PCCP管道阴极保护及腐蚀环境监测系统的设计和应用研究.pdf
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1、DOI:1016617/jcnki11-5543/TK20240309PCCP 管道阴极保护及腐蚀环境监测系统的设计和应用研究胡玉超(辽宁润中供水有限责任公司,辽宁 沈阳 110000)【摘 要】辽宁省大伙房水库输水(二期)工程,是辽宁省最大规模使用大口径 PCCP 管道的线性工程。文章以此工程为例,介绍了直埋预应力钢筒混凝土管(PCCP)阴极保护及腐蚀环境监测系统设计和应用情况。该系统可以持续监测 PCCP 管道的阴极保护电位、钢筋腐蚀速率和腐蚀情况等参数。通过及时评估监测结果可以预知PCCP 管道腐蚀情况,从而避免应力腐蚀对输水管道的破坏,确保阴极保护和防腐措施的可靠性,可为同类工程提供借
2、鉴。【关键词】PCCP 管道防腐监测;腐蚀环境监测;阴极保护监测中图分类号:TV672 2 文献标识码:B 文章编号:1673-8241(2024)03-041-07Design and Application Research of Cathodic Protection and CorrosionEnvironment Monitoring System for PCCP PipelinesHU Yuchao(Liaoning Runzhong Water Supply Co,Ltd,Shenyang 110000,China)收稿日期:2023-11-29作者简介:胡玉超(1988),男
3、,本科,工程师,从事水利水电工程运行管理工作。Abstract:Liaoning Dahuofang Reservoir Water Transfer(Phase II)Project is the largest-scale linear engineering project inLiaoning Province that utilizes large-diameter PCCP pipelines.This paper takes this project as an example to introduce thedesign and application of the catho
4、dic protection and corrosion environment monitoring system for directly buried PCCP.The system can continuously monitor parameters such as the cathodic protection potential,the corrosion rate of the steelreinforcement,and the corrosion status of the PCCP pipelines.By timely assessing the monitoring
5、results,it is possible topredict the corrosion status of the PCCP pipelines,thereby preventing the damage to the water transfer pipelines due tostress corrosion and ensuring the reliability of cathodic protection and anti-corrosion measures.The content of this paper isof significant reference value
6、for similar protects.Key words:corrosion monitoring for PCCP pipelines;corrosion environment monitoring;cathodic protection and monitoring 辽宁省大伙房水库输水(二期)工程是典型的长距离、大流量、多目标的密闭输水系统1。输水管14道主要采用土下直埋预应力钢筒混凝土管(PCCP),是辽宁省最大规模使用大口径 PCCP 管道的线性工程2。工程横跨六市向抚顺、沈阳、辽阳、鞍山、营口、盘锦城市供水。管线埋设的土壤电阻率多在 2050m 之间,局部氯离子浓度大于 15
7、0mg/L,达到中等腐蚀程度,可对钢筒混凝土管中的钢丝产生腐蚀。预应力钢丝的应力腐蚀开裂是 PCCP 管道破坏的主要成因3,若输水管线产生应力腐蚀可能产生爆管等严重后果。因此工程设置了阴极保护4、外防腐涂层等防腐措施。但保护措施的有效性和腐蚀环境不是一成不变的,为确保输水管线保护措施的有效性,需要对输水管线的腐蚀状态、阴极保护的效果和腐蚀环境的变化进行动态监测。通过阴极保护及腐蚀环境监测系统,工程管理者可以掌握钢筒混凝土管道电位、腐蚀及环境的基础数据,评估阴极保护效果以及预应力钢筒混凝土管道结构的载荷和耐久性。1 PCCP 管道阴极保护及腐蚀环境监测系统特点 大伙房水库输水(二期)工程的阴极保
8、护及腐蚀环境监测系统采用无损的检测、监测技术,不需要额外进行维护;能够综合监测多个参数,监测结果准确可靠,获得的是数字信号,对电磁信号具有出色的抗干扰能力;供电和数据通信方式灵活性高,可以选择太阳能电池、充电电池和交流电等供电和光缆、GMS 及 GPRS 等多种通信方式;系统兼容性好,扩展性强,易于与其他检测平台集成。2 系统监测要求工程要求通过实施腐蚀环境监测,定期采集牺牲阳极的输出电流、不受阴极保护的预应力钢丝的腐蚀速度和自腐蚀电位、线性化电阻(LPR)、PCCP 管道开路电位(OCP),PCCP 管道电阻率、氯离子浓度和PCCP 管道环境温度。3 监测系统组成工程阴极保护及腐蚀环境监测系
9、统中设备设施主要包括太阳能电源、监测探头传感器、数据采集与处理单元、数据传输和计算机终端及软件等(见图 1)。图 1 腐蚀检测系统拓扑24工程设计Engineering Design3 1 监测设施设置输水工程管线在具有代表性位置上共计设置 10套综合监测设施,相互间隔 20km 左右,并以 2km 的间隔设置近百个一般性保护电位测试桩,以确保监测和管理的全面覆盖。检测装置数量见表 1。表 1 检测装置序号项 目 名 称数量检 测 内 容1二氧化锰参比电极602检测柱103远程数据接口10管道日常检测,10 处4ECI-1 探头105CR10X 数据采集器106PCMP 探头107混凝土测试桩
10、108永久性埋地参比电极10腐蚀环境检测及验证装置,10 处9二氧化锰参比电极10010混凝土测试桩100电位测试3 2 传感器单元的功能与布置3 2 1 PCCP 管道保护电位日常监测 PCCP 管道电位的信号由参比电极组成的电位测试点提供,参比电极组由 6 支均匀分布在PCCP 管周上的参比电极组成,它们距离管道表面约300mm。综合考虑稳定性、使用寿命以及受干扰情况,宜采用二氧化锰参比电极5(见图 2)。3 2 2 管道保护电流通过测量监测柱上的采样电阻电压可获得 PCCP管道保护电流(即阳极输出电流)。监测柱用直径125mm 的钢管制作而成,管长约 1600mm 左右,埋设时需要使监测
11、柱至少高出地面 500mm。为了支撑终端板的重量,可以在监测柱的顶端使用内部加强筋(见图 3)。图 2 PCCP 管道电位参比电极布置示意图3 2 3 腐蚀环境监测设置混凝土测试桩是用于腐蚀环境监测的装置。对于DN2400 的管线,混凝土测试桩与管道中心距离要控制在 2500mm 左右(误差要低于 250mm),并且要与管道中心深度相同(见图 4)。混凝土测试桩制作时要将电化学腐蚀测量三电极探头(PCMP 探头)和 ECI-1 型腐蚀监测传感器一同埋设在内部。PCMP 探头的测量基于恒电量脉冲方法(CPM),是一种瞬态电荷脉冲张弛测试技术,可以快速且小扰动地测量不受阴极保护的 PCCP 内预应
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