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

　　摘要：對引灤入津兩條水源干管的管道外防腐層狀況、環境腐蝕 和探坑管體腐蝕情況進行了調查。調研結果表明：管線防腐層老化十分嚴重，管體出現多處蝕坑。目前唯一經濟有效的解決方案是追加陰極保護。
　　關鍵詞：水源干管；鋼管防腐；陰極保護
　　中圖分類號：TU991.38 文獻標識碼：C 文章編號： 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10.67 km；另一條至新開河水廠，直徑1 800 mm、管壁厚18 mm、長 2.7 km。當初設計時，曾提到做陰極保護，但在實施時，由于某種原因沒有做，只靠“三油二布”石油瀝青防腐。如今，管道沿線地理環境日益惡化，沿河敷設地段的水位較高，而穿 過市區的部分管道又有多條其他管線伴行，導致沿線多處被占壓及被雜散電流干擾， 管道管徑屬超大規格，難于維修，這些因素使管道防腐層嚴重老化。這兩條管線是天津市工 業用水及市民飲水的生命線，因此通過調查地下管線所處的土壤環境腐蝕、外防腐層的有效性及管體本身的腐蝕狀況，了解及評價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。

　　1 檢測方案與方法

　　考慮到這兩條管道屬在役管道，不允許進行破壞性檢測和大規模開挖，調查項目分管道外防 腐層狀況調查、環境腐蝕情況調查和探坑管體腐蝕情況調查3部分，檢測工作的具體內容見圖1。
管線普查方法采用多頻管中電流法進行管道防腐層破損點的定位及外防腐層老化程度的評估。
使用埋地管道防腐檢測軟件GDFFW進行防腐層電阻計算，參照石油天然氣公司的行業標 準SY/T 5918—1994《埋地鋼質管道瀝青防腐層大修理技術規定》中的防腐層狀況評定級別。

圖1檢測方案流程圖

　　根據行業標準SY/T 0087—1995《鋼質管道及儲罐腐蝕與防護調查方法標準》進行管線的環境腐蝕調查，最后對檢測的數據、結果進行分析，作出綜合評價。
　　檢測使用的主要儀器及設備：
　　①RD—PCM管道電流測繪儀。該儀器具有超大功率發射機(150 W)，檢測距離≥20 km，超 強的抗干擾能力、超低的檢測頻率(4 Hz)，適于在地下管網復雜的情況下工作。采用直連法對檢測的管道施加信號，儀器的電流方向功能可準確地判定目標管線與其他管線的不正常搭 接。該儀器可方便地測出管道防腐層的漏點及薄弱部分。RD—PCM管道電流測繪儀配合選件A型架，可進行地面電場法防腐層破損點的檢測。
　　②麥考特(MIKROTEST)防腐層測厚儀。
　　③計算機、激光打印機、AO繪圖儀。
　　④接地電阻測試儀ZC—8。
　　⑤腐蝕坑深測試儀，精度為0.01 mm。
　　⑥超聲波測厚儀，量程20 mm，精度0.1 mm。
　　⑦電火花檢測儀，輸出電壓＞1 kV。
　　⑧數字萬用表及參比電極。

　　2 腐蝕調查及評估結論

　　2.1環境腐蝕調查
　　城市大量排污、堆積廢物和垃圾，使土壤和河流嚴重污染，測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、淤泥促進微生物活動，加重了細菌腐蝕；測得土壤電阻率在4～10Ω·m，表明土壤含水、含鹽高，導電性好，屬強或特強腐蝕等級，另外市區內雜散電流的排放更加快了管道腐蝕。
　　2.2防腐層調查及評價
　　用MF系列埋地管道防腐層檢測系統，在不開挖的情況下對管道涂層的絕緣電阻值進行評價 和確定破損部位。在14 km管線檢測中，發現有明顯破損點26處，絕緣電阻值大部分在1～2 kΩ·m2，屬差和劣級；防腐層的“三油二布”石油瀝青玻璃布，厚度平均4 mm，普通級 ，且補口處涂層厚薄不均，被硌破的現象更為突出。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 重，已無防護作用，其中2＃號坑補口部位的破損更嚴重。尤其是各閥門井內的管道設施 ，長年浸在水中，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)發現有一個直徑15 mm，深度為7 mm的大蝕坑，如按年腐蝕深度計算則為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。這是一個危險信號，蝕深接近壁厚的1/2，對管道安全運行會造 成極大的隱患。因為按電化學腐蝕理論分析，穿孔速度會越來越快，可能造成大面積多處 爆發性腐蝕泄漏事故，后果不堪設想。
　　大量調研表明，埋地管道的均勻腐蝕可以忽略，但局部腐蝕如點蝕、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、拖拉時損傷率最大，焊縫補口時現場施工難度大，很難保證質量，這些人為因素加之下半部環境腐蝕嚴重，加重了管體的腐蝕，對供水造成極大的威脅和隱患。

　　3 解決辦法

　　①重建一條復線，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，有的管道被占壓，重 修困難太大。
　　③補加陰極保護。陰極保護可以減緩或終止金屬的腐蝕，延長管道的使用壽命，可在維 持現狀的基礎上，對閥井內管道和裸露的設施搞好涂層，以減少電流消耗。追加陰極保護的投資是重建復線的幾百分之一，是經濟有效的解決辦法。
陰極保護技術思路：根據兩條管道的走向和地質及工況條件，運用新型陰極保護專利技術和 工程經驗進行設計，制定技術方案，提出設計指標。推薦以深井陽極外加電流陰極保護為主、測試樁15個 、均壓線和跨接線多處。
　　技術方案說明：陰極保護是由直流電源—深井陽極—管道組成。正極通過陽極電纜連到 深井陽極，負極通過陰極電纜接到被保護的地下管道。外加電流法所產生的電流經土壤流進管道使其陰極極化，電位負移到保護值。因電流從深處流向地表，途中不會遇到別的管道， 所以不會造成干擾和屏蔽，適合城市和工業區管網的保護；又因占地少，可將井位設在泵站廠房內，便于管理和防止人為破壞。本工程有效期為20年，在此期間嚴格實行腐蝕控制， 以保證不因腐蝕引起穿孔和泄漏事故發生。追加陰極保護，可免建一條投資上億元的備用管線，其經濟效益和社會效益十分顯著。

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　　收稿日期：2000-07-29