汤峪水电站压力钢管锈蚀成因及防腐措施探析

2017-04-13包涛

地下水 2017年4期

关键词：内壁防腐涂料

包涛

(陕西省石头河水库灌溉管理局，陕西眉县 722300)

汤峪水电站压力钢管锈蚀成因及防腐措施探析

包涛

(陕西省石头河水库灌溉管理局，陕西眉县 722300)

汤峪水电站位于眉县境内，属渠道引水式电站。电站由一根主管通过两个“卜”岔管之后分别向三台水轮发电机组供水发电。压力钢管是水电站重要的金属结构质之一，钢管的锈蚀直接影响电站的安全运行。压力钢管投运至今，一直未进行防腐处理，管壁严重锈蚀威胁电站安全运行。经过多种方案综合比较分析，提出 “补强+喷涂”的防腐措施，不但有效解决了钢管锈蚀问题，而且操作简单、安全可靠。

汤峪水电站；压力钢管；成因分析；防腐措施

压力钢管是水电站重要的金属结构质之一，钢管的锈蚀直接影响电站的安全运行。科学处理管道防腐，不仅不能够延长管道使用年限，提高运行的安全可靠性，而且有助于电站效益的更好发挥。

1 概述

1.1 电站概况

汤峪水电站位于眉县境内，地处石头河东干渠汤峪河渡槽进口左岸阶地上，是石头河水库管理局1993年利用向西安市供水工程而修建的一座渠道引水式电站。属小(1)型四等工程，电站水工建筑物属4级。电站设计水头71.60 m，电站总装机3×1 000 kw，设计引用流量3×1.9 m3/s，设计年发电量1 900万 kw·h，年利用水时数为6 330 h。水电站主要由前池、压力管道、生产厂房和变电所等部分组成。

1.2 压力管道现状

汤峪水电站采用单管联合供水方式运行，即由一根主管通过两个“卜”岔管之后分别向三台水轮发电机组供水发电。电站压力管道采用地埋式铺设方式，管道全长550 m，其中压力钢管120 m。压力钢管主管直径φ1.6 m，3条支管管径均为φ0.8 m，主管壁厚均为 12 mm，支管壁厚10 mm，材质均为Q235。电站建成后一直没有再进行过防腐处理，经过现场观察和测量数据分析，钢管段内壁大面积被锈蚀，个别部位坑蚀深度达到2～3 mm，锈蚀程度较为严重，直接影响电站的安全运行。

2 压力管道锈蚀成因及处理方法分析

2.1 锈蚀成因分析

汤峪水站是石头河水库利用西安市供水工程落差而修建的渠道式电站，承担着城市供水的重要任务。发电用水水质泥沙含量及其他杂质较少，水质干净。按照锈蚀发生的过程和管道使用环境，结合现场勘查以及现场温度和湿度等综合分析，造成电站管道锈蚀的主要因素：

(1)由于受电站运行期间水的腐蚀、化学介质和停运行期间管道后的大气腐蚀。

(2)受当时客观条件的限制，钢管防腐工艺及材料较差，加之电站建成后一直没有进行过防腐处理所致。

2.2 锈蚀处理方法比选

由于该电站承担西安等城市供水任务，在管道锈蚀防腐措施方面，不仅要考虑防腐材料的耐腐蚀性能，又要减少对水质造成污染。由于钢管锈蚀严重，表面坑洼不平，无法达到彻底除锈，除锈不干净表面涂料后会再次起泡返锈，单一的表面喷涂施工不能从根本上解决锈蚀问题。只有通过对坑蚀深度较为严重部位进行焊接补强，才能彻底解决钢管内壁锈蚀。考虑保持钢管原有强度和今后运行中的锈蚀，经过研究提出了“补强+喷涂”的防腐措施。即对于坑蚀深度较为严重的部位采用钢板补强措施进行处理。即采用材质16 MnR、壁厚8 mm的钢板，按照原管道曲面加工成瓦片型，通过梅花形焊孔贴焊在原钢管内壁。再采用饮用水专用涂料进行空气喷涂法对管道内壁进行重新防腐。

3 防腐工艺措施及流程

由于汤峪电站钢管布置方式为一条主管通过两个“卜”岔管接3条支管，主管直径φ1.6 m，3条支管管径均为φ0.8 m。施工之前，组织人员对电站压力管道平直段的4#镇墩进人孔盖板，拆除三台机组管道进水阀门，以便于钢管的检修维护和确保施工人员安全。同时，按照议定方按照方案和饮用水卫生标准要求，选备渗透性强、耐腐蚀、耐冲刷和耐水性较好的饮用水专用涂料和补强钢板。

3.1 锈蚀面层清理

钢管内壁除锈采用干式喷砂除锈、配合人工打磨进行表面清理。在喷射清理之前，采用手工和砂轮机等动力工具对锈蚀坑和气泡部位进行打磨处理，并对管道内壁的氧化皮、铁锈等附着物进行清理。清理结束后，以清洁、干燥的压缩空气为动力，对选用粒度 0.5～1.5 mm的坚硬石英砂混合料磨料，采用喷沙除锈机按《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》相关要求对管道内壁进行除锈作业，并对喷料进行回收利用。

3.2 钢管补强

针对管道内壁严重锈蚀部位，采用材质16 MnR、壁厚8 mm的钢板，按照管道内壁弧度和尺寸建工补强瓦片，并在瓦片上布设梅花形焊接孔。对加工好的补强瓦片进行除锈清理，确保瓦片表面无油脂、污垢、氧化皮、铁锈等附着物后，采用二氧化碳气体保护焊进行焊接安装。

3.3 涂料层施工

涂料层采取气喷和人工涂刷相结合的方式进行。表层清理和补强施工结束后，在湿度等条件满足的前提下，根据管道结构形状对支管焊缝和边角部位采用人工刷涂方法进行局部处理，其余部位应选用空气喷涂。

3.4 施工工艺难点分析

(1)材料：选购饮用水专用管道防腐涂料，待表层清理后结束后，应在最短的时间间隔内进行喷涂施工。按涂料厂家的说明书规定配制涂料的使用时间、厚度等。

(2)安全：为了防止喷涂施工过程中对人员及邻近设备造成伤害或污染，施工前对邻近设备采取必要的遮护措施，并在管道进人孔位置加装通风设备，施工人员必须穿戴防护用具。

(3)喷涂：喷涂前如发现经表面处理后的管道表面被污染或返锈，应及时进行重新处理。喷涂过程中，应加强湿膜外观检查，以防出现漏涂、流挂或不均匀等现象，并确保喷涂厚度符合要求。

(4)补强焊接:钢管补强焊接时，应校测补焊位置和弧度，在定位焊接后应尽快进行环缝焊接，焊缝应连续连续完成，并进行外部检查和内部探伤，确保焊缝符合规范要求。