天津港新建鋼管樁碼頭防腐設(shè)計(jì)

天津港新建鋼管樁碼頭防腐設(shè)計(jì)

27號(hào)樓的新港項(xiàng)目位于四港池北側(cè)。是第五階段采礦作業(yè)的專業(yè)碼頭。新建碼頭是在原27#泊位基礎(chǔ)上向外擴(kuò)建40.5m,碼頭為鋼管樁加預(yù)應(yīng)力混凝土梁板結(jié)構(gòu)。鋼管樁直徑為1000mm和1200mm兩種,樁長(zhǎng)37～53m,材質(zhì)為Q235-C型。針對(duì)碼頭鋼管樁存在的潮差、海水、海泥三個(gè)腐蝕區(qū)和高潮位時(shí)鋼管樁全部浸沒在海水和海泥中的實(shí)際情況,本工程在防腐設(shè)計(jì)方面結(jié)合對(duì)鋼管樁潮差段采用F-101重型防腐涂層,對(duì)處于海水全浸區(qū)及海泥區(qū)腐蝕狀態(tài)下的鋼管樁表面設(shè)計(jì)采用了高效長(zhǎng)壽命鋁合金犧牲陽極方案,解決海水全浸區(qū)及海泥區(qū)存在的鋼管樁腐蝕問題。1確定防腐技術(shù)指標(biāo)根據(jù)天津港集裝箱公司27#泊位新建鋼管樁碼頭的實(shí)際情況和該項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)提出的保護(hù)技術(shù)要求,參照國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)規(guī)范和大量成功的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn),確定鋼管樁防腐技術(shù)指標(biāo)為:1)鋼管樁鋁合金犧牲陽極防腐保護(hù)設(shè)計(jì)壽命為30a;2)鋁合金犧牲陽極安裝完成后5～7d,鋼管樁電位全部達(dá)到-900mV以上(相對(duì)于銅/飽和硫酸銅參比電極);3)30a保護(hù)期內(nèi),鋼管樁電位自始至終控制在最佳保護(hù)電位范圍,即-0.85～-1.05V,保護(hù)率達(dá)到90%～95%;4)在有效保護(hù)期內(nèi),鋼管樁的腐蝕得到抑制,壁厚無明顯減薄,表面無銹蝕。2高效鋁合金主體認(rèn)定原理及電化學(xué)性能70年代初,經(jīng)過科技工作者的研究,在鋁中添加兩種或兩種以上的合金元素,大大提高了鋁陽極的性能,獲得了長(zhǎng)壽命、重度小、電化當(dāng)量大、電流效率高、表面溶解均勻、易生產(chǎn)制造、價(jià)格低廉的新型鋁合金犧牲陽極,滿足了海洋大型鋼結(jié)構(gòu)工程的長(zhǎng)壽命保護(hù)的需求,并獲得了滿意的防腐效果。這些新型鋁合金犧牲陽極主要有Al-Zn-Hg系陽極,Al-Zn-In系陽極和Al-Zn-Sn系陽極,目前我國廣泛應(yīng)用的鋁合金犧牲陽極材料是Al-Zn-In系陽極,其中有Al-Zn-In-Cd陽極、Al-Zn-In-Sn陽極、Al-Zn-In-Si陽極、Al-Zn-In-Sn-Mg陽極。Al-Zn-In系鋁合金犧牲陽極的化學(xué)成分和電化學(xué)性能見表1和表2。本工程采用了中船總公司七二五研究所研究開發(fā)的Al-Zn-In-Mg-Ti犧牲陽極在具備上述性能的基礎(chǔ)上,使?fàn)奚枠O的電化學(xué)性能大大提高,其實(shí)際電容量≥2600A·h/kg,電流效率≥90%,成為現(xiàn)今電容量最大、電流效率最高的新型高效鋁合金犧牲陽極。Al-Zn-In-Mg-Ti合金犧牲陽極的電化學(xué)性能見表3。3試驗(yàn)系統(tǒng)及設(shè)備犧牲陽極安裝的質(zhì)量直接影響到陽極的電流量、溶解性能和使用壽命。犧牲陽極安裝必須牢固可靠,與鋼管樁電性導(dǎo)通,滿足接觸電阻小于0.001Ω的技術(shù)要求。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,犧牲陽極安裝采用水下濕法焊接工藝,焊接設(shè)備為AX—500型直流弧焊機(jī),焊條是上海焊條總廠生產(chǎn)的T202水下焊條。每個(gè)陽極塊有兩個(gè)焊腳,四道焊縫,要求每道縫長(zhǎng)度≥100mm,焊縫焊腳高度≥5mm,要求焊縫平整、連接牢固。施工中對(duì)水下焊接質(zhì)量的檢查采用水下錄像技術(shù),設(shè)備為美國產(chǎn)SEAL—III型水下錄像系統(tǒng),通過水下錄像能直觀檢查焊接質(zhì)量。4電性粘連電性粘連根據(jù)碼頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn),考慮各部位鋼管樁直徑不同,潮差區(qū)、海水區(qū)和海泥埋沒區(qū)的長(zhǎng)度不同,保護(hù)面積不同,所需保護(hù)電流和犧牲陽極數(shù)量不同,為了排除鋼管樁之間因電位分布不均而造成的不良影響,以達(dá)到電位分布均勻的整體保護(hù)效果,本防腐工程在設(shè)計(jì)上提出了對(duì)所有鋼管樁進(jìn)行電性連結(jié),通過使鋼管樁與上部結(jié)構(gòu)中特定鋼筋相連,使全部鋼管樁電性連結(jié)為整體。5鋼管樁保護(hù)電位檢測(cè)鋼管樁在施加犧牲陽極保護(hù)施工過程中和交付使用的有效保護(hù)期滿30a內(nèi),將隨時(shí)對(duì)鋼管樁的防腐效果進(jìn)行必要的檢測(cè)。本工程采用的保護(hù)效果檢測(cè)系統(tǒng)為:1)鋼管樁電位測(cè)量系統(tǒng)鋼管樁電位測(cè)量的數(shù)據(jù)可以定性地判定鋼管樁保護(hù)效果。本工程在碼頭前沿埋設(shè)電位測(cè)量點(diǎn)9個(gè),可以隨時(shí)檢測(cè)鋼管樁的保護(hù)電位。在犧牲陽極焊接安裝過程中,鋼管樁電位由自然腐蝕電位-0.685V～-0.686V不斷極化,陽極安裝2～3d后,電位達(dá)到-0.824V～-0.943V。4～5d后,電位達(dá)到-0.907V～-1.009V。6d后測(cè)得的鋼管樁電位全部達(dá)到-1.00V～-1.05V。2)保護(hù)效果檢測(cè)掛片檢測(cè)保護(hù)率為了定量評(píng)定鋼管樁防腐保護(hù)效果,采用掛片檢測(cè)法測(cè)量保護(hù)率,即在鋼管樁不同部位安裝若干試驗(yàn)檢測(cè)掛片,其中一部分與鋼管樁絕緣,即自然腐蝕掛片,另一部分掛片與鋼管樁電性連結(jié),即保護(hù)掛片。經(jīng)過一定年限之后,取出掛片進(jìn)行處理稱重,根據(jù)失重的大小計(jì)算保護(hù)率,掛片檢測(cè)時(shí)間分別為5、10、15、20、25和30a。6生態(tài)改性產(chǎn)品本工程設(shè)計(jì)采用的Al-Zn-In-Mg-Ti合金犧牲陽極為最新研制生產(chǎn)的新型高效鋁合金犧牲陽極,該產(chǎn)品于1999年通過鑒定,列入GB49