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海底地道排水体系的腐蚀与防护

  • 所属分类:供水产品

  • 发布日期:2022-06-06 01:47:19 来源:亚博爱游戏华体会
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  我国地域宽广,海岸线曲折漫长,而海峡就像一道道通途,将两岸人民的日子交通、经济文明切开。海底地道作为一种全天候的交通方法,是穿越海峡最好的挑选之一,在很多海峡通道计划中得到广泛运用。作为衔接隔海两地的百年工程,海底地道执役于海洋强腐蚀性环境中,地道内排水体系的执役环境严苛,且未来的改造难度大,修理本钱高,因而,排水体系的耐蚀性是决议地道运营耐久性的重要要素。近年来,海底地道排水体系的腐蚀防护引起了地道工程界越来越多的注重和深入研讨。

  基于此,中铁第六勘测规划院集团有限公司的技能人员结合国内已建海底地道工程的腐蚀事例,剖析了排水体系产生海水腐蚀的首要原因及防护办法,经过比较几类常见排水管材的优缺点,提出了海底地道排水体系的防腐蚀要点和主张。

  厦门翔安地道是我国大陆首条独立规划、施工的海底地道,于2005年4月开端建造,2010年4月注册运营。地道全长8.7km,其间海域段4.2km,选用钻爆暗挖法建筑,最大开挖断面为170m2,归于典型超大开挖断面地道。

  厦门翔安地道的排水体系选用“单级搜集,单级进步”计划,在地道最低点设置海底泵房,搜集全线地道的废水,经排水泵一次性进步排出地道。

  排水主管材选用表里涂环氧螺纹钢管,现在全体运用杰出,无显着腐蚀,但一般碳钢管道的附件腐蚀严峻,直接锈穿。海底泵房内单个管道选用316L不锈钢管,全体效果杰出,但焊缝接头处有显着腐蚀,如图1所示。

  青岛胶州湾地道是山东省青岛境内衔接黄岛区与市南区的过海通道,于2006年12月开端建造,2011年6月注册运营,是大陆第二条海底公路地道。地道全长6.17km,其间海域段3.95km,选用钻爆暗挖法建筑,下穿胶州湾湾口海域。

  青岛胶州湾地道排水体系选用“分级搜集,多级进步”计划,全线共设置三座废水泵房,在地道最低点设置海底泵房,地道两头别离设置废水泵房,运用“接力”的方法扫除地道废水。

  排水管材选用缩合式衬塑钢管,现在全体状况杰出,但管道衔接处和外层防腐蚀涂料涂改不到位的区域存在腐蚀现象,需定时巡检保护。

  海水盐度、pH、温度、溶解气体流速、微生物以及污染等要素的交互效果,使海水对管材的腐蚀成为一个极端杂乱的进程。一般来说,海水腐蚀原因可分为海洋生物污损和化学腐蚀两大类。

  海洋生物污损是指生长在海水中的生物(包含动物、植物和微生物等),经过附着、集合等方法给人类海洋工程带来负面效益的现象。海洋生物污损不只下降了设备的运用功能,还会影响设备和资料的有用运转。据统计,与海洋微生物附着有关的资料腐蚀占涉海资料腐蚀总量的70%~80%,参加金属腐蚀的微生物首要有细菌、真菌及藻类,特别以细菌构成的腐蚀最多。

  海底地道排水管道一般选用金属管材,而海水中参加金属腐蚀的微生物首要有硫酸盐复原菌、铁细菌等,硫酸盐复原菌引起的腐蚀约占整个海洋生物污损的一半,是最重要的腐蚀微生物,这类海洋微生物会加快金属管道的电化学反响,损坏管道的外表保护层,构成管道体系产生腐蚀走漏。研讨标明,海洋微生物引起的部分腐蚀损坏率高达1mm/a。

  海底泵房坐落地道最低点,一般接近地道中部方位,间隔两头风井较远,故地道排水体系呈现长间隔高承压的特色。为了下降排水管道的沿程水损,一般会献身流速,这就简略构成泥沙淤积,繁殖的微生物附着在管道内壁对管材构成点蚀。一起管道内活动的泥沙简略对防腐蚀涂层构成损害,且不易被发现,这添加了管道体系的腐蚀危险。

  海底地道排水体系首要用于运送的介质为渗漏水和消防水,海水中的腐蚀性离子首要有氯离子、镁离子、钙离子、硫酸根离子等,其间对排水体系腐蚀最严峻的是氯离子,且腐蚀方位多产生在焊接接头处。

  对厦门海底地道和青岛胶州湾海底地道周边围岩的水质进行了剖析,发现同一海底地道两头近海域方位地下水中的离子含量改变很大,关于分级进步的排水体系,排水管道的防腐蚀要求宜结合水质状况分类考虑。

  从排水管材本身的物理、化学性质动身,宜挑选耐蚀性较好的资料,一般为铜合金和不锈钢。

  铜合金资料很少受海洋生物污损,在海洋、船只、电力等范畴运用较多。可是铜合金管材价格昂贵,装置保护杂乱,不适用于海底地道排水体系。

  不锈钢管材具有杰出的耐热阻燃性,装置便利,且其在海水中的腐蚀速率随浸泡时刻的延伸呈现下降趋势,防海水腐蚀功能优异。但是,低等级不锈钢的抗点蚀才能偏弱,易呈现穿孔走漏。2205不锈钢的抗腐蚀功能尽管优于奥氏体不锈钢,但因为价格昂贵,引荐在海底泵房内的重要设备上运用。

  管道的涂层防腐蚀是在金属外表上构成一层绝缘的接连覆盖层,将金属与海水进行绝缘(防止海水直接接触到金属),即设置一个高电阻使电化学反响无法正常产生,是排水管道最常用的防腐蚀办法之一。新式绿色涂层资料应是一起具有生物毒杀和防止海洋生物附着的天然防污化合物。

  现在常见的涂层防护技能分为管道外防腐蚀和内防腐蚀技能。其间,外防腐蚀涂层资料的优缺点比照如下:

  施工简略,无污染;涂层与钢管外表黏结才能强,具有优异的抗化学腐蚀性、抗阴极剥离,抗曲折,绝缘性等

  易被尖利坚固物撞破,在海底管道铺设时,配重层简略滑移,需在涂层外表进行防滑处理

  一起具有熔结环氧附着力强,耐阴极剥离好,柔性好等特色,和聚乙烯层耐磨、耐冲击等长处

  管道内防腐蚀办法首要为内衬和内涂防腐蚀涂层。管道的内衬和内涂防腐蚀涂层需求预制,待管道全体内防腐蚀处理完成后,再运至施工现场进行装置,装置进程中稍有不小心就需从头切开焊接管材,易构成防腐蚀层产生损坏。

  管道现场接头的防腐蚀也是影响管道防腐蚀效果的重要要素。制得杰出的接头补口,要求管道外表处理等级至少到达Sa2.5,且选用高质量热缩带资料,并到达管体涂层功能,引荐选用无缝钢管替代焊接钢管。

  电化学防腐蚀作为涂层防腐蚀的一种弥补手法,一般有献身阳极法和外加电流阴极保护法。献身阳极需求有满足负的开路电位和闭路电位,常用的献身阳极资料有铝合金、锌合金和镁合金,其间铝合金资料的运用寿数长,适用于海底管道,特别铝-锌-铟系合金的运用最为广泛。

  海底地道排水管道可经过钢芯直接将阳极焊接在管体上,对焊接影响区进行完全整理,露出的钢外表选用热缩带等进行防腐蚀。阳极表里表和端面应涂厚度大于100μm的浸没级环氧涂层,阳极外外表不能有涂层和其他物质。

  因为长时刻执役于高盐、高湿的强腐蚀性环境中,海底地道的排水体系需求挑选耐海水腐蚀性优秀的资料,特别是日常保护检修困难的过海轨道交通地道。国内海底地道工程常见排水管材有表里涂塑复合管、衬塑钢管、316L不锈钢管、内衬外涂复合钢管等。

  表里涂塑复合管是以钢管为基材,在钢管内、外壁喷涂或滚涂融溶一层厚度为0.5~1.0mm的聚乙烯(PE)、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、环氧(EP)、聚丙烯(PP)等有机物而构成的钢塑复合型管材。

  此类管材具有耐海水腐蚀功能好,承压功能优,价格低廉等长处,规划运用寿数达30年之久。但因为内、外防腐蚀涂层厚度较薄,实践运用中,存在管道涂层剥离,法兰接口处涂层受螺栓揉捏损坏等现象,这会构成管道损失防腐蚀才能。除此以外,该产品的防腐蚀功能受生产工艺、产品质量影响,差异较大。

  厦门翔安地道选用该种管材,以螺纹钢管为基材,表里喷涂300~400μm环氧树脂涂层。实地考察发现,现在管道全体运用杰出,管外壁无显着腐蚀,仅单个涂层损害处有点蚀现象。

  衬塑钢管是以钢管为基管,内壁去除焊筋后,衬入与钢管等内径的聚乙烯(PE)管材,最终加压加热必定时刻成型的复合管材。此类管材的内衬层较厚,价格适中,可防止因管道内防腐蚀层较薄而产生的涂层剥离、损坏。但因为制品衬塑钢管无外防腐蚀层,需后期涂刷防腐蚀涂料,工程实践中发现这类管材的外防腐蚀效果一般,需定时保护巡检。

  青岛胶州湾地道排水管道选用缩合式衬塑钢管,以无缝钢管为基材,缩合式内衬PE管,外涂防腐蚀涂料,现在全体效果杰出,但需定时巡检保护,现场发现管道衔接处和管道外壁防腐涂料涂改不到位处存在部分腐蚀现象。

  316L不锈钢管具有强耐蚀性和高承压性,且管材本身具有防腐蚀才能,无需涂层。316L不锈钢管在海水中的腐蚀速率低于0.002mm/a,且跟着浸泡时刻的延伸,腐蚀速率程下降趋势,可以耐海洋环境腐蚀,一起316L不锈钢管可切开、焊接,保护便利,承压功能好,但价格昂贵,在海水浸没状况下,存在点蚀现象。

  翔安地道废水泵房内单个排水管道选用316L不锈钢管,其防腐蚀功能显着强于碳钢和304不锈钢。

  内衬外涂复合钢管是一种表里涂塑钢,其经过內涂橡塑(一般为PE),使其自成管壳,厚度到达衬塑效果,内涂塑管壳壁厚达3mm,海水在塑料管壳内活动,与外部钢管别离,防止海水对钢管的浸入式腐蚀。其外涂层与一般表里涂塑钢管相仿,可作加强级T3PE处理,亦可选用一般外涂环氧树脂。

  这类管材的长处如下:内涂层厚度可到达3.0~4.0mm,构成独立的管体,不因缩短比与线胀系数不同而产生防腐层脱离;外涂层选用3层结构的PE,底层选用与金属附着好的环氧树脂。依据以往工程经历,表里涂塑复合管单一选用环氧树脂防腐蚀层,因为防腐蚀层耐性不及聚乙烯资料,易在运送、装置进程中受到冲击、磕碰、割划受损,管材外表的破损点会逐步扩成腐蚀面,防腐蚀效果大大下降,运用几年后,就会呈现锈蚀状况,所以海底地道工程规划应注重加强外防腐蚀规划,在环氧涂层的外层再涂覆聚乙烯涂层,给环氧树脂层添加一层保护,以加强防腐蚀效果的持久性。

  内、外涂层较薄,实践运用中有涂层剥离现象;法兰接口处涂层宜受螺栓揉捏损坏,损失防腐才能;产品防腐功能受生产工艺、产品质量影响,差异较大

  管道内衬层较厚,内部耐海水腐蚀较好;价格适中;承压功能好;规划寿数可达30年

  制品管道无外防腐蚀,需后期涂刷防腐蚀涂料,工程实践发现外防腐蚀效果一般,需定时保护巡检

  管材本身防腐,无需涂层,可以耐海洋环境腐蚀;可切开、焊接,保护便利;承压功能好

  管道表里均耐海水腐蚀;管道内涂塑能有用防止海水浸入式腐蚀;承压功能好;规划寿数可达30年

  (1)跟着新技能、新装备和新资料的运用,海底地道排水体系的防腐蚀功能应与时俱进,以完成地道轻保护、少检修、高安稳的方针。进步排水体系耐蚀性,对进步地道的运用寿数,操控出资造价,便利运维办理有明显效果。

  (2)海底地道两头近海域方位地下水中的离子含量改变很大,特别关于分级进步的排水体系,排水管道的防腐蚀要求宜结合水质状况分类考虑。

  (3)关于涂层防腐蚀管材,因为焊接钢管的接头方位是腐蚀的薄缺点,主张选用无缝钢管替代焊接钢管,并做好接头补口防腐蚀。

  (4)排水管材应挑选耐蚀性好,施工便利,价格合理的资料,一起也需统筹排水体系重要程度。

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