ECI智能化装置在输水工程防腐监测中的应用

房本才

(辽宁润中供水有限责任公司， 辽宁 沈阳　110166)



ECI智能化装置在输水工程防腐监测中的应用

房本才

(辽宁润中供水有限责任公司， 辽宁 沈阳110166)

ECI智能化装置在输水工程防腐监测中得到了应用，在管线防腐、安全运行等方面都收到很好的效果，值得在行业中推广。本篇介绍ECI智能化装置在大伙房水库输水(二期)工程防腐监测中的应用，供同行业参考。

ECI智能化装置； 输水工程； 防腐监测； 应用

辽宁省大伙房水库输水(二期)工程，要求达到一步工程输水规模327万m3/d，承担辽宁抚顺、沈阳、辽阳、鞍山、营口和盘锦等城市的供水任务。根据现有条件决定选用PCCP管为主要输送管道，总长约154km。土壤电阻率大部分为20～50Ωm之间，属于中等腐蚀地域，局部氯离子含量偏高(大于150mg/L)。对混凝土中的钢筋产生腐蚀。因此，有必要对输水管道采用阴极保护的防腐措施。ECI智能装置具有现场安装适用性好、效率高、扩展能力强等特点，在该工程防腐系统中得到良好的应用。

下面对该系统在工程中的应用加以简要介绍。

1　智能化监测系统

系统组成如图1所示。

图1　系统组成

1.1传感器单元

系统中设置多种传感器以完成监测系统对PCCP管电位电流监测、腐蚀环境监测和验证检测的要求。

下面按监测的要求对各类传感器的功能进行简要描述。

PCCP管电位的日常监测由3支参比电极组成一组PCCP管电位测试点，均匀分布在PCCP管圆周上。参比电极采用二氧化锰ERE20电极。同时设置了腐蚀环境监测和验证检测装置。

腐蚀环境监测和验证检测装置包括两组腐蚀监测传感器。一组是与预应力钢丝同材质钢丝和参比电极组成的一套电化学腐蚀测量探头，通过电化学方法测量钢丝的腐蚀速度和自腐蚀电位。另一组传感器为ECI-1型腐蚀监测探头(如图2所示)，通过ECI-1探头，可以监测获得氯离子浓度、混凝土电阻率、极化电阻、温度和开路电位。

图2　ECI-1型腐蚀监测探头

1.2数据采集单元

数据在远程传输之前，由模拟信号转换为数字信号。智能化监测装置的数据由国外某公司的数据采集器采集。

1.3数据终端

监测装置提供的数据，经测试人员采集后到达计算机中的信息处理平台。

监测和评估软件基于中文Windows平台。监测软件由测量设置、数据浏览、数据分析、外接程序、帮助五大部分组成。其中测量设置包括通讯设置、电极参数等；数据分析包括文本查看、数据查看、数据图表等。通过监测软件操作，管理方可以进行腐蚀监测系统的日程管理，方便收集数据、查看历史数据和浏览实时数据等。

2　系统安装

2.1参比电极及探头的制作安装

参比电极分别埋设在管道边靠近阳极位置和保护末端，采用镶入式参比电极。该试验采用MnO2电极。

MnO2参比电极在安装前，每支参比电极与两支取自PCCP管厂的预应力钢筋制作的圆钢柱(探头)一起预制在混凝土块中，混凝土块的材料同样来自PCCP管厂，并与制作PCCP管的材料和配比完全一致，参比电极和两个探头通过电缆连接在测试桩内的各相应端子上。安装时，将PCCP管相应位置轻轻凿去一层，露出新鲜表面，并用同样材质的水泥将预制好的混凝土块固定在PCCP管旁。

2.2PCCP管道电连接

制作PCCP管期间，将预应力钢丝和钢筒进行电连接，即在管芯或缠丝前的砂浆覆盖层表面沿长度方向预先压放两条钢带，钢带不得有油渍，且在使用前应进行表面除锈，除锈等级为St3级，并应在除锈后4h内使用。钢带边缘需打磨，与钢丝接触面不得出现直角。在PCCP管两头的插口和承口钢环上焊接电跨接钢片。

采用XLPE/PVC1×25mm20.6/1kV铜芯电缆在PCCP管间进行电连接性跨接，电缆分别焊接在相连的两节PCCP管的电跨接钢片上，焊接需牢固。

2.3牺牲阳极安装

采用XLPE/PVC1×16mm20.6/1kV铜芯电缆与锌阳极和镁阳极连接，安装完毕的采用XLPE/PVC1×25mm20.6/1kV铜芯电缆地面标志木桩处(距离PCCP管外壁1.5m)，钻出直径320mm的阳极安装井，并超出管底280mm。阳极垂直安装，周围填充化学填料。阳极底部的化学填料厚度为280mm，顶部厚度为210mm，上面铺上砂，盖满砖。

加入足量的水浸泡阳极周围填充的化学填料。完成后，浸泡阳极井24h以上。

采用压接或焊接方式连接阳极电缆与阳极汇流电缆，连接和防腐采用专用电缆连接套。

2.4测试盒的安装

试验段共安装4个测试盒，设两个测试断面，每个断面两个测试盒，一个用于连接探头，另一个连接棒状阳极。测试盒安装在地面上，应浇筑510mm×510mm×4900mm的混凝土保证其稳定性。每个测试盒的测试板上有25个接线柱，所有测试探头的连接电缆，都根据测试探头和PCCP管道的相应位置连接在测试板上相对应的接线柱上，做好标记以保障接线与探头的正确连线，也供以后的日常维护，采用镀锡铜鼻子连接电缆与接线柱。

2.5测试探头的安装

沿PCCP管道圆周安装6支测试探头。每个测试探头都有3根连接电缆，分别为CSE、C和N。具体含义：CSE为参比电极(白色电缆)；C为试片(红色电缆)；N为自然电位(黄色电缆)。

距离管道210mm埋设测试探头。测试探头埋设前在水中浸泡24h以上，埋设后在地下再用足够的水浸泡，这样能够保证探头周围土壤湿润。

2.6电缆安装

电缆选型为铜芯XLPE/PVC电缆，分配如下：

a. XLPE/PVC1×6mm20.6/1kV测试用电缆。

b. XLPE/PVC1×16mm20.6/1kV阳极用电缆。

c. XLPE/PVC1×25mm20.6/1kV跨接用电缆。

在冻土层以下埋设电缆，用铺砂盖砖的方式加以保护，保护砖为200mm×200mm×50mm的混凝土砖。埋地电缆避免拉伸，并留余量。电缆之间的连接，用镀锡铜鼻子，电缆与阳极棒的连接采用压接或铜焊接两种方式，连接头防腐和密封使用专用保护套。

3　检测系统

在每个试验段安装两处测试探头和测试盒，用来掌握试验段PCCP管道阴极保护系统的运行情况和管道的腐蚀状况。在每个测试点上，沿着管道圆周均布安装6支测试探头，以测取圆周的电位分布状态。

3.1测试基本要求

a.根据测试要求选择测试仪表的量程、范围和精度，仪表应具有重量轻、携带方便、耗电小、适应测试环境的特点。测试仪表在有效的校验时间内工作，保证测量的准确。

b.阴极保护测试探头具有自然电位和保护电位的测试功能。电缆连接做到接触良好，选用铜芯绝缘软线作为测量导线，保证电流稳定。

c.最终保护电位(极化)应采用断电测量技术，确保管子极化充分。

d.测试结果阴极保护电位应符合NACE RP0100标准的要求。

3.2测试内容

3.2.1自然电位测试

PCCP管道埋地后，经过土壤腐蚀会在金属表面形成一个自然腐蚀电位，此电位能作为自然状态下管道的腐蚀情况的基本参数，可作为后来的极化电位基准。为确保管道极化电位偏移量达到设计要求，就要精确测量管道的自然电位，作为管道电位极化的基准。

3.2.2管道保护电位测试

测试完PCCP管道自然电位，马上施加外部电流对管道进行极化，由于混凝土管道的特殊性，管道的极化时间应在一个月左右。

3.2.3牺牲阳极接地电阻测试

采用牺牲阳极对PCCP管道进行阴极保护，所以牺牲阳极的电流大小十分重要。阳极电流的输出大小取决于阳极接地电阻的大小，因此在牺牲阳极施工完成后，立即测试阳极接地电阻。此次试验进行多段组合、多种方法的测试研究，以验证设计计算的数据。

3.2.4极化电位的测试

管子充分极化后，应采用断电测试技术测量管道极化后的真实电位，由于管子上的牺牲阳极不可能全部断开，所以该项工程采用探头断电法。根据设计标准要求的100mV的电位极化偏移量，对外部阳极的电流输出进行及时调整，直至满足设计标准要求为止。最大极限极化电位不应负于-1000mV(CSE)，当超出此值时应使用电阻调节。

3.2.5牺牲阳极电流输出测试

采用牺牲阳极对管道进行极化。在管道被极化到设计的数值后，应使用电流表测试该处阳极的电流输出。

3.2.6土壤电阻率测试

在试验段长度内，每100m测试一次管底深度处的土壤电阻率，测量采用四极法。测量次数可根据现场情况，宜每月一次。

4　结　论

ECI智能装置应用于该工程防腐系统中，监测效率高，电流输出稳定，量程大、精度高，可以在类似防腐监测环境中发挥重要作用，值得类似工程借鉴。

[1]GB/T 21448—2008埋地钢质管道阴极保护技术规范[S].北京：中国标准出版社，2008.

[2]胡士信.阴极保护工程手册[M].北京：化学工业出版社，2000.

[3]刘良，李卫东.滨海新闸金属结构防腐设计[J].水利建设与管理，2012(11).

[4]尤林贤，钟惠钰.望亭水利枢纽钢闸门阴极保护实践[J].中国水能及电气化，2014(11).

[5]宋放.大型输水工程PCCP管道阴极保护浅析[J].水利建设与管理,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