丹东设计方案20091220.docVIP

三湾水利枢纽输水管线阴极保护初步设计方案 立项的必要性及意义  PAGE 13 三湾水利枢纽输水管线阴极保护初步设计方案 一、立项的必要性及意义 三湾水利枢纽及输水工程的主要任务是以丹东城市供水为主，兼顾发电并为城市供水安全提供保障的大型综合利用水利工程，是爱河流域骨干工程之一，主要承担向丹东供水的任务。水库最大库容为1.54亿m3， 市规划水平年2025年应急情况下向丹东市日供水56.30万m3/d，年供水2.05亿m3。丹东市为地区级市且为全国最大的边境城市，规划水平年供水人口将达到86.83万人，属重要的城市。根据《防洪标准》（GB50201-94）、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的有关规定，按照水库总库容及供水对象的重要性确定三湾水利枢纽工程级别为Ⅱ等，工程规模为大（2）型。 本工程中使用的预应力钢筒混凝土管(prestressed concrete cylinder pipe，简称PCCP)是一种在带有钢筒的混凝土外侧，环向缠绕预应力钢丝、并制作水泥砂浆保护层的复合型管材。具体结构形式分为内衬式预应力钢筒混凝土管(PCCPL)和埋置式预应力钢筒混凝土管（PCCPE）。PCCP综合了各种制管材料各自的物理力学特性，将高强预应力钢丝的抗拉、混凝土的抗压、钢筒的防渗、橡胶密封圈的防漏有机地结合在一起，它可满足更高的工作压力并可制成较大的直径。因此，PCCP在输水干线、配水干线、排水压力干线、工厂管网、电厂补给水管及冷却循环系统、压力隧道管线及深覆土涵管等方面的应用越来越多，发展前景广阔。 本项目管道铺设沿线地处黄海附近，受海水倒灌侵蚀、土壤电阻率、地下水及土壤中含有大量氯盐及硫酸盐，对混凝土管及钢材有腐蚀性，影响管材的使用寿命。因此，管道阴极保护必须受到高度重视，避免由于腐蚀造成严重经济损失。 根据该项目所在地区地下水的水质分析结果，地下水为氯盐-重碳酸盐-硫酸钙镁型水，从地下水水质评价来看，土壤或地下水中含氯离子浓度一般为150-300mg/l，最高达1017.9mg/l；重碳酸根HCO3-离子浓度一般在150-425mg/l，最高达878.6mg/l；二氧化碳含量一般为40-484.2mg/l。 介质中的Cl –离子会促进???属的局部腐蚀，在氯化物中，铁及其合金均可产生点蚀，氯离子的存在可加速金属的腐蚀，当氯离子含量较高时，在阳极区导致一般坑蚀的蔓延，另一方面，由于氯离子半径较小，宜穿透保护膜，使腐蚀加剧，产生局部腐蚀，随着氯离子浓度的增加，钢铁表面钝化膜稳定性下降，因此氯离子对碳钢腐蚀性大。一般土壤中氯离子含量超过150mg/l时，就必须考虑在PCCP管子保护层外表面设置阻水层以保护管道同时须对管道实施阴极保护并定期监测管线的保护情况。 HCO3-离子在高浓度且有氯离子存在时，会导致局部腐蚀。HCO3-不仅可以与CO2互相转化，而且离解后产生H+和CO32-，前者加速腐蚀，后者与Ca2+成垢。 碳化作用是指砂浆或混凝土中的氢氧化钙及其它水化产物与环境中的二氧化碳发生化学反应生成碳酸钙的过程。由于碳酸钙的pH值低于氢氧化钙，因此埋置于已碳化的混凝土或砂浆中的钢材将无法保持其钝化的氧化铁保护膜不受破坏。目前对于土壤或地下水环境二氧化碳含量超出某一特定值时，则应采用密封材料或保护层材料对管道外壁进行防腐处理。 PCCP不仅仅受到环境水的作用，而且受到环境水和土壤的共同作用。对于该段土壤环境的条件，我们选取了29个点进行测量，土壤电阻率测量结果见附表1 按着有关国际标准和我国石油天然气总公司颁布的SY/T 0019—97的规范，土壤电阻率低于20Ω·m的为强腐蚀区；电阻率值在20～50Ω·m的为中等腐蚀区；电阻率值在50～100Ω·m的为弱腐蚀区；电阻率值大于100Ω·m的为很弱腐蚀区。但是这种分级并没有考虑管线上供氧差异腐蚀电池的作用，具有局限性。从测量结果看，本工程输水管线沿线大部分区段土壤电阻率小于50欧姆·米，为中、强腐蚀。 另外，PCCP属于地下长线结构，根据腐蚀电化学原理，地下长线结构上极易形成供氧差异腐蚀电池，通常加速阳极区的腐蚀，在这种情况下，环境水和土壤的腐蚀性已不再是上述孤立情况所描述的程度。 虽然PCCP管及金属管材的外表面可以做保护层材料及阴极保护等措施进行防腐，但是仍存在由于防腐层的密封质量、运输或施工过程中对防腐层的破坏隐患，造成管道的点蚀，发生爆管事故。阴极保护可对钢筒及预应力钢丝进行保护，效果明显。 三湾水利枢纽输水管线阴极保护初步设计方案 国内外现状 二、国内外现状