天津港新建钢管桩码头防腐设计

天津港新建钢管桩码头防腐设计

27号楼的新港项目位于四港池北侧。是第五阶段采矿作业的专业码头。新建码头是在原27#泊位基础上向外扩建40.5m,码头为钢管桩加预应力混凝土梁板结构。钢管桩直径为1000mm和1200mm两种,桩长37～53m,材质为Q235-C型。针对码头钢管桩存在的潮差、海水、海泥三个腐蚀区和高潮位时钢管桩全部浸没在海水和海泥中的实际情况,本工程在防腐设计方面结合对钢管桩潮差段采用F-101重型防腐涂层,对处于海水全浸区及海泥区腐蚀状态下的钢管桩表面设计采用了高效长寿命铝合金牺牲阳极方案,解决海水全浸区及海泥区存在的钢管桩腐蚀问题。1确定防腐技术指标根据天津港集装箱公司27#泊位新建钢管桩码头的实际情况和该项目总体设计提出的保护技术要求,参照国内外有关技术规范和大量成功的实际工程经验,确定钢管桩防腐技术指标为:1)钢管桩铝合金牺牲阳极防腐保护设计寿命为30a;2)铝合金牺牲阳极安装完成后5～7d,钢管桩电位全部达到-900mV以上(相对于铜/饱和硫酸铜参比电极);3)30a保护期内,钢管桩电位自始至终控制在最佳保护电位范围,即-0.85～-1.05V,保护率达到90%～95%;4)在有效保护期内,钢管桩的腐蚀得到抑制,壁厚无明显减薄,表面无锈蚀。2高效铝合金主体认定原理及电化学性能70年代初,经过科技工作者的研究,在铝中添加两种或两种以上的合金元素,大大提高了铝阳极的性能,获得了长寿命、重度小、电化当量大、电流效率高、表面溶解均匀、易生产制造、价格低廉的新型铝合金牺牲阳极,满足了海洋大型钢结构工程的长寿命保护的需求,并获得了满意的防腐效果。这些新型铝合金牺牲阳极主要有Al-Zn-Hg系阳极,Al-Zn-In系阳极和Al-Zn-Sn系阳极,目前我国广泛应用的铝合金牺牲阳极材料是Al-Zn-In系阳极,其中有Al-Zn-In-Cd阳极、Al-Zn-In-Sn阳极、Al-Zn-In-Si阳极、Al-Zn-In-Sn-Mg阳极。Al-Zn-In系铝合金牺牲阳极的化学成分和电化学性能见表1和表2。本工程采用了中船总公司七二五研究所研究开发的Al-Zn-In-Mg-Ti牺牲阳极在具备上述性能的基础上,使牺牲阳极的电化学性能大大提高,其实际电容量≥2600A·h/kg,电流效率≥90%,成为现今电容量最大、电流效率最高的新型高效铝合金牺牲阳极。Al-Zn-In-Mg-Ti合金牺牲阳极的电化学性能见表3。3试验系统及设备牺牲阳极安装的质量直接影响到阳极的电流量、溶解性能和使用寿命。牺牲阳极安装必须牢固可靠,与钢管桩电性导通,满足接触电阻小于0.001Ω的技术要求。根据设计要求,牺牲阳极安装采用水下湿法焊接工艺,焊接设备为AX—500型直流弧焊机,焊条是上海焊条总厂生产的T202水下焊条。每个阳极块有两个焊脚,四道焊缝,要求每道缝长度≥100mm,焊缝焊脚高度≥5mm,要求焊缝平整、连接牢固。施工中对水下焊接质量的检查采用水下录像技术,设备为美国产SEAL—III型水下录像系统,通过水下录像能直观检查焊接质量。4电性粘连电性粘连根据码头结构特点,考虑各部位钢管桩直径不同,潮差区、海水区和海泥埋没区的长度不同,保护面积不同,所需保护电流和牺牲阳极数量不同,为了排除钢管桩之间因电位分布不均而造成的不良影响,以达到电位分布均匀的整体保护效果,本防腐工程在设计上提出了对所有钢管桩进行电性连结,通过使钢管桩与上部结构中特定钢筋相连,使全部钢管桩电性连结为整体。5钢管桩保护电位检测钢管桩在施加牺牲阳极保护施工过程中和交付使用的有效保护期满30a内,将随时对钢管桩的防腐效果进行必要的检测。本工程采用的保护效果检测系统为:1)钢管桩电位测量系统钢管桩电位测量的数据可以定性地判定钢管桩保护效果。本工程在码头前沿埋设电位测量点9个,可以随时检测钢管桩的保护电位。在牺牲阳极焊接安装过程中,钢管桩电位由自然腐蚀电位-0.685V～-0.686V不断极化,阳极安装2～3d后,电位达到-0.824V～-0.943V。4～5d后,电位达到-0.907V～-1.009V。6d后测得的钢管桩电位全部达到-1.00V～-1.05V。2)保护效果检测挂片检测保护率为了定量评定钢管桩防腐保护效果,采用挂片检测法测量保护率,即在钢管桩不同部位安装若干试验检测挂片,其中一部分与钢管桩绝缘,即自然腐蚀挂片,另一部分挂片与钢管桩电性连结,即保护挂片。经过一定年限之后,取出挂片进行处理称重,根据失重的大小计算保护率,挂片检测时间分别为5、10、15、20、25和30a。6生态改性产品本工程设计采用的Al-Zn-In-Mg-Ti合金牺牲阳极为最新研制生产的新型高效铝合金牺牲阳极,该产品于1999年通过鉴定,列入GB49