GB 28725-2012 埋地預應力鋼筒混凝土管道的陰極保護

埋地預應力鋼筒混凝土管道的陰極保護2012-09-03發(fā)布2013-02-01實施中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局GB/T28725—2012前言 I 2規(guī)范性引用文件 13術語、定義和縮略語 4要求 5準則 4 47施工與驗收 78運行管理 89文件資料及管理 8附錄A(規(guī)范性附錄)PCCP管道陰極保護的必要性確認 附錄B(資料性附錄)準則條文說明 附錄C(規(guī)范性附錄)預應力鋼筒混凝土管典型接頭連接圖 附錄D(資料性附錄)設計條文說明 參考文獻 IGB/T28725—2012本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別這些專利的責任。本標準由中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會提出。本標準由全國防腐蝕標準化技術委員會(SAC/TC381)歸口。本標準由沈陽中科表面工程科技開發(fā)有限公司、大連市供水有限公司、新疆水利水電勘測設計研究院、中國工業(yè)防腐蝕技術協(xié)會、遼寧省水利水電勘測設計院負責起草，金屬腐蝕與防護國家重點實驗室、國家金屬腐蝕控制工程技術研究中心、大連市水利建筑設計院、丹東市三灣水利樞紐及輸水工程建設管理局、北京市水利規(guī)劃設計研究院、沈陽中科弘大腐蝕控制工程技術開發(fā)有限公司參加起草。1GB/T28725—2012埋地預應力鋼筒混凝土管道的陰極保護1范圍本標準規(guī)定了埋地預應力鋼筒混凝土管道(以下簡稱PCCP管道)陰極保護系統(tǒng)的術語、定義和縮本標準適用于新建或已建的埋地PCCP管道的陰極保護，其他預應力鋼筋混凝土管道也可參照使用。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T10123—2001金屬和合金的腐蝕基本術語和定義GB/T19685—2005預應力鋼筒混凝土管GB/T21246埋地鋼質(zhì)管道陰極保護參數(shù)測量方法GB/T21447—2008鋼質(zhì)管道外腐蝕控制規(guī)范GB/T21448—2008埋地鋼質(zhì)管道陰極保護技術規(guī)范GB50021巖土工程勘察規(guī)范GB50217電力工程電纜設計規(guī)范3術語、定義和縮略語3.1術語和定義GB/T10123—2001界定的以及下列術語和定義適用于本文件。為了便于使用，以下重復列出了GB/T10123中的某些術語和定義。3.1.1填塞在陽極四周的低電阻率材料，用于保持濕度、減小陽極與電解質(zhì)之間的電阻，以防止陽極極化。3.1.2采用金屬導體(多為銅質(zhì)導體)連接同一構(gòu)筑物或不同構(gòu)筑物上的兩點，用于保證兩點之間電連續(xù)性的一種作法。[GB/T21448—2008,定義3.1.2]3.1.3陰極電纜與被保護構(gòu)筑物的連接點，保護電流通過此點流回電源。[GB/T21448—2008,定義3.1.4]2GB/T28725—2012埋地的犧牲陽極或外加電流輔助陽極系統(tǒng)。注：改寫GB/T21448—2008,定義3.1.5。由于電流流過電極，使電位向負方向變化。[GB/T10123—2001,定義6.2.16]3.1.6極化電位polarizedpotential無IR降電位不含保護電流或其他電流IR降所實測的構(gòu)筑物對電解質(zhì)電位[GB/T447-2008,定義3.3]3.1.8測試樁testpost測試裝置布設在埋地管道上，用于監(jiān)測與測試管道陰極保護參數(shù)的附屬設施。[GB/T21448—2008,定義3.1.11]參比電極referenceelectrode極，在測量其他電極電位值時用以做為參照。陰極保護系統(tǒng)持續(xù)運行時測量的構(gòu)筑物對電解質(zhì)電位。瞬時斷電電位斷電瞬間測得的構(gòu)筑物對電解質(zhì)電位。注：通常情況下，應在切斷陰極保護電源后和極化電位尚未衰減前立刻測得的電位。[GB/T21448—2008,定義3.1.13]因析氫，導致金屬韌性或延性降低的損傷過程。注：氫脆常伴隨氫的生成，例如通過腐蝕或電解，并可導致破裂。[GB/T10123—2001,定義3.38]雜散電流腐蝕stray-currentcorrosion由非指定回路上流動的電流引起的外加電流腐蝕。3GB/T28725—2012[GB/T10123—2001,定義3.16]在帶有鋼筒的混凝土管芯外側(cè)纏繞環(huán)向預應力鋼絲并制作水泥砂漿保護層而制成的管子。PCCPL由鋼筒和混凝土內(nèi)襯組成管芯并在鋼筒外側(cè)纏繞環(huán)向預應力鋼絲，然后制作水泥砂漿保護層而制成的管子。[GB/T19685—2005,定義3.1.2]埋置式預應力鋼筒混凝土管PCCPE由鋼筒和鋼筒內(nèi)、外兩側(cè)混凝土層組成管芯并在管芯混凝土外側(cè)纏繞環(huán)向預應力鋼絲，然后制作水泥砂漿保護層而制成的管子。[GB/T19685—2005,定義3.1.3]管子接頭采用了單根橡膠密封圈進行柔性密封連接的預應力鋼筒混凝土管，包括單膠圈內(nèi)襯式預應力鋼筒混凝土(簡稱PCCPSL)和單膠圈埋置式預應力鋼筒混凝土管(簡稱PCCPSE)。[GB/T19685—2005,定義3.1.4]管子接頭采用了兩根橡膠密封圈進行柔性密封連接的預應力鋼筒混凝土管，包括雙膠圈內(nèi)襯式預應力鋼筒混凝土管(簡稱PCCPDL)和雙膠圈埋置式預應力鋼筒混凝土管(簡稱PCCPDE)。[GB/T19685—2005,定義3.1.5]3.2縮略語下列縮略語適用于本文件。4要求4.1按GB50021規(guī)定的環(huán)境對混凝土中鋼筋、鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕性評價為中、強腐蝕等級時，新建或已建PCCP管道，均應采用陰極保護，并在管道運行期間始終維持。腐蝕性評價為弱腐蝕等級時，宜采用陰極保護。已建的PCCP管道如果沒有采用陰極保護，經(jīng)檢測、確認需加陰極保護時，應及時補加陰極保護。PCCP管道陰極保護的必要性確認見附錄A。4.2新建PCCP管道的陰極保護工程應與主體工程同時勘察、設計、施工和運行。4.3在雜散電流地區(qū)，經(jīng)確認需要采取排流保護措施后，陰極保護和排流保護措施應在PCCP管道埋地三個月內(nèi)投入運行。4GB/T28725—20124.4被保護PCCP管道應和其他金屬構(gòu)筑物電絕緣。除非陰極保護系統(tǒng)將它們納入一體、并能為它們提供充分的保護電流。5準則5.1100mV極化形成/衰減準則：對于被保護的PCCP中的預應力鋼絲和其他金屬構(gòu)件，應至少陰極極化100mV。通過測量所得的施加電流前的基準電位與施加電流一段時間后的極化電位的對比，能確定極化形成，極化形成是基準電位與極化電位的差值。從實際考慮，在施加電流后的數(shù)秒、數(shù)分、數(shù)小5.2-1000mV準則：應避免極化電位(相對CSE)比一1000mV更負，以防止氫的析出和造成的高強預應力鋼絲的氫脆。5.3對于本章的條文說明參見附錄B。6設計6.1基礎資料6.1.1技術資料需要收集的主要技術資料如下：a)PCCP的結(jié)構(gòu)類型、管道長度、公稱內(nèi)徑、接頭外間隙、預應力鋼絲環(huán)向纏繞直徑、預應力鋼絲直徑、環(huán)向纏繞時預應力鋼絲的間距(線距)、繞線量、水泥砂漿保護層的厚度、鋼筒長度、鋼筒評庭；b)線路圖及地形地貌圖；d)是否存在兩條或兩條以上PCCP管道同溝敷設及其管道間距；6.1.2環(huán)境條件需要收集、調(diào)查(不限于)如下的環(huán)境條件：h)已有的和擬安裝的陰極保護系統(tǒng)；可能的干擾源：電氣化鐵路，高壓輸電線路或埋地高壓電纜的位置、走向及額定電壓；與其他埋地管道交叉時，兩者間的凈垂直距離；地下水位、凍土深度等；附近的埋地金屬管道(位置、所有權(quán)和腐蝕控制措施);管道的可接近性；可利用的電源情況；陰極保護站可選擇的位置；與外部結(jié)構(gòu)實現(xiàn)電絕緣的可行性。5GB/T28725—20126.1.3其他方面的資料需要收集或檢測與研究確定下列資料或參數(shù)：a)滿足陰極保護準則所需的保護電流量；c)電連續(xù)性；d)電絕緣情況；e)腐蝕泄漏史；f)雜散電流；g)與施工技術規(guī)范不相符合之處；h)其他維護和運行資料。6.2設計原則6.2.1能對被保護的PCCP管道提供達到陰極保護準則要求的保護電流，并使其合理分布。6.2.2應避免極化電位(相對CSE)比-1000mV更負。6.2.3陰極保護系統(tǒng)的設計壽命應滿足PCCP管道設計工作年限的匹配性。6.2.4設計的電流量要留有裕量(約所需保護電流的20%)。6.2.5設計的保護方式、選用材料、安裝位置和安裝要求，能滿足設計壽命期間的安全運行。6.2.6穿越套管內(nèi)的鋼管應采取犧牲陽極式陰極保護，以防止套管內(nèi)進水后對鋼管的腐蝕。6.3方式選擇6.3.1陰極保護方式可選擇犧牲陽極式、外加電流式或前兩種結(jié)合的方式。6.3.2在選擇陰極保護方式和設計時，應特別注意避免預應力鋼絲的極化電位持續(xù)地負于一1000mV(CSE)。6.3.3采用外加電流陰極保護和犧牲陽極陰極保護時，應特別注意考慮陽極的布置和陽極的形狀對陰極保護電位在管道縱向和圓周上分布均勻性的影響。6.3.4應根據(jù)土壤質(zhì)地、地下水位、土壤電阻率及陽極的可更換性等情況，綜合考慮確定帶狀陽極的使用及是否需要化學填包料。6.4電連續(xù)性6.4.1埋置式預應力鋼篇混凝土管(PCCPE)的電連續(xù)性6.4.1.1在制作管子時，應沿著混凝土管芯縱向安裝薄鋼帶。薄鋼帶宜位于預埋錨具附近，薄鋼帶的橫截面宜為20mm×2mm,其長度宜以兩端分別與外層混凝土端面平齊為準。薄鋼帶接觸環(huán)向預應力鋼絲的一面，其兩側(cè)的直角應做圓滑過渡(倒角),然后在薄鋼帶外側(cè)纏繞環(huán)向預應力鋼絲。6.4.1.2在管子制成后，將兩塊連接鋼板分別焊在承口鋼環(huán)和插口鋼環(huán)上，連接鋼板呈直角形，寬以80mm為宜，水平部分的長度以100mm為宜，焊接在鋼環(huán)上的垂直部分的長度，以高于水泥砂漿20mm為宜。連接鋼板在承、插口鋼環(huán)上的焊接位置與薄鋼帶的距離以小于200mm為宜。6.4.1.3通常在雙膠圈埋置式預應力鋼筒混凝土管(PCCPDE)和單膠圈埋置式預應力鋼筒混凝土管(PCCPSE)制造過程中，預應力鋼絲與鋼筒并未處于電連接狀態(tài)。應將連接電纜的一端，焊在薄鋼帶(或帶有連接帶的改進了的錨具)上，另一端焊在連接鋼板水平部分的表面上。再將跨接電纜的兩端，分別焊在相鄰連接鋼板的兩個水平部分的表面上，才能使兩節(jié)管子間的預應力鋼絲和鋼筒均處于電連續(xù)性狀態(tài)?？?連)接電纜為銅芯電纜，截面不宜小于10mm2,且應留有裕量。電纜的焊接可采用鋁熱66.4.1.4埋置式預應力鋼筒混凝土管典型接頭連接圖見附錄C圖C.1～圖C.4。6.4.2內(nèi)襯式預應力鋼筒混凝土管(PCCPL)的電連續(xù)性6.4.2.1通常在雙膠圈內(nèi)襯式預應力鋼筒混凝土管(PCCPDL)和單膠圈內(nèi)襯式預應力鋼筒混凝土(PCCPSL)制造過程中，預應力鋼絲與鋼筒就進行了電連接。將留有裕量的銅芯電纜兩端，分別焊在相鄰連接鋼板的兩個水平部分的表面上即可實現(xiàn)兩管間的跨接。電纜的焊接方法同6.4.1.3。6.4.2.2內(nèi)襯式預應力鋼筒混凝土管典型接頭連接圖見附錄C圖C.5～圖C.7。6.4.3焊接不準許采取直接焊接到預應力鋼絲上的方式實現(xiàn)電連續(xù)性。6.4.4雙層配筋雙層配筋時的電連續(xù)性，每層預應力鋼絲均應設置薄鋼帶，兩層預應力鋼絲與鋼筒三者間均應處于可靠的電連接狀態(tài)。電連接方法應符合6.4.1.3。6.4.5焊接部位的表面處理和防腐與保護層修復電連續(xù)性可靠后，應對焊接部位進行表面處理和防腐及水泥砂漿保護層修復。連接鋼板垂直部分的間隙和水平部分均應做防腐處理并使用水泥砂漿保護。達到原來防腐或保護層的等級標準。6.4.6均壓線屬于同一陰極保護系統(tǒng)的兩條或兩條以上同溝敷設的PCCP管道，應考慮采取均壓線，均壓線間距可在1km～2km。焊點處的表面處理及防腐與水泥砂漿保護層的修復同6.4.5。6.5電絕緣6.5.1在下列位置加設電絕緣：a)不同業(yè)主的管道交接點；b)不同材質(zhì)的金屬管道連接點(如帶有防腐層的鋼管和球墨鑄鐵管);c)跨越陰極保護管道的雜散電流區(qū)域。6.5.2穿越部位采用鋼管并加套管保護時，套管內(nèi)的鋼管與套管之間應設置可靠的絕緣支撐。絕緣支撐應具備長期穩(wěn)定的抗壓強度和絕緣強度。套管兩端應采取可靠的密封措施，避免地下水等進入套管內(nèi)。6.6陰極保護檢測裝置6.6.1設置位置為了方便陰極保護電位、電流、陰極極化值或接地電阻等參數(shù)的測量，沿線應設置測試點，測試點應設立在下列位置：a)外加電流式陰極保護的通電點處和保護末端；b)套管穿越處；c)與其他金屬管道交叉點；d)絕緣接頭位置；e)河流穿越處；7GB/T28725—2012f)犧牲陽極安裝處的典型部位；g)雜散電流干擾區(qū)域。6.6.2電纜與PCCP管道的連接6.6.2.1犧牲陽極電纜、整流器(恒電位儀)負極的引出電纜、測試電纜和均壓電纜等應采取焊接方式與PCCP管道連接。6.6.2.2不準許采取將電纜直接焊接到預應力鋼絲上的方式實現(xiàn)電纜與PCCP管道的連接。電纜應焊在連接鋼板水平部分的表面上。6.6.2.3電纜與PCCP管道的焊接可采用鋁熱焊接方法。當有詳細的焊接程序且能確保焊接性能可6.6.2.4用于外加電流陰極保護的銅芯電纜截面不宜小于16mm2,用于犧牲陽極的銅芯電纜的截面不宜小于10mm2,用測試的銅芯電纜的截面不宜小于4mm2。6.6.2.5陰極保護埋地電纜應盡量減少接頭，其敷設應符合GB50217的規(guī)定。6.6.2.6連接點的所有金屬露出的部分應徹底清除焊渣、污物、油漬以及其他異物，并做表面處理和防腐絕緣。對于本章的條文說明參見附錄D。7施工與驗收7.1施工7.1.1施工單位應具備相應的專業(yè)施工資質(zhì)。供應商應提供相應的資質(zhì)證明文件及產(chǎn)品質(zhì)量保證書。7.1.2陰極保護施工應按具體工程的施工設計文件的規(guī)定執(zhí)行；應有專業(yè)技術人員負責技術、質(zhì)量管理和施工安全。7.1.3施工前，應完成技術交底和施工方案編制。施工人員應熟悉施工方法和技術要求。7.1.4施工機具應安全可靠，并滿足工藝要求。7.1.5陰極保護施工所用材料在使用前應檢驗，確認合格后方可使用。7.1.6改變所用材料的品種或型號時，應征得設計部門同意，并按新的材料技術性能和施工要求指定相應的施工方案。7.1.7外加電流陰極保護的施工，應符合6.4、6.5、6.6的規(guī)定和GB/T21448—2008中5.2的規(guī)定。7.2驗收條件7.2.1竣工驗收時應符合下列要求：a)工程符合設計要求；c)工程質(zhì)量符合規(guī)范規(guī)定。7.2.2提交的技術文件應包括：a)竣工圖；b)變更設計的證明文件；8GB/T28725—2012c)制造廠商提供的說明書、試驗記錄、產(chǎn)品合格證、安裝圖紙等文件；d)安裝記錄；e)陰極保護參數(shù)測試記錄(自腐蝕電位、保護電位、極化電位、陰極極化值、陽極參數(shù)等);f)隱蔽工程記錄[電纜敷設、匯流點、陽極地床、極化探頭(試件)等]。7.3驗收申請工程達到了第5章準則中5.1、5.2的要求方可申請、通過驗收。8運行管理8.1外加電流式陰極保護應定期檢查陰極保護電源(整流器或恒電位儀)的工作狀況或工作方式。包括輸出電壓、輸出電流、通電點電位等。應確保陰極保護電源正常、連續(xù)地工作，使保護效果達到第5章的要求。8.2外加電流式陰極保護的陰極保護電源在投入運行的第一個月，應每天檢查一次；正常運行后，每月至少檢查一次。發(fā)現(xiàn)問題及時排除。8.3陰極保護系統(tǒng)檢測應每年運行一次，根據(jù)保護系統(tǒng)的變化情況、管道安全和檢測費用，適當選擇間隔時間，但間隔時間不應超過15個月。8.4檢測應由腐蝕專業(yè)技術人員完成或在他們的指導下進行。陰極保護參數(shù)測量所用測量儀器設備，應符合GB/T21246的相關要求。8.5檢測內(nèi)容主要包括：——通電時的保護電位；——瞬時斷電時的保護電位；——外加電流陰極保護時末端的保護電位；——匯流點處的保護電位；——PCCP管道或自然試件的腐蝕電位；——陰極極化值；——典型犧牲陽極的輸出電流、接地電阻、開路電位；——套管內(nèi)管道的保護電位；——輔助陽極地床的接地電阻；——典型部位直流縱向、橫向電位梯度；——管道對地交流干擾電壓；——土壤電阻率；——典型管段的CIPS檢測等。8.6應對檢測結(jié)果進行綜合分析，判斷PCCP管道的陰極保護狀況是否達到了陰極保護準則的要求；找出管道的欠保護和未保護管段，并提出整改措施；說明對管道狀況進行更詳細評價的必要性等。8.7應經(jīng)常巡檢測試樁的完好狀況，如遭盜損，應及時恢復。9文件資料及管理9.1腐蝕控制的資料9.1.1腐蝕泄漏、破壞和管道修復、更換資料。9.1.2管道暴露時，管體和涂層資料。9.1.3電位數(shù)據(jù)。9GB/T28725—20129.2.1所需的保護電流數(shù)據(jù)。9.2.2土壤電阻率的勘測結(jié)果。9.2.3外部金屬結(jié)構(gòu)物的位置資料。9.2.4干擾影響的勘測結(jié)果。9.2.6腐蝕控制措施的資料包括：a)外加電流系統(tǒng)：1)安裝位置和日期；3)電源設備技術規(guī)格書或其他電源的詳細說明；4)電纜尺寸和絕緣類型。b)犧牲陽極系統(tǒng)：1)安裝位置和日期；3)電纜尺寸和絕緣類型。9.3資料的管理9.3.16.1所列各項基礎資料。9.3.29.1、9.2各條所列各項資料。9.3.3其他相關資料。9.3.4以上資料在PCCP管道在役期內(nèi)，都應保存。GB/T28725—2012(規(guī)范性附錄)PCCP管道陰極保護的必要性確認程的設計和施工，PCCP管道運行狀況，預應力鋼絲的腐蝕狀況，泄漏與維修記錄，以及安全和經(jīng)濟方面的考慮。A.2環(huán)境和管道因素A.2.1管道所處環(huán)境的腐蝕性。斷造成的損失，管道的搶修或更換費用。GB/T28725—2012(資料性附錄)準則條文說明將NACERP0100-2004第4章的主要內(nèi)容作為本章。NACERP0100-2004的4.1.2對于-1000mV(CSE)準則做了如下說明：在pH值為12.4的砂漿中，如果鋼絲的極化電位負于-1044mV(CSE),鋼絲的表面就會產(chǎn)生氫。陰極保護電流以及其他任何來源，包括腐蝕反應，流到管道上的陰極電流，都能產(chǎn)生氫。所產(chǎn)生的氫原子可進入鋼絲致使其韌性降低。氫可以產(chǎn)生在處于較正電位而pH值較低環(huán)境中的鋼絲上。當發(fā)生這種情形時，宜減小最初允許的最大極化電位。然而，隨著陰極電流的通過，pH值會增大，因此采用的最大極化電位標準為-1000mV。GB/T28725—2012(規(guī)范性附錄)預應力鋼筒混凝土管典型接頭連接圖預應力鋼筒混凝土管典型接頭連接圖見圖C.1～C.7。在管子現(xiàn)場組裝之后，根據(jù)需要劈開混凝土襯凹槽，或是在管子制作過程中劃出來。管子連接時，按圖C.1和圖C.2所示把連接電纜或連接夾具焊到接頭環(huán)上，所有凹槽都填滿砂漿。管道接點附近剖面管道起拱線附近接點的剖面圖C.1埋置式預應力鋼筒混凝土管采用內(nèi)部跨接電纜時的典型接頭連接采用跨接夾具時的典型接頭連接部接頭砂漿內(nèi)。GB/T28725—2012能允許接點移動能允許接點移動的松馳電纜寬80mm,水平部分長100mm的連接鋼板，在現(xiàn)場焊到接頭環(huán)上，位于管子頂部薄鋼帶能允許接點移動的松弛的電纜銅電纜或鋼條薄鋼帶熔化在鋼板上的絞股式電纜，尺寸按規(guī)定改進的錨塊圖C.4埋置式預應力鋼筒混凝土管利用改進了的錨塊外部跨接電纜的典型接頭連接所示的跨接方法在接頭處提供了導電性，同時容許有因管道沉降而導致的相對運動。如圖C.5和并不需要分別跨接。GB/T28725—2012跨接夾具時的典型接頭連接跨接帶時的典型接頭連接能允許接點移動的松弛電纜熔化在鋼板上的絞股式電纜，尺寸按規(guī)定