鋼管樁犧牲陽極陰極保護(hù)維修工程

1、鋼管樁犧牲陽極陰極保護(hù)維修工程1.調(diào)查和檢測廈門博坦油庫碼頭建于1996年，在碼頭建造時(shí)考慮到海水對(duì)鋼管樁的腐蝕，對(duì)所有鋼管樁采取涂料與犧牲陽極陰極保護(hù)措施，犧牲陽極設(shè)計(jì)使用壽命為10年。犧牲陽極陰極保護(hù)于1995年10月設(shè)計(jì)，1996年4月起施工，1996年7月竣工驗(yàn)收。陽極主要采用AZIC-H5型和AZIC-H7型兩種規(guī)格的鋁合金犧牲陽極，整個(gè)碼頭共安裝AZIC-H5型陽極390只，AZIC-H7型陽極440只，合計(jì)830只。由于碼頭使用的犧牲陽極已達(dá)14年，超過原犧牲陽極陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)的10年使用壽命，為了解陰極保護(hù)的運(yùn)行狀況和保護(hù)效果以及鋼管樁的腐蝕狀況，為犧牲陽極更換提供技術(shù)依據(jù)，廈

2、門博坦倉儲(chǔ)XX公司委托南京水利科學(xué)研究院對(duì)碼頭鋼管樁進(jìn)行陰極保護(hù)效果檢查，并對(duì)鋼管樁腐蝕狀況進(jìn)行檢測。調(diào)查和檢測工作于2007年9月進(jìn)行。報(bào)告主要反映碼頭運(yùn)行11年以來鋼管樁出現(xiàn)變型和破損狀況，鋼樁表面涂層老化、破壞情況，犧牲陽極現(xiàn)存的數(shù)量和消耗情況，通過陰極保護(hù)電位檢測和鋼管樁壁厚測量反映鋼管樁的保護(hù)和腐蝕情況，通過剩余陽極尺寸測量，推算估計(jì)犧牲陽極保護(hù)壽命，針對(duì)報(bào)告的檢查檢測結(jié)果，公司內(nèi)部做了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并著手進(jìn)行維修方案的設(shè)計(jì)，在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上做綜合分析，針對(duì)原設(shè)計(jì)的保護(hù)效果，碼頭的運(yùn)行狀況，維修施工條件，維修成本等等，提出現(xiàn)有維修方案并推進(jìn)實(shí)施。碼頭構(gòu)件分布圖如下：2. 解決方案（ 1）鑒

3、于浪濺區(qū)涂層已完全老化失效，鋼管樁在此部位已發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，水位變動(dòng)區(qū)涂層為厚度不足，且因圍污欄使得該區(qū)域涂層出現(xiàn)大面積的缺損，為保證鋼管樁同壽命使用，建議立即對(duì)浪濺區(qū)進(jìn)行全面重新涂料防腐蝕、水位變動(dòng)區(qū)涂層進(jìn)行修補(bǔ)加厚。（ 2）原犧牲陽極設(shè)計(jì)保護(hù)壽命為10年，至2007年已經(jīng)使用達(dá)11年之久，大多數(shù)陽極消耗完畢或接近消耗完畢，計(jì)劃安排計(jì)劃對(duì)鋼管樁陰極保護(hù)重新設(shè)計(jì)，進(jìn)行犧牲陽極更換，減少鋼樁腐蝕，延長碼頭使用壽命。（ 3）根據(jù)不同區(qū)域的腐蝕率和腐蝕余量的不同，考慮到維修成本及對(duì)日常碼頭運(yùn)作的影響，建議分二期進(jìn)行維修實(shí)施，消防平臺(tái)、補(bǔ)償器平臺(tái)、棧橋（包括棧橋拐角段、棧橋固定墩）的陽極消耗較其它構(gòu)件快

4、，電位也較偏正，建議可對(duì)此三類構(gòu)件的陽極先行更換。（ 4）圍污欄對(duì)水位變動(dòng)區(qū)涂層產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞作用，其固定方式應(yīng)進(jìn)行有效改善，避免和防止圍污欄再度對(duì)鋼管樁水位變動(dòng)區(qū)涂層產(chǎn)生摩擦破壞。（ 5）檢測結(jié)果證明陰極保護(hù)設(shè)計(jì)與實(shí)施對(duì)鋼管樁腐蝕起到了良好的保護(hù)作用，設(shè)計(jì)與實(shí)施是合理、準(zhǔn)確的，陽極使用壽命有一定余量。建議在對(duì)鋼管樁涂層防腐蝕和陰極保護(hù)設(shè)計(jì)、實(shí)施時(shí)委托有充分能力、經(jīng)歷的單位進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與實(shí)施。（ 6）重新進(jìn)行鋼管樁犧牲陽極保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使用年限建議按20年設(shè)計(jì)。20年保護(hù)壽命與10年相比，雖然一次性投入的陽極材料費(fèi)用增加，但減少了一次陽極安裝費(fèi)用，從投資效果來看，20年設(shè)計(jì)壽命更加

5、經(jīng)濟(jì)合理。在具體設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)07年檢測結(jié)果，根據(jù)不同構(gòu)件的鋼樁的陽極消耗情況，選用不同的電流密度，以便節(jié)約投資，保證鋼樁同壽命保護(hù)。3. 維修方案內(nèi)容和方法（ 1）搜集資料。包括搜集碼頭工程圖紙、施工資料、各種監(jiān)測數(shù)據(jù)、施工和運(yùn)行過程中各種特殊工況等相關(guān)的工程技術(shù)資料。（ 2）全面普查。a）包括水上檢查和潛水員目視普查鋼管樁是否出現(xiàn)變型和破損，如鋼管樁有變型和破損拍攝水下照片。b）潛水員采用目視檢查和探摸的方法對(duì)鋼管樁上的830只陽極進(jìn)行檢查，了解陽極的安裝狀況、陽極數(shù)量和陽極消耗情況。c）潛水員采用目視檢查的方法檢查鋼管樁的涂層狀況，拍攝水下照片，反映水下涂層狀況。3）全面測量鋼管樁保

6、護(hù)電位。利用銀/氯化銀/海水參比電極和數(shù)字電壓表測量碼頭所有鋼管樁在水面、水中和泥面三個(gè)不同位置的陰極保護(hù)電位，共計(jì)1497個(gè)測點(diǎn)。（ 4）抽檢陽極尺寸。根據(jù)普查結(jié)果，在每一類構(gòu)件中至少選取1根鋼管樁，測量其上焊接的陽極尺寸，主要測量陽極的周長（陽極兩端距端部各100mmt和陽極中部）和長度。潛水員拍攝水下照片反映陽極消耗情況。（ 5）抽測鋼管樁涂層厚度。在每一類構(gòu)件中至少選取1根鋼管樁，測量鋼管樁在潮差區(qū)和浪濺區(qū)兩個(gè)位置的涂層厚度（每個(gè)位置測量三點(diǎn)，以平均值作為該位置的涂層厚度）。（ 6）抽樣檢測鋼管樁剩余厚度。在每一類構(gòu)件中至少選取1根鋼管樁，使用水下超聲波測厚儀測量鋼管樁在浪濺區(qū)、淺水區(qū)

7、、海水中和泥面以上四個(gè)位置鋼管樁的剩余厚度（每個(gè)位置測量三點(diǎn)，以平均值作為該位置的鋼管樁剩余厚度）。（ 7）鋼管樁變形、破損及表面涂層的檢查與檢測。（ 8）鋼管樁涂層劣化檢查。（ 9）涂層厚度測量。4. 鋼管樁外表檢測結(jié)果根據(jù)對(duì)碼頭鋼管樁的水上和水下的檢查，防沖欄柵的18#和19#鋼管樁因船舶碰撞而局部變形外，未發(fā)現(xiàn)碼頭的其它鋼管樁有明顯的變形和嚴(yán)重破損現(xiàn)象，碼頭基礎(chǔ)鋼樁是基本安全、穩(wěn)定的。碼頭鋼管樁浪濺區(qū)涂層已基本全部老化脫落，鋼管樁腐蝕嚴(yán)重；水位變動(dòng)區(qū)涂層無裂紋、起泡現(xiàn)象，只有輕微粉化和變色，涂層厚度不滿足設(shè)計(jì)和有關(guān)規(guī)范要求，另外部分受碼頭前方圍污欄的影響，部分鋼管樁表面涂層大面積的缺損；

8、水下鋼管樁涂層表面被海生物覆蓋，去除海生物后涂層基本完好。水位變動(dòng)區(qū)和水下區(qū)鋼樁表面未見明顯銹蝕現(xiàn)象，未發(fā)現(xiàn)銹瘤、銹坑和銹跡。5. 犧牲陽極陰極保護(hù)效果檢測結(jié)果6. 1）陰極保護(hù)在運(yùn)行的11年期間，共進(jìn)行過11次電位測量。在1996年竣工驗(yàn)收和這次檢測時(shí)進(jìn)行了全面電位檢測，在1998年2006年期間業(yè)主利用每獨(dú)立構(gòu)件或結(jié)構(gòu)自然段引出的陰極測試點(diǎn)在碼頭上方吊掛參比電極測量了部分鋼管樁的保護(hù)電位。歷年的電位測量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果正常。7. 2）犧牲陽極安裝狀況和消耗狀況檢查結(jié)果。為對(duì)犧牲陽極安裝狀況和消耗狀況有一個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)，在對(duì)陽極檢查前制定了犧牲陽極消耗狀況分級(jí)表，潛水員采用探摸和目視檢查的方法對(duì)每根鋼

9、管樁陽極的安裝狀況、陽極數(shù)量和陽極消耗情況進(jìn)行檢查，并根據(jù)犧牲陽極消耗情況分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)陽極消耗狀況進(jìn)行評(píng)級(jí)。表1犧牲陽極消耗情況分級(jí)（3）抽檢陽極剩余尺寸、估算陽極剩余重量和剩余使用年限結(jié)果。8. 4）鋼管樁剩余壁厚測量、腐蝕速度計(jì)算結(jié)果。6.檢測結(jié)論及建議根據(jù)對(duì)碼頭鋼管樁腐蝕及陰極保護(hù)狀況檢查與檢測可得出以下結(jié)論：（ 1）通過對(duì)整個(gè)碼頭鋼管樁的水上和水下的目視檢查，除防沖欄柵的18#和19#鋼管樁因船舶碰撞而發(fā)生局部變形外，未發(fā)現(xiàn)其它鋼管樁有明顯的變形和破損情況，碼頭基礎(chǔ)鋼樁是安全、穩(wěn)定的。（ 2）根據(jù)水上目視檢查和水下攝像和水下照片的反映，鋼樁浪濺區(qū)腐蝕嚴(yán)重，水位變動(dòng)區(qū)和水下區(qū)未發(fā)現(xiàn)明顯銹

10、瘤、銹坑、銹跡等銹蝕現(xiàn)象。（ 3）碼頭鋼管樁浪濺區(qū)涂層已基本全部老化、脫落、失效；水位變動(dòng)區(qū)涂層輕微粉化和變色，水下鋼管樁涂層表面被海生物覆蓋，去除海生物后涂層基本完好。（ 4）水位變動(dòng)區(qū)涂層厚度不滿足設(shè)計(jì)和有關(guān)規(guī)范要求，部分鋼樁水位變動(dòng)區(qū)涂層表面受圍污欄磨損，存在大面積的缺損。（5）目前所有鋼管樁所有測點(diǎn)的保護(hù)電位均在規(guī)范規(guī)定的保護(hù)電位范圍內(nèi)，陰極保護(hù)運(yùn)行正常。根據(jù)歷年的保護(hù)電位統(tǒng)計(jì)看，均滿足規(guī)范要求，保護(hù)電位均勻，在碼頭運(yùn)行的14年期間，鋼管樁始終處于了充分的保護(hù)狀態(tài)。（ 6）根據(jù)陽極消耗普查情況看，大多數(shù)陽極發(fā)生發(fā)生嚴(yán)重消耗，陽極體積在10%-30炕間為陽極數(shù)量占陽極總量的52.2%，陽

11、極使用壽命接近于終點(diǎn)。陽極消耗嚴(yán)重的構(gòu)件次序?yàn)椋合榔脚_(tái)、補(bǔ)償器平臺(tái)、棧橋（包括棧橋拐角段、棧橋固定墩）、系船墩、靠船墩、防沖欄柵、回車平臺(tái)、內(nèi)側(cè)裝卸油、外側(cè)裝卸油平臺(tái)。（7）在檢測的28只陽極中計(jì)算所得平均剩余使用壽命為4.2年，結(jié)合陽極普查結(jié)果以及鋁合金陽極的溶解消耗具有不均勻性等因素，陽極總體使用壽命在2年3年應(yīng)更為安全和合理。（8）鋼管樁剩余壁厚在16.83mm-17.80mm之間，平均值為17.63mm,浪濺區(qū)腐蝕最為嚴(yán)重，剩余壁厚在16.83mm-17.73mm之間，平均值為17.27mm；淺水區(qū)、水中區(qū)、泥面區(qū)腐蝕速度大致相等，剩余壁厚在17.60mm17.80mm之間，平均值為

12、17.72mm；浪濺區(qū)的腐蝕速度大約是水中的7倍。（9）淺水區(qū)、水中、泥面以上區(qū)自然腐蝕速度按0.12mm/a計(jì)，保護(hù)后的腐蝕速度按測量的腐蝕速度平均值計(jì)算，可知鋼管樁犧牲陽極陰極保護(hù)的保護(hù)效率在93.3%以上。（10）建議盡快安排對(duì)鋼管樁陰極保護(hù)的重新設(shè)計(jì)，進(jìn)行犧牲陽極更換。從節(jié)約投資，充分發(fā)揮原有犧牲陽極的效用的目的出發(fā)，建議陰極保護(hù)分兩次實(shí)施，對(duì)消防平臺(tái)、補(bǔ)償器平臺(tái)、棧橋（包括棧橋拐角段）三類構(gòu)件的224根鋼管樁（合計(jì)保護(hù)面積為31,732m2）的陽極先行更換，對(duì)其它構(gòu)件的鋼樁可考慮稍遲更換。在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，對(duì)陽極消耗不同的構(gòu)件，應(yīng)考慮選用不同的電流密度。（11）新設(shè)計(jì)方案可考慮選用原犧牲

13、陽極陰極保護(hù)法或外加電流陰極保護(hù)法。7. 維修措施實(shí)施根據(jù)原設(shè)計(jì)及檢查結(jié)論，重新進(jìn)行鋼管樁犧牲陽極保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使用年限建議按20年設(shè)計(jì)。20年保護(hù)壽命與10年相比，雖然一次性投入的陽極材料費(fèi)用增加，但減少了一次陽極安裝費(fèi)用，從投資效果來看，20年設(shè)計(jì)壽命更加經(jīng)濟(jì)合理。在具體設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)07年檢測結(jié)果，根據(jù)不同構(gòu)件的鋼樁的陽極消耗情況，選用不同的電流密度，以便節(jié)約投資，保證鋼樁同壽命保護(hù)。主要技術(shù)要求:7.1 保護(hù)范圍和保護(hù)面積及保護(hù)壽命本次維修包括碼頭找橋，內(nèi)外側(cè)卸油平臺(tái)，回車平臺(tái)，防沖欄，靠船敦，系船敦，合計(jì)鋼樁499根鋼管樁。犧牲陽極保護(hù)使用壽命按20年設(shè)計(jì)。7.2 犧

14、牲陽極材料及安裝方式（ 1）采用鋁合金犧牲陽極，采用水下濕式電弧焊接方式安裝。2）原材料純度要求必需附合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。（ 3）原材料化學(xué)成份和電化性能要求必需附合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn).（ 4）鐵芯與陽極加工質(zhì)量需附合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。7.3 質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)對(duì)上述陽極質(zhì)量要求，承包商向業(yè)主供貨時(shí)，同時(shí)提供上述全套質(zhì)量資料（包括成份分析，電化結(jié)果測試結(jié)果，鐵芯與基體接觸電阻，鐵芯重量，陽極重量等）和陽極試樣（須注明爐號(hào)，批號(hào)）。7.4 保護(hù)電位要求犧牲陽極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行10天后，測量鋼閘門的保護(hù)電位。95%M點(diǎn)的保護(hù)電位應(yīng)負(fù)于-780mV（相對(duì)于銀/氯化銀海水參比電極）。7.5 運(yùn)行和維護(hù)在犧牲陽極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行期間，每隔一年測量一次鋼樁的保護(hù)電位，記錄使用的參比電極、電壓表的名稱、型號(hào)和測量數(shù)據(jù)。質(zhì)保期內(nèi)如發(fā)現(xiàn)保護(hù)電位值偏離設(shè)計(jì)保護(hù)電位時(shí)，應(yīng)及時(shí)請(qǐng)腐蝕工程師查明原因，必要時(shí)采取更換、增補(bǔ)陽極。8. 設(shè)計(jì)方案對(duì)照9.2013年檢測結(jié)果（1）經(jīng)過專業(yè)潛水公司對(duì)水下陽極塊探摸攝像，陽極塊數(shù)量齊全，尺寸消耗正常。2）攝像資料顯示，陽極塊焊縫飽滿，焊接可靠。3）電位測試值（