鋼管樁陰極防護(hù)施工方案

1、福建東港石油化工實業(yè)有限公司鋼管樁陽極更換施工方案一、 工程概況略二、鋼管樁犧牲陽極陰極保護(hù)原理鋼管樁犧牲陽極陰極保護(hù)是一種控制金屬電化學(xué)腐蝕的保護(hù)方法。在犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成的電池中，氧化反應(yīng)集中發(fā)生在陽極（鋁-鋅-銦合金陽極塊）上，從而抑阻了作為陰極的被保護(hù)金屬（鋼管樁）上的腐蝕。陰極保護(hù)是一種基于電化學(xué)腐蝕原理而發(fā)展的一種電化學(xué)保護(hù)技術(shù)?？蓮碾姌O反應(yīng)、陰極保護(hù)圖解說明等方面理解犧牲陽極陰極保護(hù)原理。1）電極反應(yīng)方面：任意兩種金屬/合金的組合，都可構(gòu)成電化學(xué)電池；低電位者為電池的陽極，主要發(fā)生氧化反應(yīng)；高電位者為陰極，主要發(fā)生還原反應(yīng)。由于陽極和陰極之間存在著電位差，外部電連接的陽極和

2、陰極之間將有電流流過電池，從而加速了陽極的腐蝕，同時抑阻陰極的腐蝕，使陰極金屬獲得陰極保護(hù)。在實踐中，鐵的保護(hù)電位通常為-0.85V（CSE），也就是說，當(dāng)鐵金屬處于比-0.85V（CSE）更負(fù)的電位時，鐵金屬就受到保護(hù)，腐蝕可以忽略。2）金屬界面反應(yīng)即陰極保護(hù)圖解說明圖示給出了鐵在NaCl水溶液（或土壤）中于金屬界面處發(fā)生的電化學(xué)腐蝕反應(yīng)過程，說明了各種反應(yīng)質(zhì)點(diǎn)和反應(yīng)產(chǎn)物的存在和傳遞。由于陰極保護(hù)系統(tǒng)通過犧牲陽極，能對金屬提供足夠量的電子（施加所需的負(fù)電流），使金屬界面呈負(fù)電性和達(dá)到足夠負(fù)的電極電位，從而抑阻氧化反應(yīng)（FeFe2+2e）；此時還原反應(yīng)所需電子完全從犧牲陽極獲得。由此實現(xiàn)了陰極

3、保護(hù)，停止了金屬的腐蝕過程。三、鋼管樁犧牲陽極陰極保護(hù)技術(shù)指標(biāo)根據(jù)鋁-鋅-銦合金犧牲陽極（GB/T4948-2002）和本工程設(shè)計技術(shù)要求，本工程鋼管樁犧牲陽極陰極保護(hù)技術(shù)指標(biāo)為：1）犧牲陽極陰極保護(hù)設(shè)計保護(hù)年限為25年；2）保護(hù)范圍：為處于平均潮位以下至樁尖鋼管樁外表面層；3）保護(hù)電位： 7天內(nèi)電位為-0.77-1.05V，7天到30天的電位為-0.85-1.1V；4）陽極規(guī)格及重量極塊規(guī)格：截面為上底長210mm,下底235mm,高236mm的梯形。主體長度為1000mm.。陽極的主體中間串一根80無縫鋼管作為鐵芯，彎曲的兩頭焊有14060槽鋼作為陽極的爪，陽極塊重量為71kg。5)水下焊

4、接水位：按照電流分布需要和為控制腐蝕峰值，陽極塊安裝時，應(yīng)在鋼樁海水全浸區(qū)均勻分布，上塊陽極上焊腳不高于設(shè)計低水位以下1.0m,下塊陽極下焊腳不低于設(shè)計泥面以上1.0m。本工程因后排鋼樁水深不足，可以放寬要求，但應(yīng)保證陽極塊鋁合金工作表面最高處應(yīng)低于設(shè)計水位（+0.44m）. 四、陽極塊材質(zhì)和焊接設(shè)備的選擇1）陽極塊材質(zhì)確定 根據(jù)鋁-鋅-銦合金犧牲陽極（GB/T4948-2002）和本工程設(shè)計技術(shù)要求，本工程陽極采用“鋁-鋅-銦-鎂-鈦”陽極塊，其特點(diǎn)是容量大、壽命長、電化學(xué)性能優(yōu)良、工作性能穩(wěn)定。其化學(xué)成分為：種類化學(xué)成分（%）ZnInMgTi雜質(zhì)，不大于AlSiFeCu鋁-鋅-銦-錫-鎂4

5、.07.00.0200.0500.501.000.010.080.100.150.01余量其電化學(xué)性能為：項目開路電位V工作電位V實際電容Ah/kg電效率%溶解狀況電化學(xué)性能-1.18-1.10-1.12-1.05260090腐蝕產(chǎn)物容易脫落，表面溶解均勻2）焊條選擇本工程水下焊條采用上海焊條總廠生產(chǎn)的T202防水電焊條。該焊條采用鎳鐵合金焊芯，為雙層涂藥層防水、防氣電焊條。外層涂有造渣劑和防水劑，具有很強(qiáng)的封閉性，以保證溶嗷金屬的焊接質(zhì)量；內(nèi)層涂有合金劑和脫氧劑以保證電弧穩(wěn)定和焊縫塑性及金屬成分。該焊條可用于帶水氣或水下結(jié)構(gòu)鋼及鑄鐵管道的全位置焊接，是一種理想的防水電焊條。焊條直徑為3.2、

6、4.0mm，參考電流（A） 130150 ，150180。3）焊接設(shè)備選擇直流焊機(jī)：采用2臺直流焊機(jī)，型號為AX-500型直流弧焊機(jī)，其電源電壓為V 220/380， 空載電壓V 4090，工作電壓V 2540，電流調(diào)節(jié)范圍A 120600，額定負(fù)載持續(xù)率 60%，電動機(jī)功率26kW，轉(zhuǎn)速2900，裝箱尺寸1300x750x1100mm，毛重600kg。 濕式焊槍：采用BR-21濕式焊槍，BR-21濕式焊槍是傳統(tǒng)的壓縮型電焊條夾持器。BR-21濕式焊槍的特征是：有分度凹口的特大型頭部，更易于被握住，成斜角的座子是開槽的，以便消除擺動，同時將電焊條保持在理想角度。更易于帶手套的手拿住。手柄和頭都

7、用六角形原料機(jī)械加工而成。發(fā)電設(shè)備：采用1臺80kW發(fā)電機(jī)，其型號為，其提供電壓為，電流為，可以供2個水下焊接班組使用，另外還有配套電箱電纜等。供氧設(shè)備：采用2組供氧設(shè)備，每組為1臺0.9立方空壓機(jī)、1臺1.0立方儲氣罐和1臺高效多級過濾器，還有配套輸氣橡膠管等，主要向水下焊接人員提供穩(wěn)定清潔的氧氣之用。4）船機(jī)竹排及固定設(shè)備等船機(jī)設(shè)備：工作船1艘，為36kW機(jī)動船，可運(yùn)載30t貨物及45m甲板作業(yè)面，主要作為移動式水上平臺，供陽極快堆放，供焊機(jī)、發(fā)電、供氧等設(shè)備擺放。竹排設(shè)備：配備2個工作竹筏， 竹筏尺寸為3*4m。每個竹排作為1個水下焊接組，主要供陽極塊擺放安裝、安裝人員在上部安裝固定陽極

8、塊之用。陽極固定設(shè)備：主要由足夠強(qiáng)度尼龍繩或麻繩，分為上部固定套繩，控制陽極塊標(biāo)高的吊繩及陽極塊在水下的固定繩。五、陽極塊水下焊接工藝及各個工藝流程控制要求1）水下焊接工藝流程焊前材料設(shè)備檢查船機(jī)竹排就為陽極塊懸掛潛水員下水陽極塊固定鋼樁防腐涂層鏟除陽極塊水下焊接陽極塊焊縫檢查鋼樁電位測試完工下一只陽極塊焊接。2）陽極塊質(zhì)量檢查：陽極塊進(jìn)場后，首先檢查其產(chǎn)品質(zhì)量合格證和原材料化學(xué)成分分析報告是否齊全；然后檢查陽極塊鑄造表面有無氧化渣、毛刺、飛邊等缺陷，以及表面有無裂紋，如有是否在允許范圍內(nèi)，和焊腳是否符合規(guī)范設(shè)計要求等；接著，再用磅秤稱量每只陽極塊的重量，確定是否符合規(guī)范偏差要求。檢查完畢后，

9、記錄臺帳，只有合格的陽極塊才可投入使用。 3）發(fā)電機(jī)、電焊機(jī)、空壓機(jī)等設(shè)備檢查：每個工班開工前，必須檢查所有設(shè)備是否正常，填寫檢查記錄。一定要在所有設(shè)備全部正常情況下，才可安排水下陽極焊接。每個工班完成作業(yè)后，同樣要進(jìn)行一次設(shè)備檢查保養(yǎng)。4）船機(jī)竹排就位：根據(jù)陽極塊焊接鋼樁部位，把工作船?？吭谙鄳?yīng)的平臺外側(cè)，然后安裝人員把陽極塊搬放置在竹排上，利用纜繩拉動竹排進(jìn)入樁區(qū)指定位置，把纜繩收緊固定竹排，防止竹排移動。5）陽極塊懸掛：套繩固定：陽極塊安裝人員站在竹排上，把事先準(zhǔn)備好的套繩系在鋼管樁上，要求離水面一定距離，并用鋼卷尺丈量套繩離樁帽底部距離，根據(jù)樁帽底標(biāo)高換算套繩高程，即H1=H2-L2(

10、H1為套繩處高程，H2為樁帽底高程，L2為丈量尺寸)。接著在套繩上懸掛1個吊鉤，其位置與陽極塊焊接位置基本在一個方向處，以便于懸掛陽極塊時使其基本到位，減少陽極塊在水中拉動距離。系拴陽極塊：用事先準(zhǔn)備好的2道腰繩即麻繩系在陽極塊本體上下2端處，供在水下捆綁固定陽極之用。同時吊繩一端系住陽極塊鐵腳上部位置，系纜端部為吊繩0標(biāo)尺處，吊繩上有尺寸標(biāo)記，從系纜底端每10cm做一個尺寸標(biāo)注；然后安裝人員站在竹排上把吊繩掛在套繩吊鉤上，接著安裝人員把陽極塊緩慢放入水中。下放陽極塊：安裝人員用手拉住吊繩，在陽極塊自重作用下緩慢下放吊繩，直至陽極塊到設(shè)計標(biāo)高處，即H = H1- L1- L-（H為陽極塊設(shè)計頂

11、標(biāo)高，L1為吊繩位于吊鉤處讀數(shù)，L為吊鉤長度，為系纜端部離陽極頂部長度）。6）潛水員下水：潛水員穿戴好潛水服后，攜帶焊槍和焊條從工作船下水，沿著吊繩位置下潛，直至下潛到陽極塊水深處，并摸到系在陽極塊上的麻繩。7）陽極塊固定：陽極塊固定采用2道腰繩，分別系在陽極體上下部位。要求一端帶套頭，以便于腰繩另一端易于穿過套頭。當(dāng)潛水員下潛摸到陽極后，首先搬動陽極使其焊腳部位朝向管樁，接著摸到上部套繩帶套頭一端，繞管樁，并把腰繩另一端穿過套頭，最后收緊腰繩，系在陽腳處。待上部腰繩系好后，采用同樣方式系好下部腰繩。陽極塊固定好后，用手摸一摸焊腳同管樁面結(jié)合程度，如果有較大間隙，不滿足焊接要求，則用手推一推陽

12、極使其吻合，如果腰繩有松動，則進(jìn)一步拉緊固定。注意，在固定過程中，如果焊腳處遇到管樁焊縫處，則通過標(biāo)高調(diào)整避開管樁焊縫。8）鋼樁防腐涂層鏟除：陽極塊定位后，潛人水員用鏨平錘和刮刀鏟除鋼管樁上需焊接部的涂層和附著物，接著用加重的鋼絲刷清理干凈。9）陽極塊水下焊接：每個陽極塊有2個焊腳，4道焊縫，每道焊縫長度為100mm，焊縫焊腳高度5mm，要求焊縫平整、連接牢固。焊接順序要求：首先要求焊接陽極塊上部焊腳焊縫，然后焊接陽極塊下部焊腳焊縫；對于每條焊縫，要求焊接必須從頂部開始，向下移動，這樣當(dāng)潛水員沿著焊接線焊接時，產(chǎn)生的氣泡不干擾他的視線。電流值設(shè)定：在正式焊接前，電流值必須正確設(shè)定，應(yīng)該在實際焊

13、接之前通過試驗焊接來確定，本工程焊電流值為160180A。焊前要求：要確定安全開關(guān)是斷開的。檢查要焊接表面是否清潔。按要求設(shè)置電焊機(jī)輸送合適的電流。將電焊條的點(diǎn)弧靠著陽極鐵腳使它與焊接線大約成30度角，根據(jù)電焊條類型、工作條件和個人愛好，這個角度可以從15度到45度。通知送電。用電焊條端頭輕敲陽極鐵腳直到引起電弧，確定電焊條位于要開始焊接的地方。在某些情況下，在將電焊條插入電焊鉗之前，要刮一下其端頭。施加足夠的壓力到陽極鐵腳，使電焊條自行消耗。電焊條與陽極鐵腳要保持接觸，在直線焊縫時，不要擺動。一根焊條剛好能焊接10cm長焊縫，這樣避免焊縫不連續(xù)，才能保證焊接質(zhì)量。焊接速度一般為250300m

14、m/min。電焊條消耗之后，通知“斷電”，那時看管人必須打開安全開關(guān)并且使其在更換電焊條時保持打開狀態(tài)。完成焊接之后，保持電焊條在焊接位置，直至收到證實看管人已“斷電”時止。焊接完成后，仔細(xì)檢查焊縫是否連續(xù)飽滿，是否滿足規(guī)范要求。如果焊縫不符合規(guī)范，要求重新焊接，焊接前原先堆焊的焊縫必須清潔干凈。10）焊縫檢測：焊縫檢測分為2種，2個階段實施，針對每個焊縫焊完以后的及時檢測，主要采用肉眼觀測和用手探摸，本工程水域水質(zhì)較好，在一定水深處的焊縫憑肉眼是可以觀測的。第2種檢測，主要采用水下攝像形式，一般在焊接一定數(shù)量陽極后，組織專業(yè)水下攝像人員抽樣進(jìn)行錄像檢測，作為驗收主要依據(jù)。、施工流程標(biāo)高定位、

15、陽極塊固定作業(yè)隊進(jìn)場施工準(zhǔn)備、安全技術(shù)交底電焊設(shè)備檢查工前準(zhǔn)備設(shè)備啟動潛水員、焊條等下水陽極塊檢查防腐涂層鏟除陽極塊水下焊接陽極塊水下焊接檢查測量鋼管樁電極電位 調(diào)試竣工驗收1、 陽極安裝前對陽極規(guī)格、重量以及表面狀況進(jìn)行檢查，陽極塊表面不得有油漆、油污，若有發(fā)現(xiàn)必須清除、清理。2、 電焊機(jī)、空壓機(jī)等設(shè)備配備專用發(fā)電機(jī)供電，作業(yè)船舶根據(jù)施工區(qū)域進(jìn)行定位，排筏配合在碼頭樁區(qū)內(nèi)運(yùn)送陽極塊。3、 利用樁帽標(biāo)高進(jìn)行碼頭區(qū)域陽極塊標(biāo)高定位，承臺區(qū)域陽極塊則利用承臺底標(biāo)高定位，定位后潛水員鏟除鋼管樁上的涂層和附著物。4、 潛水作業(yè)船?？吭诖a頭前沿，陽極塊依靠工作筏運(yùn)送到要進(jìn)行焊接的樁區(qū)內(nèi)；5、 固定陽極塊

16、采用棕麻繩，根據(jù)鋼樁直徑，選擇適當(dāng)長度。棕麻繩兩端設(shè)置鐵環(huán)和掛鉤，陽極塊捆綁在鋼管樁需要安裝陽極塊的位置上，潛水員焊接前必須確認(rèn)焊腳位置及陽極塊的方向，及時糾正。6、 陽極塊水下焊接后，立即采用活動式（便攜式）參比電極（海水Ag/Agcl電極）測定鋼管樁電極電位，并立即作好記錄。7、 在拆除固定繩前，對潛水作業(yè)的陽極塊焊接質(zhì)量進(jìn)行檢查，對有問題的焊接部位按規(guī)范重新進(jìn)行焊接，無問題方能松開固定繩。8、 陽極塊水下焊接施工作業(yè)時間一般選擇平潮時段，低潮時段主要以承臺區(qū)域為主，高潮時段以碼頭區(qū)域為主。三、 本工程投入主要施工設(shè)備1、工作船 1艘2、工作木筏 （3*4m） 1條3、逆變直流電焊機(jī)（60

17、0型） 2臺4、空壓機(jī)（0.9立方） 2臺 空壓機(jī)（0.15立方） 1臺5、儲氣罐（1.0立方） 2只6、潛水裝置（MZ-300） 2套7、發(fā)電機(jī)（80kw） 1臺 8、配電設(shè)施等 2套9、焊條（T202） 若干四、施工工藝1、陽極塊標(biāo)高定位根據(jù)樁帽底標(biāo)高和承臺標(biāo)高，以事先作好不同深度標(biāo)記的測繩，按照設(shè)計標(biāo)高及焊接方向確定陽極塊的水下標(biāo)高和方向。2、陽極塊的焊接采用水下電弧焊，選用逆變直流焊機(jī)600型，用T202水下專用焊條進(jìn)行焊接。3、陽極塊焊接嚴(yán)格按照“犧牲陽極焊接圖”要求焊接。4、焊接陽極塊前，必須將鋼管樁陽極焊腳處清理，確保焊腳與鋼管樁的貼合間隙小于3mm。5、陽極塊直接焊于設(shè)定的鋼管

18、樁上，單只陽極塊是6條焊縫（三面施焊），每條焊縫長度必須大于50mm，焊縫應(yīng)飽滿，嚴(yán)禁點(diǎn)焊、漏焊、假焊。6、每焊完一塊陽極塊，都必須采用鋼絲刷清理焊縫表面的焊渣，潛水員用手摸的方法檢查，有問題馬上進(jìn)行修補(bǔ)。7、拆除固定時，對陽極塊焊接質(zhì)量進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正。五、施工技術(shù)及質(zhì)量控制1、項目管理網(wǎng)絡(luò) 項目經(jīng)理 嚴(yán)國良 項目總工 陳奇冰期項目生產(chǎn)經(jīng)理 翁國遠(yuǎn)工科 材料員機(jī)伍管飛員軍安翁全國員遠(yuǎn)質(zhì)翁量國員遠(yuǎn)施伍工飛員軍作業(yè)隊伍作業(yè)船2人配合組3人潛水組4人2、技術(shù)要求及質(zhì)量控制1）、嚴(yán)格按圖施工，并由專人負(fù)責(zé)施工質(zhì)量，施工期間，項目部管理落實到現(xiàn)場。2）、陽極塊的采購必須嚴(yán)格控制，安裝前，生產(chǎn)

19、廠家必須提供陽極化學(xué)成分、電流效率、電化學(xué)性能以及陽極體與鐵芯的接觸電阻的產(chǎn)品合格證，陽極產(chǎn)品必須符合GB/T4948-2002技術(shù)要求，并按照要求上報監(jiān)理及業(yè)主。3）水下焊接必須由有經(jīng)驗的水下電焊工操作，并具有水下電焊作業(yè)上崗證書，嚴(yán)格按照焊接規(guī)定的焊接規(guī)范操作。4）、開始引弧或焊接中途引弧時，引弧通常提前10mm左右，焊接結(jié)束時，收弧點(diǎn)稍停移動焊條，使弧坑小點(diǎn)，避免收弧的地方出現(xiàn)裂縫。5）、對參加施工作業(yè)的操作人員進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)，使操作人員了解、掌握本工程的各項技術(shù)要求、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，由項目部組織作業(yè)隊伍進(jìn)行技術(shù)交底工作。6）、陽極塊焊接完成以后，立即測量鋼管樁的電極電位，并作好記錄，電極范圍在

20、-0.77-1.05V（相對于S.C.E）7）、水下電焊焊縫的檢查可進(jìn)行1%的水下攝影檢查。8）正式下水焊接陽極快前，在現(xiàn)場相同水域設(shè)置一根鋼管，由潛水員進(jìn)行典型作業(yè)，包括電焊質(zhì)量以及定位控制。試焊結(jié)束后，將鋼管吊起來進(jìn)行焊接質(zhì)量評定，并上報監(jiān)理、業(yè)主認(rèn)可。六、作業(yè)計劃及人員根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況，陽極塊安裝實行穿插式作業(yè)方式進(jìn)行，即盡可能減少對碼頭施工的影響，擬先安排承臺部分的陽極塊安裝，根據(jù)現(xiàn)場條件，采用陸上與水上配合作業(yè)陽極塊直接從承臺面吊入定位，由水下作業(yè)人員進(jìn)行固定焊接。如工作條件許可，也可進(jìn)行碼頭部分樁的陽極塊安裝。計劃平均每天安裝陽極塊數(shù)量為5-10塊左右，施工工期為3-4天。計劃在4月25日前完成該工程。八、安全保證措施水下焊接屬于高危性特殊作業(yè)，除確保陽極塊安裝質(zhì)量外，項目部對安全工作將作為重中之重，精心組織施工，合理安排工程進(jìn)度，對危險源提前熟悉和掌握特性，并制定相應(yīng)操作規(guī)程和規(guī)章制度，建立完整的安全生產(chǎn)體系，防微杜漸，杜絕一切安全隱患：1、 參加施工的作業(yè)船必須符合船檢、港監(jiān)有關(guān)規(guī)定，具備適航證書和合格證書。作業(yè)船上必須具備相應(yīng)救生和消防設(shè)備。各作業(yè)船只必須有一套供氣源備用。2、 作業(yè)船必須保持性能