珠海高栏港码头阴极保护方案

珠海港高栏港区神华煤炭储运中心一期钢管桩防腐施工牺牲阳极阴极护施工组织设计河南蒲源防腐科技股份有限公司1编制依据1、珠海港高栏港区神华煤炭储运中心一期钢管桩防腐施工设计。2、美国腐蚀工程师协会标准，NACERP0176-2003CorrosionControlofSteelFixdOffshorePlatformsAssociatedwithPetroleumProduction.3、挪威船级社标准DNVRPB401,1993，CATHODICPROTECTIONDESIGN。4、海港工程钢结构防腐技术规定JTJ230-89。5、港工设施牺牲阳极保护设计和安装GJB156-86。6、铝-锌-铟系合金牺牲阳极GB/T4948-2002。7、锌-铝-镉系合金牺牲阳极GB/T4950-2002。8、铝-锌-铟系合金牺牲阳极化学分析方法GB4949-85。9、锌-铝-镉系合金牺牲阳极化学分析方法GB4951-85。10、牺牲阳极电化学性能试验方法GB/T17848-1999。11、ＪＴＳ１５３－３－２００７河南蒲源防腐科技股份有限公司1目录第一章、项目背景1页一、工程规模1页二、工程主要特点1页三、施工条件1页四、业主及监理单位2页第二章、施工组织机构与人员组成3页一、组织机构3页二、施工队伍组成4页第三章、工作内容安排与进度计划5页一、工作内容5页二、进度计划5页第四章、设计、施工工艺与主要施工方法7页一、牺牲阳极阴极保护设计7页二、阴极保护施工方案16页第五章、主要关键技术问题与处理措施23页一、牺牲阳极安装形式的选择23页二、保证保护电位的有效分布23页第六章、质量、工期和安全保证措施25页一、施工质量保证措施25页二、施工安全保证措施38页三、施工工期保证措施44页第七章、后续服务的安排与承诺45页一、阴极保护施工的后续服务安排45页河南蒲源防腐科技股份有限公司2二、检测内容与缺陷修复方案45页三、服务承诺46页第八章、施工中的风险分析与处理措施47页第九章、其它48页一、人员及船机设备计划48页二、治安管理51页三、文明施工51页四、环境保护52页第十章、施工图纸59页河南蒲源防腐科技股份有限公司1第一章、项目背景详见珠海港高栏港区神华煤炭储运中心一期招标文件河南蒲源防腐科技股份有限公司2第二章施工组织机构与人员组成一、组织机构本项工程是珠海港高栏港区神华煤炭储运中心一期钢管桩防腐施工工程中的一个分项——钢管桩牺牲阳极阴极保护。在中交四航局珠海神华煤炭储运中心一期工程码头工程I标项目经理部统一管理下进行施工，管理机构组织结构图如下：钢管厂中交四航局珠海码头项目经理部业主、监理项目经理副经理阴极保护分项负责人技术质量部安全部综合部工程部副经理现场总工海上安装施工队阳极组组装车间技术办公室质检办公室计量办公室安全监查办宣传教育办材料供应办后勤办公室财务办公室文秘档案办河南蒲源防腐科技股份有限公司3二、施工队伍组成：根据本项工程量拟组建两个施工作业船队和一个阳极组组装车间。施工人员组成见表2.1。表2.1牺牲阳极阴极保护施工人员表序号工种人数备注1潜水员82电焊工6持有效证书3机电工3持有效证书4辅助工125防腐工46质检员2持有效证书7材料员28安全员29船员10持有效证书合计49注：前期先进场一个施工作业船队、待工作展开后，根据作业现场条件及安装进度再确定第二个作业船队进场时间。河南蒲源防腐科技股份有限公司4第三章工作内容安排与进度计划一、工作内容本项工程主要工作内容有：1．钢管桩阴极保护设计计算及施工图设计；2．阳极块、馈电角钢、阳极组附件、防腐涂料等材料采购；3．阳极组组装及防腐处理；4．阳极组海上安装施工；5．电连接性复测及保护电位检测；6．施工质量检测、施工资料及竣工资料编制。二、进度计划阴极保护施工进度列于表3.1。表3.1阴极保护施工进度表序号施工内容日工作量施工时间备注1设计计算及施工图设计15天有效工作日2材料采购45天有效工作日3阳极组组装6组180天有效工作日4阳极组海上安装6组180天有效工作日5质量抽检3个墩位2天有效工作日注：1）阳极组组装比海上安装提前10天开工。2）表中海上安装时间为有效工作日。依据招标文件提供的气象水文条件钢管桩防腐施工经验，估测本项工程所处海域，适合海上装焊牺牲阳极的有效工作日，每年最多180天。3）为保障海上作业安全，工程开工后的头两个月每条作业船每有效工作日可安装1～2组阳极组，待海上作业人员逐渐熟悉海域情况后每条作业船每有效工作日可安装2～4组阳极组。河南蒲源防腐科技股份有限公司5第四章设计、施工工艺及主要施工方法一、牺牲阳极阴极保护设计1、设计目标根据珠海港高栏港区神华煤炭储运中心一期钢管桩防腐施工施工图纸等内容。2、设计范围珠海港高栏港区神华煤炭储运中心一期钢管桩防腐施工，钢管桩直径φ1200mm及φ1000mm。3、设计前提1)采用阴极保护的钢结构应短路连接，其连接方式可采用钢材焊接或电缆连接，其连接员阻不大于0.01Ω。4、设计依据标准(1)美国腐蚀工程师协会标准，NACERP0176-2003CorrosionControlofSteelFixedOffshorePlatformsAssociatedwithPetroleumProduction(2)挪威船级社标准，DNVRPB401,1993,CATHODICPROTECTIONDESIGN.(3)海港工程钢结构防腐蚀技术规定JTJ230-89(4)港工设施牺牲阳极保护设计和安装GJB156-86(5)铝-锌-铟系合金牺牲阳极GB/T4948-2002(6)铝-锌-铟系合金牺牲阳极化学分析方法GB4949-85(7)牺牲阳极电化学性能试验方法GB/T17848-1999(8)5、计算结果及方案概述根据目前国际上普遍采用的以下海水中阴极保护设计标准：(1)美国腐蚀工程师协会标准，NACERP0176-2003CorrosionControlofSteelFixedOffshorePlatformsAssociatedwithPetroleumProduction(2)挪威船级社标准，DNVRPB401,1993,CATHODICPROTECTIONDESIGN.计算海水中钢管桩阴极保护所需要的阳极数量应该从初期阴极保护电流密度、平均阴极保护电流密度和末期阴极保护电流密度三个方面进行。5.1海水电阻率和三种阴极保护电流密度的确定除了三种阴极保护电流密度外，因为牺牲阳极将置于海水中，所以，海水的电阻率对河南蒲源防腐科技股份有限公司6于阴极保护设计的计算来说也是一个重要参数。根据联合国海洋研究专业委员会、国际海洋物理协会和国际海洋考察理事会1978年公布的研究结果，一个海水样品的实际盐度（符号S）用海水样品的电导率与相同温度和压力下KCl质量分数为0.0324356的氯化钾（KCl）溶液的电导率的比K来定义。根据定义，K值精确等于1对应于实际盐度等于35。两者之间的关系如下面公式所示：5.225.15.07081.20261.70941.142853.251692.00080.0KKKKKS利用这一公式，根据上述的海水平均盐度，计算出其电导率为2.872S/m，由此求出海水电阻率为0.348Ωm。根据中华人民共和国交通部标准“海港工程钢结构防腐蚀技术规定JTJ230-89”，裸钢在流动海水中的初期阴极保护电流密度为100~150mA/m2；而按照交通部标准“海港工程钢结构防腐蚀技术规定JTJ230-89”，I(average)=0.5~0.55I(initial),我们将Q345C钢在流动海水中的平均阴极保护电流密度I(average)和末期阴极保护电流密度I(final)确定为82.5mA/m2。同样地，依据交通部标准推荐的Q345C钢在海泥中的初期阴极保护电流密度为10~25mA/m2，Q345C钢在海泥中的初期阴极保护电流密度确定为25mA/m2、平均阴极保护电流密度和末期阴极保护电流密度确定为13.75mA/m2。5.2利用初始阴极保护电流密度计算根据“DNVRPB401-1993,CATHODICPROTECTIONDESIGN”，应按以下的公式从初期阴极保护电流密度出发计算阴极保护所需要的阳极数量，（a）对于镯型阳极，首先按下式计算其接水电阻：AinitialRA315.0)(（1）式中RA(initial)——初期阳极接水电阻，Ω；ρ——介质(海水)的电阻率，Ωm；A——阳极的初期表面积，m2；（b）阳极输出电流)()(initialREinitialIAa（2）式中Ia(initial)——初期单支阳极输出电流，A；ΔE——驱动电压，对于铝合金阳极，取0.25V；RA(initial)——初期阳极接水电阻，Ω。河南蒲源防腐科技股份有限公司7（c）所需阳极数量所需阳极数量按下式计算：)()(initialIifSinitialNaooC（3）式中N(initial)——初期需要的阳极数量，支；CS——为被保护钢管桩的各部分表面积，m2；of——各部分的初期破损率，根据“舟山大陆连岛工程金塘大桥钢管桩防腐施工(第Ⅳ-B合同段)招标文件”的技术要求，取1%；io——各部分的初期保护电流密度，A/m2；Ia(initial)——初期单支阳极输出电流，A。5.3利用平均阴极保护电流密度计算uTifSMmmc760,8（4）其中，M为利用平均（或维持）保护电流密度计算出的阳极需要量，Kg；Sc为被保护钢管桩的各部分表面积，m2；mf是各部分管道防腐涂层的平均破损率，根据“舟山大陆连岛工程金塘大桥钢管桩防腐施工(第Ⅳ-B合同段)招标文件”的技术要求，计算为8%；mi是平均需求电流密度，A/m2；u为阳极的利用系数,取75%；ε是阳极的实际电流容量，根据“珠海港高栏港区神华煤炭储运一期工程钢管桩防腐施工对牺牲阳极材料的选用要求：“所选用的牺牲阳极材料应以最小的重量满足阴极保护的寿命”，选用的阳极材料为高效率铝基合金，实际电容量为2600Ah/Kg；T是设计的使用寿命，按照“舟山大陆连岛工程金塘大桥钢管桩防腐施工(第Ⅳ-B合同段)招标文件”的技术要求，确定为50年。所需阳极数量按下式计算：mMaverageN)(（5）其中，m为单支阳极的净质量，Kg。5.4利用末期阴极保护电流密度计算（a）首先按下式计算镯型阳极的接水电阻：AfinalRA315.0)(（6）式中RA(final)——末期阳极接水电阻，Ω；河南蒲源防腐科技股份有限公司8ρ——介质(海水)的电阻率，Ωm；A——阳极的末期表面积，m2；（b）阳极输出电流)()(finalREfinalIAa（7）式中Ia(final)——末期单支阳极输出电流，A；ΔE——驱动电压，对于铝合金阳极，取0.25V；RA(final)——末期阳极接水电阻，Ω。（c）所需阳极数量所需阳极数量按下式计算：)()(finalIifSfinalNaffC（8）式中N(final)——末期需要的阳极数量，支；CS——为被保护钢管桩的各部分表面积，m2；ff——各部分的末期破损率，根据“舟山大陆连岛工程金塘大桥钢管桩防腐施工(第Ⅳ-B合同段)招标文件”技术要求，取15%；if——各部分的末期保护电流密度，A/m2；Ia(initial)——末期单支阳极输出电流，A。5.5牺牲阳极型号数量选择及安装分布根据“珠海港高栏港区神华煤炭储运一期工程钢管桩防腐”的技术要求，钢管桩保护范围包括水位变化区、水下区和泥下区，所以，保护范围确定为墩台下面钢管桩全长保护。考虑到镯型阳极具有较高的可靠性，同时根据我们在杭州湾跨海大桥钢管桩阴极保护(牺牲阳极)工程中的成功经验，我们设计采用镯型牺牲阳极来保护钢管桩。根据美国腐蚀工程师协会标准NACERP0176-2003，镯型阳极分为两种类型：一类是由两个半圆形阳极组成的半壳形式镯型阳极；一类是由多个单块阳极组成的组合形式镯型阳极。考虑到金塘大桥工程钢管桩的管径较大，所以，在钢管桩