Notkun kaþódískrar verndartækni í vatnsveituleiðslum

Notkun kaþódískrar verndartækni í landvatnsleiðslum (stálpípur og PCCP) er kjarnaaðferðin til að koma í veg fyrir málmtæringu og lengja endingartíma leiðslunnar. Vegna mismunar á efniseiginleikum og þjónustuumhverfi milli stálröra og forspenntra steypuhólkaröra (PCCP) eru verulegar breytingar á hönnun og útfærslu á bakskautsvörn.

1. Tæringarumhverfi og áskoranir

Helstu tæringargerðir:

• Rafefnafræðileg tæring: Tæringarfrumur sem myndast af mismun á jarðvegsraka, seltu og súrefni.
• Straumtæring: Straumtruflanir frá nærliggjandi raforkuverum og flutningi járnbrauta.
• Örverutæring (MIC): Súlfat-drepandi bakteríur (SRB) flýta fyrir tæringu í loftfirrtum jarðvegi.

Mikil-áhættusvæði:

• Suðusaumar og húðunargallar: Staðbundin stálrör virka sem skaut.
• Jarðvegur með mikið-salt/lítil viðnám (td strandsvæði): Tæringarhraði getur náð 0,1~0,3 mm/ári.

2. Val á kaþódískri verndartækni

Fórnarskautakerfi (Sacrificial Anode CP, SACP)

1) Viðeigandi aðstæður:

• Stutt-vegalengd (<5 km), small-diameter (
• Jarðvegur eða ferskvatnsumhverfi.

2) Rafskautsefni:

• Magnesíumblendiskaut: Há akstursspenna, hentugur fyrir jarðveg með mikla-viðnám eða ferskvatn.
• Sinkblendiskaut: Lág akstursspenna, hentugur fyrir jarðveg með litla-viðnám (<1000 Ω·cm).

3) Hönnunarbreytur:

• Verndunarstraumþéttleiki: 0,02~10 mA/m² (fer eftir gæðum húðunar og leiðslum, td 5-10 mA/m² fyrir 3PE-húðaðar niðurgrafnar rör í svæðisbundnum kerfum, 0,01-0,05 mA/m² fyrir 3PE-húðaðar langlínur).
• Dýpt rafskautsgraftar: 1,5~2 metrar (staðsett í rökum jarðvegslögum undir leiðslum).

Impressed Current System (Impressed Current CP, ICCP)

1) Viðeigandi aðstæður:

• Long-distance (>10 km), large-diameter (>DN1000) leiðslur.
• Jarðvegs- eða vatnsumhverfi.

2) Kerfishlutir:

• Rafskautsrúm: Hár-kísilsteypujárnskaut, MMO (Mixed Metal Oxide) skaut, grafítskaut, sveigjanleg skaut osfrv.
• Aflgjafi: Stöðugur afriðli (stýrir spennu við -0,85~-1,20 V á móti Cu/CuSO₄).
• Viðmiðunarrafskaut: Varanleg Cu/CuSO₄ rafskaut (grafin nálægt leiðslum).

3) Hönnun lykilatriði:

• Fjarskautarúm Stærri en eða jafnt og 50 metrar frá leiðslum til að forðast ójafna straumdreifingu.
• Dreifð rafskautarúm (margir dreifðir punktar) fyrir flókið landslag eða þétt svæði í þéttbýli.

Lykiltækni og samsett vernd

1) Húðun + CP samvirkni:

• Húðunargerðir: 3PE (þriggja-laga pólýetýlen), FBE (samruna-bundið epoxý) osfrv.
• Meðhöndlun húðunargalla: CP þekja fyrir skemmda punkta (straumþéttleiki Minna en eða jafnt og 10 mA/m² þegar skemmdir eru<1%).

2) Tenging og einangrun:

• Notaðu einangrandi flansa eða samskeyti til að einangra verndaðar leiðslur frá öðrum málmbyggingum sem geta truflað CP strauma.
• Settu tengisnúrur til að jafna hugsanlegan mun.

1. PCCP tæringarkerfi

Byggingareiginleikar:

• Forspenntir stálvírar vafðir utan um stálhólka, klæddir steyptum ytri lögum.
• Hætta á vírtæringu: Steinsteypa kolefnis eða klóríðs í gegn eyðileggur passiveringsfilmur.

Afleiðingar tæringar:

• Vírbrot sem leiða til þess að pípur springa (td 2000 PCCP sprunguatvik í Tampa Bay, Bandaríkjunum).

2. CP tæknilegar áskoranir

Núverandi vörn:

• Steypulög hindra straum frá því að ná til víra, sem krefst sérstakrar hönnunar.

Hættan á vetnisbroti:

• Of-vernd (möguleg<-1.00 V vs. Cu/CuSO₄) may cause hydrogen-induced fractures in high-strength wires.

Erfiðleikar við eftirlit:

• Vír sem eru felldir inn í steinsteypu krefjast hugsanlegra mælinga í gegnum hlífðarlög.

3. CP innleiðingarlausnir

Dreifð rafskaut:

• Settu upp fórnarskaut úr sinkblendi í jarðvegi utan við pípuveggi, eða MMO borðarskaut/leiðandi fjölliða skaut.

Fjarskautarúm:

• Fyrir núverandi leiðslur skaltu nota djúp-vel rafskautarúm til að komast í gegnum steypulög.

Hönnunarbreytur:

• Verndarmöguleiki: -0,85~-1,00 V (á móti Cu/CuSO₄) til að forðast vetnisbrot.
• Straumþéttleiki: 0,1~1,0 mA/m² (lítil straumþörf vegna mikillar steypuviðnáms).

4. Eftirlit og viðhald

Hugsanlegt eftirlit:

• Rannsakendur: Grafnar mettaðar Cu/CuSO₄ rafskaut í jarðvegi eða innfelldar Mn/MnO₂ rafskaut í steinsteypu til að fylgjast með-rauntíma vírmöguleika.
• Sectional einangrun: Skiptu PCCP leiðslum í hluta fyrir óháð hugsanlegt eftirlit.

Viðvörun um vírbrot:

• Hljóðgeislun (AE): Finndu spennubylgjumerki frá vírbrotum.
• Rafsegulfræðileg aðferð (EMAT): Skannaðu yfirborð rör til að meta heilleika vírsins.

• China Harbour Karachi No.4 Water Pipeline EPC Project, Pakistan
• JAFURAH afsöltunar- og vatnsveituverkefni (JFD)
• Xinjiang 180km PCCP Pipeline CP Project sem notar for-pökkuð sink rafskaut og há-háttar sinkborða rafskaut.
• Xinjiang Kashi dreifbýlisöryggisverkefni fyrir drykkjarvatn.
• Xinjiang Pishan River Basin Joint Water Supply Project (Phase I) CP
• Ningbo Taoyuan Water Plant & Outbound Pipeline CP Project
• Putian Jinzhong Water Hub Diversion Project - Mazu Branch Coastal PCCP Pipeline

1. Núverandi áskoranir

• Ójöfn PCCP straumdreifing: Mismunandi þykkt steypu veldur staðbundinni van-vernd/of-vernd.
• Kostnaðar-hagkvæmni: PCCP CP kostar 3~5× hærra en stálpípukerfi (vegna krafna um innbyrðis steypu).
• Stýring vetnisbrots: Krefst nákvæmrar mögulegrar stjórnun (td notkun mögulegra takmarkana).

2. Nýsköpunarleiðbeiningar

Snjall rafskautsefni:

• Sjálf-stýrandi rafskaut (stilla sjálfkrafa straumafköst út frá raka/seltu).
• Nanó-samsett rafskaut (td CNT-bætt MMO fyrir bætta straumafköst).

Stafræn vöktun:

• IoT (Internet of Things) vettvangur fyrir rauntímagreiningu á mögulegum, núverandi og hljóðrænum losunargögnum.
• Vélnám til að spá fyrir um tæringarstöðvar og hámarka verndarbreytur.

Græn tækni:

• Sól-/vindknúin- ICCP kerfi (td Snowy Mountains vatnsaflskerfi Ástralíu).

3. Staðlar og forskriftir

Alþjóðlegir staðlar:

• NACE SP0169 (eftirlit með ytri tæringu á neðanjarðar- eða kafi málmlagnakerfum).
• NACE SP0100 (kaþódísk vernd til að stjórna ytri tæringu á steypuþrýstingsleiðslum og steypuhræra-húðuðum stálpípum fyrir vatns- eða skólpþjónustu).

Kínverskir staðlar:

• GB/T 21448-2017 "Tækniforskrift fyrir bakskautsvörn á grafnum stálleiðslum" útlistar staðla til að vernda grafnar stálleiðslur gegn tæringu með kaþódískum verndartækni.
• GB/T 19685-2017 „Forspenntar steypuhólkspípur“ veitir forskriftir fyrir forspenntar steypuhólkspípur, sem eru almennt notaðar í vatns- og skólpkerfi.
• GB/T 28725-2012 "Kaþódísk vörn á niðurgrafnum forspenntum steypuhólkspípum" leggur áherslu á kaþódíska verndarstaðla sérstaklega fyrir niðurgrafnar forspenntar steypuhólkrör, sem tryggir langlífi þeirra og heilleika.

CP forrit í landvatnsleiðslum (stál og PCCP) krefjast markvissrar hönnunar:

• Stálrör: Leggðu áherslu á húðun+CP samvirkni til að takast á við villustrauma og jarðvegstæringu.
• PCCP: Bein vírvörn í gegnum steypulög á meðan jafnvægi er á hættu á vetnisbroti.

Framtíðarstraumar leggja áherslu á snjallt eftirlit, lítið-vetnis-mörg efni og grænar orkulausnir til að mæta kröfum um áreiðanleika fyrir vatnsflutning í langan-fjarlægð og borgarnet, sem efla vatnsinnviði í átt að aldar-langan endingartíma.