【废水排海管道防腐措施探讨】防腐管道

【废水排海管道防腐措施探讨】防腐管道 摘 要:废水排海管道对于人们的日常生产、生活发挥了巨大重要,但其会随着时间流逝而遭受到不同程度的侵蚀破坏。防腐问题已经成为了废水排海管道所面临的主要问题之一。本文分析了管道受腐蚀的主要原因,论述了当前防腐蚀技术的现状,并从废水排海管道的特点出发,提出了一套基于科学发展观的防腐对策。 关键词:废水排海管道 防腐 重防腐蚀涂料 :TE988.2 :A :1672-3791(xx)06(c)-0058-01 废水排海管道是整个城市废水管道系统的重要组成部分。在城市废水排放中,主要是通过埋设地下废水排海管道的方式实现废水的排放。近年来,随着 _总量的持续提高和人民生活水平的不断改善,废水排海管道也面临日益严重的问题。由于管道在地下埋设所穿过的地形非常复杂,而且易于受到土壤的腐蚀,人们通常难以察觉管道的损坏情况。此外,维修废水排海管道所需耗费的资金极其庞大,甚至会超过重新埋设管道的花费。因此,如何针对废水排海管道做好必要的防腐工作,将废水管道系统的投资、运行费用降低,是极具经济意义的事情。 1 管道被腐蚀的影响因素 通常,埋地废水排海管道之所以受到腐蚀,主要与以下几方面因素有关:土壤腐蚀、排污介质腐蚀、排污物与管道所产生物理化学反应造成的管道内腐蚀、施工质量的优劣、人为或自然灾害破坏等。在正常工作条件下,废水排海管道受到周围环境的腐蚀主要包括:杂散电流腐蚀、细菌腐蚀、土壤腐蚀。由于土壤是由固、液、气组成的胶质体,土体之间的空隙均填充有水和空气,而地下水所含的无机盐较多,从而导致土壤具有物理化学性质的不均匀性、离子导电性、金属材质的电化学不稳定性,形成了诱使管道腐蚀化的电化学腐蚀条件,使得土壤对废水排海管道产生腐蚀作用。 2 管道防腐技术现状 我国地形多样,所铺设的废水排海管道都必须经过一些土壤条件较为恶劣的地方,因此防腐工作在我国的管道输送环节中具有非常重要的地位。通常,防腐层的质量对于管道使用寿命具有决定性的作用。对于管道外防腐涂层,国内外主要采用的是煤焦油瓷漆、石油沥青、聚乙烯胶带、熔结环氧粉末(FBE)等。煤焦油瓷漆的粘结性能较好,吸水率较低,具有较强的抗植物根茎穿透能力,绝缘性能好,耐各种细菌。但是,煤焦油对环境保护会带来一定的不良影响,从而限制了其使用范围。但在我国,它仍然是外防腐层的主要应用材料。石油沥青防腐技术是我国于20世纪50年代从前苏联引进而来,现已成为我国铺设地下管道所采取的传统防腐方法。从20世纪70年代初开始,该防腐技术曾大量应用。但长期的使用表明,部分石油沥青涂层具有耐土壤应力差、支持植物根茎生长、使用温度范围有限等缺陷。在国际上,聚乙烯胶粘带技术主要是从20世纪50年代开始使用。我国是从20世纪60年代开始引进和研制该技术,并于1975年制成JD-403型胶粘带。该防腐技术比较适用于管件防腐和管道修复,但也存在较为明显的缺陷,例如:易在搭接处出现粘结失效,从而导致腐蚀介质渗入。在众多防腐蚀涂料中,FBE具有附着力强、耐磨蚀、抗冲击、抗阴极剥离等良好性能,目前也广泛应用于国外管道的防腐处理。但是,它也存在一些缺点,例如不耐尖锐硬物的冲击碰撞,防水性较差,施工运输过程中涂层易于被破坏,价格昂贵,现场修补困难等。通常,在碎石土、地下水位较高的地区、石方段应慎用或不用该类防腐涂料。 3 基于科学发展观的防腐对策 关于管道防腐问题,我们主要切入的思路是通过外防腐、内防腐、牺牲阳极三层保护去考虑。外防腐是采用环氧煤沥青防腐层,内防腐是通过采用内喷塑而实现。下面我们将重点讨论一下牺牲阳极保护法。为了有效的抑制钢管的腐蚀,仅靠钢管的外防腐是不够的,因为管道在运输、吊装、沉放施工过程中难免有破损之处,这些破损处将形成阴极点,就会加速腐蚀,造成穿孔,为此除外防腐涂层外,电化学保护也是十分必要的。 3.1 设计参数选择 钢管最小保护电位0.85V(相对饱和CuSO4电极,下同);钢管最大保护电位1.30V;钢管保护年限30年。 3.2 电化学保护方法 电化学保护方法有牺牲阳极法与外加电源法两种,两种方法在技术上均能达到预期的保护效果,在经济上二者又较接近。考虑到施工及今后管理方便起见选用牺牲阳极法保护。 3.3 阳极选择 用于海洋工程设施,海水中港口设施和海泥中的金属构筑物的阳极材料有铝、锌、铟、锌、镉及铝合金阳极等。其中,AL-Zn-In-Cd阳极具有较高的开路电位和发电量,而且消耗低,寿命长,特别是无腐蚀之忧。 3.4 阳极数量计算 本工程选用A21I-4型,海洋工程设施用牺牲阳极块。表面积S0.628m2。净重55kg,毛重58kg。 防腐要求钢管海泥下保护电流密度i10mA/m2,放流管及扩散器的的外表面积4.31104m2。 海底钢管所需总保护电流I: I=Si=4.31x104x10x10-3=431A 式中:S为钢管保护面积(cm);i为钢管所需保护电流密度(mA/m2);本工程取10mA/m2。 阳极接水电阻Ra的计算:Ra=0.315S-0.5=0.315506280-0.5=0.2 式中:为海水电阻率(cm),取50cm;S为阳极表面积(cm2)。 钢管与牺牲阳极之间的接触电阻几乎为零,对于钢管和阳极之间的回路电阻就相当于牺牲阳极的接水电阻,故单个牺牲阳极的发生电流Ia(A)的计算:Ia=V/R=V/Ra=0.25/0.2=1.25A。 式中:V为牺牲阳极驱动电压(V),铝合金牺牲阳极的驱动电压取0.25V;Ra为阳极接水电阻()。 阳极数量N(个)的计算:N=I/Ia=431/1.25=345(块),本工程取350块。 式中:I为总保护电流(A);Ia为每个牺牲阳极的发生电流(A)。 牺牲阳极总净重W(kg)的计算:W=NG=35055=19250kg。 式中:N为牺牲阳极块数;G为牺牲阳极净重(kg)。 牺牲阳极的使用寿命T(a):T=WC/(8760Imk)=19250*2600/(87600.554310.75)=32。 C为阳极材料的实际电容量(Ah/kg),取最小值2600;K为安全系数,一般取0.75;Im为结构在保护期间所需平均保护电流量(A),一般Im0.55I。 3.5 阳极安装 阳极与管道连接采用焊接法,阳极安装间距为24m。 4 结语 针对防腐问题已经成为了废水排海管道所面临的主要问题之一,本文分析了管道受腐蚀的主要原因,论述了当前防腐蚀技术的现状,并从废水排海