林守志¹，王芷芳²
(1.天津市嘉信公司，天津300074；2.天津大 學(xué)材料學(xué)院，天津300072)　

　　摘要：對(duì)引灤入津兩條水源干管的管道外防腐層狀況、環(huán)境腐蝕 和探坑管體腐蝕情況進(jìn)行了調(diào)查。調(diào)研結(jié)果表明：管線防腐層老化十分嚴(yán)重，管體出現(xiàn)多處蝕坑。目前唯一經(jīng)濟(jì)有效的解決方案是追加陰極保護(hù)。
　　關(guān)鍵詞：水源干管；鋼管防腐；陰極保護(hù)
　　中圖分類號(hào)：TU991.38 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C 文章編號(hào)： 1000-4602(2001)01-0049-02

　 1983年引灤入津工程修建的兩條水源管線，一條從宜興埠水源廠至紅橋水廠，直徑2 500 mm 、管壁厚20mm、長(zhǎng)10.67 km；另一條至新開河水廠，直徑1 800 mm、管壁厚18 mm、長(zhǎng) 2.7 km。當(dāng)初設(shè)計(jì)時(shí)，曾提到做陰極保護(hù)，但在實(shí)施時(shí)，由于某種原因沒有做，只靠“三油二布”石油瀝青防腐。如今，管道沿線地理環(huán)境日益惡化，沿河敷設(shè)地段的水位較高，而穿 過市區(qū)的部分管道又有多條其他管線伴行，導(dǎo)致沿線多處被占?jí)杭氨浑s散電流干擾， 管道管徑屬超大規(guī)格，難于維修，這些因素使管道防腐層嚴(yán)重老化。這兩條管線是天津市工 業(yè)用水及市民飲水的生命線，因此通過調(diào)查地下管線所處的土壤環(huán)境腐蝕、外防腐層的有效性及管體本身的腐蝕狀況，了解及評(píng)價(jià)管道的工作狀況及使用壽命，為今后的決策和資金流 向提供依據(jù)。

　　1 檢測(cè)方案與方法

　　考慮到這兩條管道屬在役管道，不允許進(jìn)行破壞性檢測(cè)和大規(guī)模開挖，調(diào)查項(xiàng)目分管道外防 腐層狀況調(diào)查、環(huán)境腐蝕情況調(diào)查和探坑管體腐蝕情況調(diào)查3部分，檢測(cè)工作的具體內(nèi)容見圖1。
管線普查方法采用多頻管中電流法進(jìn)行管道防腐層破損點(diǎn)的定位及外防腐層老化程度的評(píng)估。
使用埋地管道防腐檢測(cè)軟件GDFFW進(jìn)行防腐層電阻計(jì)算，參照石油天然氣公司的行業(yè)標(biāo) 準(zhǔn)SY/T 5918—1994《埋地鋼質(zhì)管道瀝青防腐層大修理技術(shù)規(guī)定》中的防腐層狀況評(píng)定級(jí)別。

圖1檢測(cè)方案流程圖

　　根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 0087—1995《鋼質(zhì)管道及儲(chǔ)罐腐蝕與防護(hù)調(diào)查方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行管線的環(huán)境腐蝕調(diào)查，最后對(duì)檢測(cè)的數(shù)據(jù)、結(jié)果進(jìn)行分析，作出綜合評(píng)價(jià)。
　　檢測(cè)使用的主要儀器及設(shè)備：
　　①RD—PCM管道電流測(cè)繪儀。該儀器具有超大功率發(fā)射機(jī)(150 W)，檢測(cè)距離≥20 km，超 強(qiáng)的抗干擾能力、超低的檢測(cè)頻率(4 Hz)，適于在地下管網(wǎng)復(fù)雜的情況下工作。采用直連法對(duì)檢測(cè)的管道施加信號(hào)，儀器的電流方向功能可準(zhǔn)確地判定目標(biāo)管線與其他管線的不正常搭 接。該儀器可方便地測(cè)出管道防腐層的漏點(diǎn)及薄弱部分。RD—PCM管道電流測(cè)繪儀配合選件A型架，可進(jìn)行地面電場(chǎng)法防腐層破損點(diǎn)的檢測(cè)。
　　②麥考特(MIKROTEST)防腐層測(cè)厚儀。
　　③計(jì)算機(jī)、激光打印機(jī)、AO繪圖儀。
　　④接地電阻測(cè)試儀ZC—8。
　　⑤腐蝕坑深測(cè)試儀，精度為0.01 mm。
　　⑥超聲波測(cè)厚儀，量程20 mm，精度0.1 mm。
　　⑦電火花檢測(cè)儀，輸出電壓＞1 kV。
　　⑧數(shù)字萬用表及參比電極。

　　2 腐蝕調(diào)查及評(píng)估結(jié)論

　　2.1環(huán)境腐蝕調(diào)查
　　城市大量排污、堆積廢物和垃圾，使土壤和河流嚴(yán)重污染，測(cè)得地表水和河流水的pH為5.5 ～6.0，呈弱酸性，由于酸性增加，加速了管道腐蝕；地下的黑褐土、淤泥促進(jìn)微生物活動(dòng)，加重了細(xì)菌腐蝕；測(cè)得土壤電阻率在4～10Ω·m，表明土壤含水、含鹽高，導(dǎo)電性好，屬強(qiáng)或特強(qiáng)腐蝕等級(jí)，另外市區(qū)內(nèi)雜散電流的排放更加快了管道腐蝕。
　　2.2防腐層調(diào)查及評(píng)價(jià)
　　用MF系列埋地管道防腐層檢測(cè)系統(tǒng)，在不開挖的情況下對(duì)管道涂層的絕緣電阻值進(jìn)行評(píng)價(jià) 和確定破損部位。在14 km管線檢測(cè)中，發(fā)現(xiàn)有明顯破損點(diǎn)26處，絕緣電阻值大部分在1～2 kΩ·m2，屬差和劣級(jí)；防腐層的“三油二布”石油瀝青玻璃布，厚度平均4 mm，普通級(jí) ，且補(bǔ)口處涂層厚薄不均，被硌破的現(xiàn)象更為突出。從外觀和粘接力檢查看，管道接近地面方向的部位要好于中、下部，管頂涂層仍保留粘接力，老化程度較輕，而管道中、下部瀝青 失澤、龜裂、變脆，與管體附著力很差，用鋼絲刷就能使瀝青渣脫落，可見老化程度十分嚴(yán) 重，已無防護(hù)作用，其中2＃號(hào)坑補(bǔ)口部位的破損更嚴(yán)重。尤其是各閥門井內(nèi)的管道設(shè)施 ，長(zhǎng)年浸在水中，防腐層極差，已無粘接力，閥門、放空管及法蘭已全部裸露。
　　2.3重點(diǎn)探坑管體的腐蝕情況
　　涂層破損部位有黑色疏松狀銹層，管壁平均減厚0.5 mm，但在2＃探坑(位于管中部焊 縫附近處)發(fā)現(xiàn)有一個(gè)直徑15 mm，深度為7 mm的大蝕坑，如按年腐蝕深度計(jì)算則為0.4 mm /a。由于不便將防腐層大面積剝離，不能見到大面積腐蝕坑，也無法查到最大蝕坑，但深度＞7 mm的蝕坑肯定存在。這是一個(gè)危險(xiǎn)信號(hào)，蝕深接近壁厚的1/2，對(duì)管道安全運(yùn)行會(huì)造 成極大的隱患。因?yàn)榘措娀瘜W(xué)腐蝕理論分析，穿孔速度會(huì)越來越快，可能造成大面積多處 爆發(fā)性腐蝕泄漏事故，后果不堪設(shè)想。
　　大量調(diào)研表明，埋地管道的均勻腐蝕可以忽略，但局部腐蝕如點(diǎn)蝕、坑蝕和破裂必須特別重視，尤其是大口徑管道，上部富氧，下部貧氧，形成氧濃差電池，下部因氧少是陽極受到腐蝕，上部氧多是陰極受到保護(hù)不腐蝕。涂層的老化程度和管體的腐蝕情況都說明了管道上部 腐蝕輕，而下部腐蝕嚴(yán)重。蝕坑和穿孔部位有80%～90%都集中在管道中下部或底部，由于該部位銹層膨脹使防腐層脫離管體而失去防腐層的隔離作用。又因下半部在吊裝、拖拉時(shí)損傷率最大，焊縫補(bǔ)口時(shí)現(xiàn)場(chǎng)施工難度大，很難保證質(zhì)量，這些人為因素加之下半部環(huán)境腐蝕嚴(yán)重，加重了管體的腐蝕，對(duì)供水造成極大的威脅和隱患。

　　3 解決辦法

　　①重建一條復(fù)線，大約要幾億投資。
　　②重修防腐層。因管徑太大，有的埋深4～5 m，有的管道被占?jí)海?修困難太大。
　　③補(bǔ)加陰極保護(hù)。陰極保護(hù)可以減緩或終止金屬的腐蝕，延長(zhǎng)管道的使用壽命，可在維 持現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)閥井內(nèi)管道和裸露的設(shè)施搞好涂層，以減少電流消耗。追加陰極保護(hù)的投資是重建復(fù)線的幾百分之一，是經(jīng)濟(jì)有效的解決辦法。
陰極保護(hù)技術(shù)思路：根據(jù)兩條管道的走向和地質(zhì)及工況條件，運(yùn)用新型陰極保護(hù)專利技術(shù)和 工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，制定技術(shù)方案，提出設(shè)計(jì)指標(biāo)。推薦以深井陽極外加電流陰極保護(hù)為主、測(cè)試樁15個(gè) 、均壓線和跨接線多處。
　　技術(shù)方案說明：陰極保護(hù)是由直流電源—深井陽極—管道組成。正極通過陽極電纜連到 深井陽極，負(fù)極通過陰極電纜接到被保護(hù)的地下管道。外加電流法所產(chǎn)生的電流經(jīng)土壤流進(jìn)管道使其陰極極化，電位負(fù)移到保護(hù)值。因電流從深處流向地表，途中不會(huì)遇到別的管道， 所以不會(huì)造成干擾和屏蔽，適合城市和工業(yè)區(qū)管網(wǎng)的保護(hù)；又因占地少，可將井位設(shè)在泵站廠房?jī)?nèi)，便于管理和防止人為破壞。本工程有效期為20年，在此期間嚴(yán)格實(shí)行腐蝕控制， 以保證不因腐蝕引起穿孔和泄漏事故發(fā)生。追加陰極保護(hù)，可免建一條投資上億元的備用管線，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著。

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　　收稿日期：2000-07-29