引滦入津水源干管腐蚀调查及评价

林守志¹，王芷芳²
(1.天津市嘉信公司，天津300074；2.天津大 学材料学院，天津300072)　

　　摘要：对引滦入津两条水源干管的管道外防腐层状况、环境腐蚀 和探坑管体腐蚀情况进行了调查。调研结果表明：管线防腐层老化十分严重，管体出现多处蚀坑。目前唯一经济有效的解决方案是追加阴极保护。
　　关键词：水源干管；钢管防腐；阴极保护
　　中图分类号：TU991.38 文献标识码：C 文章编号： 1000-4602(2001)01-0049-02

　 1983年引滦入津工程修建的两条水源管线，一条从宜兴埠水源厂至红桥水厂，直径2 500 mm 、管壁厚20mm、长10.67 km；另一条至新开河水厂，直径1 800 mm、管壁厚18 mm、长 2.7 km。当初设计时，曾提到做阴极保护，但在实施时，由于某种原因没有做，只靠“三油二布”石油沥青防腐。如今，管道沿线地理环境日益恶化，沿河敷设地段的水位较高，而穿 过市区的部分管道又有多条其他管线伴行，导致沿线多处被占压及被杂散电流干扰， 管道管径属超大规格，难于维修，这些因素使管道防腐层严重老化。这两条管线是天津市工 业用水及市民饮水的生命线，因此通过调查地下管线所处的土壤环境腐蚀、外防腐层的有效性及管体本身的腐蚀状况，了解及评价管道的工作状况及使用寿命，为今后的决策和资金流 向提供依据。

　　1 检测方案与方法

　　考虑到这两条管道属在役管道，不允许进行破坏性检测和大规模开挖，调查项目分管道外防 腐层状况调查、环境腐蚀情况调查和探坑管体腐蚀情况调查3部分，检测工作的具体内容见图1。
管线普查方法采用多频管中电流法进行管道防腐层破损点的定位及外防腐层老化程度的评估。
使用埋地管道防腐检测软件GDFFW进行防腐层电阻计算，参照石油天然气公司的行业标 准SY/T 5918—1994《埋地钢质管道沥青防腐层大修理技术规定》中的防腐层状况评定级别。

图1检测方案流程图

　　根据行业标准SY/T 0087—1995《钢质管道及储罐腐蚀与防护调查方法标准》进行管线的环境腐蚀调查，最后对检测的数据、结果进行分析，作出综合评价。
　　检测使用的主要仪器及设备：
　　①RD—PCM管道电流测绘仪。该仪器具有超大功率发射机(150 W)，检测距离≥20 km，超 强的抗干扰能力、超低的检测频率(4 Hz)，适于在地下管网复杂的情况下工作。采用直连法对检测的管道施加信号，仪器的电流方向功能可准确地判定目标管线与其他管线的不正常搭 接。该仪器可方便地测出管道防腐层的漏点及薄弱部分。RD—PCM管道电流测绘仪配合选件A型架，可进行地面电场法防腐层破损点的检测。
　　②麦考特(MIKROTEST)防腐层测厚仪。
　　③计算机、激光打印机、AO绘图仪。
　　④接地电阻测试仪ZC—8。
　　⑤腐蚀坑深测试仪，精度为0.01 mm。
　　⑥超声波测厚仪，量程20 mm，精度0.1 mm。
　　⑦电火花检测仪，输出电压＞1 kV。
　　⑧数字万用表及参比电极。

　　2 腐蚀调查及评估结论

　　2.1环境腐蚀调查
　　城市大量排污、堆积废物和垃圾，使土壤和河流严重污染，测得地表水和河流水的pH为5.5 ～6.0，呈弱酸性，由于酸性增加，加速了管道腐蚀；地下的黑褐土、淤泥促进微生物活动，加重了细菌腐蚀；测得土壤电阻率在4～10Ω·m，表明土壤含水、含盐高，导电性好，属强或特强腐蚀等级，另外市区内杂散电流的排放更加快了管道腐蚀。
　　2.2防腐层调查及评价
　　用MF系列埋地管道防腐层检测系统，在不开挖的情况下对管道涂层的绝缘电阻值进行评价 和确定破损部位。在14 km管线检测中，发现有明显破损点26处，绝缘电阻值大部分在1～2 kΩ·m2，属差和劣级；防腐层的“三油二布”石油沥青玻璃布，厚度平均4 mm，普通级 ，且补口处涂层厚薄不均，被硌破的现象更为突出。从外观和粘接力检查看，管道接近地面方向的部位要好于中、下部，管顶涂层仍保留粘接力，老化程度较轻，而管道中、下部沥青 失泽、龟裂、变脆，与管体附着力很差，用钢丝刷就能使沥青渣脱落，可见老化程度十分严 重，已无防护作用，其中2＃号坑补口部位的破损更严重。尤其是各阀门井内的管道设施 ，长年浸在水中，防腐层极差，已无粘接力，阀门、放空管及法兰已全部裸露。
　　2.3重点探坑管体的腐蚀情况
　　涂层破损部位有黑色疏松状锈层，管壁平均减厚0.5 mm，但在2＃探坑(位于管中部焊 缝附近处)发现有一个直径15 mm，深度为7 mm的大蚀坑，如按年腐蚀深度计算则为0.4 mm /a。由于不便将防腐层大面积剥离，不能见到大面积腐蚀坑，也无法查到最大蚀坑，但深度＞7 mm的蚀坑肯定存在。这是一个危险信号，蚀深接近壁厚的1/2，对管道安全运行会造 成极大的隐患。因为按电化学腐蚀理论分析，穿孔速度会越来越快，可能造成大面积多处 爆发性腐蚀泄漏事故，后果不堪设想。
　　大量调研表明，埋地管道的均匀腐蚀可以忽略，但局部腐蚀如点蚀、坑蚀和破裂必须特别重视，尤其是大口径管道，上部富氧，下部贫氧，形成氧浓差电池，下部因氧少是阳极受到腐蚀，上部氧多是阴极受到保护不腐蚀。涂层的老化程度和管体的腐蚀情况都说明了管道上部 腐蚀轻，而下部腐蚀严重。蚀坑和穿孔部位有80%～90%都集中在管道中下部或底部，由于该部位锈层膨胀使防腐层脱离管体而失去防腐层的隔离作用。又因下半部在吊装、拖拉时损伤率最大，焊缝补口时现场施工难度大，很难保证质量，这些人为因素加之下半部环境腐蚀严重，加重了管体的腐蚀，对供水造成极大的威胁和隐患。

　　3 解决办法

　　①重建一条复线，大约要几亿投资。
　　②重修防腐层。因管径太大，有的埋深4～5 m，有的管道被占压，重 修困难太大。
　　③补加阴极保护。阴极保护可以减缓或终止金属的腐蚀，延长管道的使用寿命，可在维 持现状的基础上，对阀井内管道和裸露的设施搞好涂层，以减少电流消耗。追加阴极保护的投资是重建复线的几百分之一，是经济有效的解决办法。
阴极保护技术思路：根据两条管道的走向和地质及工况条件，运用新型阴极保护专利技术和 工程经验进行设计，制定技术方案，提出设计指标。推荐以深井阳极外加电流阴极保护为主、测试桩15个 、均压线和跨接线多处。
　　技术方案说明：阴极保护是由直流电源—深井阳极—管道组成。正极通过阳极电缆连到 深井阳极，负极通过阴极电缆接到被保护的地下管道。外加电流法所产生的电流经土壤流进管道使其阴极极化，电位负移到保护值。因电流从深处流向地表，途中不会遇到别的管道， 所以不会造成干扰和屏蔽，适合城市和工业区管网的保护；又因占地少，可将井位设在泵站厂房内，便于管理和防止人为破坏。本工程有效期为20年，在此期间严格实行腐蚀控制， 以保证不因腐蚀引起穿孔和泄漏事故发生。追加阴极保护，可免建一条投资上亿元的备用管线，其经济效益和社会效益十分显著。

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　　收稿日期：2000-07-29