案，然后组织施工。在综合分析了管道沿线的土壤腐蚀性总体波动较大，但局部分布相对均匀，考虑到随着深圳向大型城市发展，地下构筑物越来越密集，既要实现对管道的有效保护又必须考虑对其他设施不产生干扰，利于方便运行管理等诸多因素之后，确定采用牺牲阳极法，一是对管道实施有效的保护，二是直接作为排流阳极，排除可能的杂散电流干扰。在不同的技术条件下，阴极保护的具体实施方案需作出一定的调整。（1） 对于没有阳极的管道，实施阴极保护的流程为：现场勘察确定相关参数工艺设计确定材料和系统组成绝缘接头安装牺牲阳极安装调试测试桩安装系统调试验收（2） 对于有阳极没达到保护要求的管道，实施阴极保护的流程为：现场初勘绝缘接头安装测试勘察确定相关参数工艺设计确定材料和系统组成牺牲阳极补充更新、安装调试测试桩安装系统调试验收（3） 对于独立的瓶组供气小区管道，实施阴极保护的流程为：现场勘察确定相关参数工艺设计确定材料和系统组成与入户管电绝缘牺牲阳极安装调试测试桩安装系统调试验收表2.1不同管道条件技术方案对比不同管道条件阴极保护的流程（1）长直管无阳极现场勘察确定相关参数工艺设计确定材料和系统组成绝缘接头安装牺牲阳极安装调试测试桩安装系统调试验收（2）长直管有阳极现场初勘绝缘接头安装测试勘察确定相关参数工艺设计确定材料和系统组成牺牲阳极补充更新、安装调试测试桩安装系统调试验收（3）有分支无阳极同（1） 若主干管与分支管环境条件或管质条件差异较大，则在其间安装绝缘接头（4）有分支有阳极同（2） 若主干管与分支管环境条件或管质条件差异较大，则在其间安装绝缘接头（5）独立庭院无阳极现场勘察确定相关参数工艺设计确定材料和系统组成与入户管电绝缘牺牲阳极安装调试测试桩安装系统调试验收（6）独立庭院有阳极现场初勘与入户管电绝缘测试勘察确定相关参数工艺设计确定材料和系统组成牺牲阳极补充更新、安装调试测试桩安装系统调试验收在完成系统的绝缘之后，为了优化阴极保护实施方案，须对土壤介质因素、环境因素、管道涂层因素等三个方面进行详细勘察研究。1、土壤介质因素：该项主要包括土壤电阻率、土壤氧化还原电位、土壤含水量、土壤含盐量、土壤酸碱度、土质情况。根据现场工程实际情况或参照以往工作积累的有关数据，判定该段管网的土壤环境腐蚀性；计算确定牺牲阳极阴极保护的阳极需求量和选择阳极种类规格等。2、环境因素：该项内容主要是指大地杂散电流情况。由于沿线各种供用电设施特别是直流设施的漏电，造成了杂散电流的存在。杂散电流可能造成埋地金属管道的局部电解腐蚀穿孔，危害极其严重。因此，在进行阴极保护设计和实施时，必须对杂散电流加以重视，并根据具体情况采集合理的措施排除杂散电流的干扰破坏。方案确定之前要准确采集描述环境杂散电流影响程度的相关数据，分项判定杂散电流的干扰影响。杂散电流的详细情况待工程目标确定后应进行现场测试，分析目标项目的杂散电流危害程度，针对性的采取排流措施。目前均按影响程度一般考虑，阴极保护设计时考虑一定数量的排流阳极。3、管线涂层情况管道的土壤腐蚀，属于电化学腐蚀的范畴。管道涂层质量的好坏，即其电绝缘能力的强弱，直接影响阴极保护的设计参数和阴极保护的运行效果，并会间接地影响到邻近其它埋地管道的运行。因此，该项内容是阴极保护设计的重要参考因素。在役管道防腐层防腐等级的检测和判定可参照有关行业技术标准，采用变频选频法分段测量管道防腐层面电阻率；采用RD-400进行管道防腐层地面检测和采集计算管道防腐层绝缘电阻的特征参数；这些测试试验工作均是判定防腐层质量等级，确定阴极保护保护电流大小的前提条件。4、调研数量及要求一般情况下，土壤电阻率、杂散电流每100米调研1处，土样（土壤含水量、土壤含盐量、ph值）、管线钢自腐蚀电位、氧化还原电位根据现场地理环境变化代表性的选择，无特别要求具备条件时每1000米1处，这些数据可作为业主腐蚀控制信息管理的内容，纳入已建或待建的腐蚀控制信息系统管理的数据库。具体数量可根据工程规模调整，但调研数据及其分布应能基本反映管线沿线土壤腐蚀状况。5、确定实施方案综合分析以上数据，优化设计阴极保护实施方案。3 施工安排本阴极保护工程主要工作量为绝缘接头的安装、牺牲阳极制作安装、测试装置制作安装。根据管线运营和天然气转换进度计划，拟定阴极保护工程施工工序进度表。阴极保护施工过程中要加强和有关单位的联系，确保通讯联系畅通。若遇到管线与其它工艺管线交叉或间距较小，应及时与有关方面协调，采取绝缘隔离或其他措施，防止互相干扰影响。本工程施工流程图如下：现场调研制定阴极保护方案材料准备竣工验收数据分析设计图审查现场施工本工程计划工期约180天（不含燃气集团办理开挖手续时间）。绝缘接头设计安装34个，由宝安公司具体安排办理开挖手续并施工；阳极组初步设计200组（具体方案要等绝缘接头安装完毕，测试、调试后确定），开挖手续办完后，可在三周内完成。各工序具体时间安排如下表：表3.1各工序时间安排工 序计划时间现场调研设计分析、施工图设计材料准备约3周现场施工约16周调试约4周验收约2周合计：约25周时间约和180天4施工方案41现场施工流程图42绝缘接头的安装须先停止输气运行，将管内燃气置换出来，然后才可实施焊接安装。安装前，应对其外观及绝缘电阻进行检验。绝缘接头与管道对接焊接，不得改变其长度等几何尺寸。焊接时，绝缘接头须作降温措施，对接焊接与焊机接地为同侧。将管道与绝缘接头的金属裸露部分打磨至St3级，及时补涂与管道相同的防腐涂料、防腐等级与管道防腐等级相同 ，并按相同的规范要求进行防腐涂层质量验收。43牺牲阳极施工工艺4.3.1阳极包组装袋装阳极由天然棉纤维袋、填充料和牺牲阳极组成。单支阳极预留电缆长度：1条共3米棉布袋尺寸：3501200填充料成分：硫酸镁、石膏粉、膨润土4.3.2阳极与电缆电连接阳极与电缆之间的联接采用铝热焊。在焊接点上涂覆环氧涂料，加缠牛皮纸和绝缘胶带保护。必须保证焊接牢固并且绝缘性能良好，如果发现电性连接不好或断线的阳极，则不能在施工中使用。在施工过程中严禁用力提拉电缆线，防止电缆接头折断。4.3.3 阳极床开挖放坡系数根据地质状况选取。在土方开挖完成后，检查确认管线附近没有泄漏的可燃气体，施工人员进入工作坑，应注意通风，防止缺氧。4.3.4 牺牲阳极的埋设牺牲阳极的埋设位置，与管道外壁距离为0.51.5米左右。阳极之间相距0.53米。阳极埋设均匀分布在管线各一侧或两侧。4.3.5 阳极与管道连接形式 阳极电缆与管道的焊接采用铝热焊法，应使用双焊点焊法。焊点处及时补涂与管道相同的防腐涂料、防腐等级与管道防腐等级相同 ，并按相同的规范要求进行防腐涂层质量验收。4.3.6 阳极床浇水阳极包放入阳极坑后，必须对坑内浇水、坑内水位必须完全浸没阳极填料包，以便彻底浸没填料包。4.3.7阳极床回填阳极床回填前，作隐蔽验收记录。回填时严禁向阳极坑内回填砂石、水泥块、塑料等杂物。应回填电阻率低的细土，并应防止后续施工中碰断电缆。4.3.8 阴极保护测试内容及指标 管道电位，即管道对地电位。 自然电位，即金属电极对地电位。 开路电位，镁合金牺牲阳极开路电位应负于15V。 阳极、阳极组输出电流。 阳极工作电位，评定牺牲阳极保护项目的实施质量。说 明： （1） 牺牲阳极长约1.0米，直径为350mm，每支阳极坑为1.5米(长)0.5米（底宽）1.0米（深）。阳极组埋设时阳极坑（同侧时）为2.5米(长)0.5米（底宽）1.0米（深），测试桩埋设在管道上方；（2） 放坡系数根据地质状况选取；（3） 阳极安装每组为2支，埋设时结合现场情况位置可略微调整；（4） 电缆与管道的焊接采用铝热焊法，使用双焊点焊法。补口要求与管道防腐涂层相匹配。（5） 牺牲阳极的埋设位置，与管道外壁距离为0.5米1.5米左右。阳极之间相距0.53米，与其它市政管道最小距离为0.5米。阳极可埋设在管道的侧方或侧下方。（6） 牺牲阳极埋设时，应充分浇水润湿，并填细土44测试桩安装工艺测试桩安装测试桩是从埋地管道上引出的,用于测量管道阴极保护参数的永久测试装置。安装时将测试桩横担压在铸铁阀井下，铸铁阀井盖与地面相平。测试桩内短接紫铜片的固定采用銅质蝶形螺母，可用手旋紧或放松。测试井内回填细土，便于测试时插入饱和硫酸铜参比电极。测试桩底部悬空，回填土距离测试桩底部5cm。 且所有接缝处都有防水密封胶圈。测试桩压盖螺母为圆形特制螺母。测试桩的典型结构及导线连接见下图：井盖桩横担测试桩铸铁阀井砖混阀井牺牲阳极1管道牺牲阳极2参比钢片或参比电极地表图4 测试桩安装示意图 接阳极1中心固定孔接阳极2接参比铜片接管道紫铜片紫铜片 图5 测试桩接线示意图测试桩内共有4个接线柱，其中2个各与1支阳极连接，1个与管道连接，工作时将2个阳极接线柱通过阳极紫铜片短接，构成阳极组，将管道接线柱通过管道紫铜片与阳极2接线柱短接，从而使得保护电流到达管道。另外1个接线柱与参比钢片或参比电极连接，用于测试腐蚀电位，参比钢片是一块与埋地钢管材质相同的裸钢片。通过紫铜片拆接组合，可从4个接线柱上方便、全面地测试保护电位、腐蚀电位、阳极开路电位、阳极保护电流、阳极接地电阻、管道接地电阻等参数。为尽量减少阴极保护参数测量过程中由于土壤环境电阻等原因导致的测量误差， 既阴极保护专业中常说的“IR降”，要求测试装置按一公里左右安装埋设一支CSE长效参比电极。长效参比电极的寿命一般为十年，到期应更换。4.5电位测试4.5.1地表参比法地表参比法主要用于管道自然电位、牺牲阳极开路电位、管道保护电位等参数的测试。地表参比法的测试接线示意图如下所示，宜采用数字万用表。VCSE图6 地表参比法电位测试接线示意图将参比电极放在管道顶部上方1m范围的地表潮湿土壤上，应保证参比电极与土壤电接触良好。4.5.2近参比法近参比法一般用于防腐层质量差的管道保护电位和牺牲阳极闭路电位的测试。在管道或牺牲阳极上方，距测试点1m左右挖一安放参比电极的探坑，将参比电极置于距离管壁或牺牲阳极35的土壤上，如下图7所示： VCSE图7 近参比法电位测试接线示意图4.6阴极保护系统的运行和管理1.绝缘接头的维护。1)定期检测绝缘接头两侧管地电位,若与原始记录有差异时,应对其性能好坏作鉴别。如有漏电情况应采取相应措施。2)保持绝缘接头清洁、干燥, 表面防腐层应无漏敷点。 2.阳极组的维护。1)阳极导线与测试桩的连接是否牢固, 标志埋设是否完好等。发现问题及时整改。2)对测试值异常的阳极进行开挖，露出阳极棒时，检查阳极连接电缆焊点连通是否正常，不正常时补焊或更换电缆。3）确认电缆连通及该阳极无需更换后。可考虑对填包料进行食盐水浸浇处理，必要时更换。3.测试桩的维护1）测试桩每年应检查保养一次，管线开挖影响到测试桩时，应仔细拆除连接电缆，修复完成后重新安装验收，并做好记录。2）加强巡视，防止测试桩的破坏丢失。4.阴极保护系统管理1)每条阴极保护管道,都应制定符合本管道实际情况的,使阴极保护的日常测试、控制、调整、维修等方面的工作均按此进行。2)加强阴极保护的组织、领导，配备专业技术人员，达到无故障、无缺陷。实现三图上墙，即管道线路走向图、保护电位曲线图、岗位责任制。3）保护系统的检测数据应记录在案，并应依次画出电位分布曲线图和输出电流分布曲线图。4）阴极保护系统检测每年不少于2次；绝缘接头装置检测每年不少于1次；阳极组的输出电流、电压检测每月不少于1次。5）阴极保护系统应达到开机率90%，保护度85%。5 质量保证体系1）、质量检验网络工程质量检验遵循以下规范、标准，质量达到优良等级：GB/T 17731-2004 镁合金牺牲阳极CJJ95-2003 城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程SY/T00862003 阴极保护管道的电绝缘标准SY 00071999 钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范SY/T00191997 埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范SY/T00231997 埋地钢质管道阴极保护参数测量方法SYJ400690 长输管道阴极保护工程施工验收规范CJJ 3389 城镇燃气输配工程施工及验收规范下图为本工程的质量检查网络。要求项目经理和项目现场负责人严格按照有关设计要求和行业规范进行各项安装操作，做好中间过程的检验记录和隐蔽工程检查记录。对工程中的主要材料如牺牲阳极等，除要求加工厂出厂提供完善的质保合格证书外，还必须进行产品抽检，按有关标准进行详细的性能检验，满足国家有关标准方可出库配置使用。这些主要监控材料及设备上的细微差异，极大的影响工程质量和工程成本，特别是阴极保护这种须保证长期有效的工程技术尤为明显。当然，工程施工中间各环节的严格管理控制也是相当重要的。2）、质量检验措施建立严格的质量监督和检验制度，制定质量保证体系，指定质检员和分项施工质量保证人。所有施工工艺过程严格按照中腐公司已颁布执行的北京中腐防蚀工程技术有限公司质量管理方针及实施细则进行。3）、质量目标：优良6创优保证措施1）、组建好项目施工班子是创建优质工程的首要条件，我们所选派的项目经理及各类技术管理人员组成的施工领导班子具有丰富的理论知识和现场管理经验。2）、工人实行优化组合，动态管理，挑选劳动态度好，技术熟练的工人为主要劳动力。3）、从分项工程施工抓起，对每道工序进行全过程质量监控、检测，坚持“三检制”，使单位工程合格率达到100，单位工程优良率达到85以上。各分项工程必须达到优良。4）、测试仪器必须由专业测量人员使用仪器进行控制。5）、严把材料质量关，加强原材料的质量控制和质量保证，对于各种材料必须与建设单位、监理单位共同进行严格检查，不合格仪器、材料一律不得使用。6）、执行成品保护制，对已完分项分部工程加以保护，进行工序交接的确认制，谁损坏谁负责，确保成品在竣工前完好无损。7文明安全施工措施1)阴极保护工程，施工过程要求与甲方及现场管理人员密切配合，做到配合及时、高效。2)施工过程有关管理人员必须亲临现场，检查施工前后过程有无安全隐患，一旦发现及时排除，保证施工作业过程安全。3)严格按照施工图纸要求和有关技术规范、安全操作规程施工，严禁违章操作，野蛮施工。4)施工组织要有严密的安全监督体系，并经常对参加施工人员进行安全教育，提高安全意识。5)现场施工及技术人员下管道沟槽及阳极坑槽必须佩戴安全帽。6)现场安全人员要做好安全监督工作，做到文明施工，安全第一，确保质量。8 HSE（健康、安全、环保）管理1) 安全与环保方针以人为本，健康至上，安全第一，预防为主，科学管理、环保创优，全面提高经济效益、社会效益、环境效益，走良性循环和可持续发展的道路。2) 安全与环保目标安全目标：每百万工时重大事故不超过0.08起。努力实现施工生产无污染事故，各种污染排放达到国家排放标准。环境保护、水土保持方面达到有关设计标准要求。3) 健康及安全措施、卫生设施（1） 健康及安全措施所有现场施工服务要求保证在健康、安全的环境下施工作业，不断提高施工现场的健康性、安全性。施工现场项目部经常开展安全意识教育，进行安全培训等。对危险设备、材料或对健康有害的物质进行鉴定和记录，防止有毒物质的溢漏和防止这类物质进入大气流通或现场以外的区域。本工程中不涉及此类设备材料。工程实施过程中严紧施工及技术管理人员工作时间饮酒，并严格限制其他时间的饮酒及次数数量，严格遵守现场监理工程师的有关纪律规定。项目部要定期进行各种安全检查，主动消除各种安全隐患。对现场人员正确使用消防设备进行培训。阴极保护施工时，一定充分考虑现场地貌恢复和环境保护问题。保护当地的生态环境资源，防止环境破坏，是我们必须时刻注意的主要问题。（2） 项目部现场卫生设施确保施工现场及项目部生活住宿地整洁、卫生。4.其它要求（1）现场操作安全规章严格遵守所有法规和其它为了保障现场施工人员