房本才

(遼寧潤中供水有限責任公司， 遼寧 沈陽　110166)

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ECI智能化裝置在輸水工程防腐監(jiān)測中的應用

房本才

(遼寧潤中供水有限責任公司， 遼寧 沈陽110166)

ECI智能化裝置在輸水工程防腐監(jiān)測中得到了應用，在管線防腐、安全運行等方面都收到很好的效果，值得在行業(yè)中推廣。本篇介紹ECI智能化裝置在大伙房水庫輸水(二期)工程防腐監(jiān)測中的應用，供同行業(yè)參考。

ECI智能化裝置； 輸水工程； 防腐監(jiān)測； 應用

遼寧省大伙房水庫輸水(二期)工程，要求達到一步工程輸水規(guī)模327萬m3/d，承擔遼寧撫順、沈陽、遼陽、鞍山、營口和盤錦等城市的供水任務。根據現有條件決定選用PCCP管為主要輸送管道，總長約154km。土壤電阻率大部分為20～50Ωm之間，屬于中等腐蝕地域，局部氯離子含量偏高(大于150mg/L)。對混凝土中的鋼筋產生腐蝕。因此，有必要對輸水管道采用陰極保護的防腐措施。ECI智能裝置具有現場安裝適用性好、效率高、擴展能力強等特點，在該工程防腐系統中得到良好的應用。

下面對該系統在工程中的應用加以簡要介紹。

1　智能化監(jiān)測系統

系統組成如圖1所示。

圖1　系統組成

1.1傳感器單元

系統中設置多種傳感器以完成監(jiān)測系統對PCCP管電位電流監(jiān)測、腐蝕環(huán)境監(jiān)測和驗證檢測的要求。

下面按監(jiān)測的要求對各類傳感器的功能進行簡要描述。

PCCP管電位的日常監(jiān)測由3支參比電極組成一組PCCP管電位測試點，均勻分布在PCCP管圓周上。參比電極采用二氧化錳ERE20電極。同時設置了腐蝕環(huán)境監(jiān)測和驗證檢測裝置。

腐蝕環(huán)境監(jiān)測和驗證檢測裝置包括兩組腐蝕監(jiān)測傳感器。一組是與預應力鋼絲同材質鋼絲和參比電極組成的一套電化學腐蝕測量探頭，通過電化學方法測量鋼絲的腐蝕速度和自腐蝕電位。另一組傳感器為ECI-1型腐蝕監(jiān)測探頭(如圖2所示)，通過ECI-1探頭，可以監(jiān)測獲得氯離子濃度、混凝土電阻率、極化電阻、溫度和開路電位。

圖2　ECI-1型腐蝕監(jiān)測探頭

1.2數據采集單元

數據在遠程傳輸之前，由模擬信號轉換為數字信號。智能化監(jiān)測裝置的數據由國外某公司的數據采集器采集。

1.3數據終端

監(jiān)測裝置提供的數據，經測試人員采集后到達計算機中的信息處理平臺。

監(jiān)測和評估軟件基于中文Windows平臺。監(jiān)測軟件由測量設置、數據瀏覽、數據分析、外接程序、幫助五大部分組成。其中測量設置包括通訊設置、電極參數等；數據分析包括文本查看、數據查看、數據圖表等。通過監(jiān)測軟件操作，管理方可以進行腐蝕監(jiān)測系統的日程管理，方便收集數據、查看歷史數據和瀏覽實時數據等。

2　系統安裝

2.1參比電極及探頭的制作安裝

參比電極分別埋設在管道邊靠近陽極位置和保護末端，采用鑲入式參比電極。該試驗采用MnO2電極。

MnO2參比電極在安裝前，每支參比電極與兩支取自PCCP管廠的預應力鋼筋制作的圓鋼柱(探頭)一起預制在混凝土塊中，混凝土塊的材料同樣來自PCCP管廠，并與制作PCCP管的材料和配比完全一致，參比電極和兩個探頭通過電纜連接在測試樁內的各相應端子上。安裝時，將PCCP管相應位置輕輕鑿去一層，露出新鮮表面，并用同樣材質的水泥將預制好的混凝土塊固定在PCCP管旁。

2.2PCCP管道電連接

制作PCCP管期間，將預應力鋼絲和鋼筒進行電連接，即在管芯或纏絲前的砂漿覆蓋層表面沿長度方向預先壓放兩條鋼帶，鋼帶不得有油漬，且在使用前應進行表面除銹，除銹等級為St3級，并應在除銹后4h內使用。鋼帶邊緣需打磨，與鋼絲接觸面不得出現直角。在PCCP管兩頭的插口和承口鋼環(huán)上焊接電跨接鋼片。

采用XLPE/PVC1×25mm20.6/1kV銅芯電纜在PCCP管間進行電連接性跨接，電纜分別焊接在相連的兩節(jié)PCCP管的電跨接鋼片上，焊接需牢固。

2.3犧牲陽極安裝

采用XLPE/PVC1×16mm20.6/1kV銅芯電纜與鋅陽極和鎂陽極連接，安裝完畢的采用XLPE/PVC1×25mm20.6/1kV銅芯電纜地面標志木樁處(距離PCCP管外壁1.5m)，鉆出直徑320mm的陽極安裝井，并超出管底280mm。陽極垂直安裝，周圍填充化學填料。陽極底部的化學填料厚度為280mm，頂部厚度為210mm，上面鋪上砂，蓋滿磚。

加入足量的水浸泡陽極周圍填充的化學填料。完成后，浸泡陽極井24h以上。

采用壓接或焊接方式連接陽極電纜與陽極匯流電纜，連接和防腐采用專用電纜連接套。

2.4測試盒的安裝

試驗段共安裝4個測試盒，設兩個測試斷面，每個斷面兩個測試盒，一個用于連接探頭，另一個連接棒狀陽極。測試盒安裝在地面上，應澆筑510mm×510mm×4900mm的混凝土保證其穩(wěn)定性。每個測試盒的測試板上有25個接線柱，所有測試探頭的連接電纜，都根據測試探頭和PCCP管道的相應位置連接在測試板上相對應的接線柱上，做好標記以保障接線與探頭的正確連線，也供以后的日常維護，采用鍍錫銅鼻子連接電纜與接線柱。

2.5測試探頭的安裝

沿PCCP管道圓周安裝6支測試探頭。每個測試探頭都有3根連接電纜，分別為CSE、C和N。具體含義：CSE為參比電極(白色電纜)；C為試片(紅色電纜)；N為自然電位(黃色電纜)。

距離管道210mm埋設測試探頭。測試探頭埋設前在水中浸泡24h以上，埋設后在地下再用足夠的水浸泡，這樣能夠保證探頭周圍土壤濕潤。

2.6電纜安裝

電纜選型為銅芯XLPE/PVC電纜，分配如下：

a. XLPE/PVC1×6mm20.6/1kV測試用電纜。

b. XLPE/PVC1×16mm20.6/1kV陽極用電纜。

c. XLPE/PVC1×25mm20.6/1kV跨接用電纜。

在凍土層以下埋設電纜，用鋪砂蓋磚的方式加以保護，保護磚為200mm×200mm×50mm的混凝土磚。埋地電纜避免拉伸，并留余量。電纜之間的連接，用鍍錫銅鼻子，電纜與陽極棒的連接采用壓接或銅焊接兩種方式，連接頭防腐和密封使用專用保護套。

3　檢測系統

在每個試驗段安裝兩處測試探頭和測試盒，用來掌握試驗段PCCP管道陰極保護系統的運行情況和管道的腐蝕狀況。在每個測試點上，沿著管道圓周均布安裝6支測試探頭，以測取圓周的電位分布狀態(tài)。

3.1測試基本要求

a.根據測試要求選擇測試儀表的量程、范圍和精度，儀表應具有重量輕、攜帶方便、耗電小、適應測試環(huán)境的特點。測試儀表在有效的校驗時間內工作，保證測量的準確。

b.陰極保護測試探頭具有自然電位和保護電位的測試功能。電纜連接做到接觸良好，選用銅芯絕緣軟線作為測量導線，保證電流穩(wěn)定。

c.最終保護電位(極化)應采用斷電測量技術，確保管子極化充分。

d.測試結果陰極保護電位應符合NACE RP0100標準的要求。

3.2測試內容

3.2.1自然電位測試

PCCP管道埋地后，經過土壤腐蝕會在金屬表面形成一個自然腐蝕電位，此電位能作為自然狀態(tài)下管道的腐蝕情況的基本參數，可作為后來的極化電位基準。為確保管道極化電位偏移量達到設計要求，就要精確測量管道的自然電位，作為管道電位極化的基準。

3.2.2管道保護電位測試

測試完PCCP管道自然電位，馬上施加外部電流對管道進行極化，由于混凝土管道的特殊性，管道的極化時間應在一個月左右。

3.2.3犧牲陽極接地電阻測試

采用犧牲陽極對PCCP管道進行陰極保護，所以犧牲陽極的電流大小十分重要。陽極電流的輸出大小取決于陽極接地電阻的大小，因此在犧牲陽極施工完成后，立即測試陽極接地電阻。此次試驗進行多段組合、多種方法的測試研究，以驗證設計計算的數據。

3.2.4極化電位的測試

管子充分極化后，應采用斷電測試技術測量管道極化后的真實電位，由于管子上的犧牲陽極不可能全部斷開，所以該項工程采用探頭斷電法。根據設計標準要求的100mV的電位極化偏移量，對外部陽極的電流輸出進行及時調整，直至滿足設計標準要求為止。最大極限極化電位不應負于-1000mV(CSE)，當超出此值時應使用電阻調節(jié)。

3.2.5犧牲陽極電流輸出測試

采用犧牲陽極對管道進行極化。在管道被極化到設計的數值后，應使用電流表測試該處陽極的電流輸出。

3.2.6土壤電阻率測試

在試驗段長度內，每100m測試一次管底深度處的土壤電阻率，測量采用四極法。測量次數可根據現場情況，宜每月一次。

4　結　論

ECI智能裝置應用于該工程防腐系統中，監(jiān)測效率高，電流輸出穩(wěn)定，量程大、精度高，可以在類似防腐監(jiān)測環(huán)境中發(fā)揮重要作用，值得類似工程借鑒。

[1]GB/T 21448—2008埋地鋼質管道陰極保護技術規(guī)范[S].北京：中國標準出版社，2008.

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[5]宋放.大型輸水工程PCCP管道陰極保護淺析[J].水利建設與管理,2015(4).

Application of ECI intelligent devices in water conveyance project corrosion-proof monitoring

FANG Bencai

(LiaoningRunzhongWaterSupplyCo.,Ltd.,Shenyang110166,China)

ECI intelligent devices have been applied in corrosion-proof monitoring of water conveyance project. It has good effect in the aspects of pipeline corrosion protection, safe operation, etc., and it is worth popularizing in the industry. In the paper, application of ECI intelligent device in Dahuofang Reservoir (stage II) engineering corrosion-proof monitoring is introduced, which can be used as reference in the same industry.

ECI intelligent device; water conveyance project; corrosion-proof monitoring; application

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.01.020

TV698.1

B

1005-4774(2016)01-0069-03