第５１卷第６期 ２０１３年６月 上海涂料 ＳＨＡＮＧＨＡＩ Ｃ０ＡＴＩＮＧＳ Ｖ０１．５１ Ｎ０．６ Ｊｕｎ．２０１３ 在役海港码头钢管桩二次防腐保护 张骏 ，李森林 ， （１．宁波港海港工程有限公司，浙江宁波３１５８００；２．南京水利科学研究院，江苏南京２１００２９； ３．水利部水工新材料工程技术研究中心，江苏南京２１００２９） 摘要：针对在役海港码头钢管桩二次防腐处理存在的问题，结合宁波北仑港区矿石码头３ 、 泊位加固改造工程，提出了牺牲阳极和海洋护甲联合保护的防腐措施。介绍了该防腐保护措施的技 术特点和保护效果，供该海域钢管桩实施二次防腐设计、施工、维护及管理参考借鉴。 关键词：钢管桩；防腐蚀措施；阴极保护；ＤｅｎｓＯ防腐蚀 中图分类号：ＴＱ ６３０．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９＂１６９６（２０１３）０６—００４１—０３ 产，其靠船墩及系缆墩桩基为７４根 １ ２００ ｍｌＴｌ的钢 管桩，材质为ＳＴＫ５０。桩长４５～５５ ｍ不等，由３节单管 焊接组成，上两节壁厚为１９ ｍｍ，下节壁厚为１４ ｍｍ。 ０引言 由于遭受海水介质的侵蚀，海港码头钢管桩不 可避免地会发生腐蚀破坏，其中浪溅区的腐蚀速度 可达Ｏ－３～０．５ ｍｍ／ａ，严重时可达ｌ ｍｍ／ａ以上ｃＩ Ｊ。为 为延长钢管桩的使用寿命，建造时，对钢管桩采取了 涂层加外加电流阴极保护措施，设计使用寿命３０ ａ。 运行至今涂层已基本失效，外加阴极保护系统亦已 预防海水中钢管桩的腐蚀，新建海港码头钢管桩一 般采用涂层和阴极保护联合的方法进行防腐。实践 证明，采用阴极保护与涂层联合的防腐保护措施可 使钢管桩的腐蚀速度下降至０．０２ ｍｍ／ａ以下，寿命延 长１倍以上 ］。在钢管桩防腐保护体系中，涂层保护 体系使用寿命一般不超过２０ ａ，阴极保护最佳的保护 年限也仅为２５ ａ左右。２０世纪８０年代建设的一批码 头，其钢管桩防腐保护体系基本已达到或超过使用 年限。然而，由于钢管桩位于码头下方，操作空间小， 环境恶劣，受潮汐、风浪的影响大，且有时必须赶潮 老化，辅助阳极曾多次更换，目前阴极保护系统已失 去保护作用。 ２保护方案确定 考虑到早期外加电流阴极保护措施已基本老化 失效，且外加电流阴极保护措施存在故障率高，需要 专业人员进行维护管理，以及在运行过程中容易产 生和受杂散电流干扰等缺点，因此，本工程确定采用 牺牲阳极的阴极保护技术。设计使用年限为２０ ａ，有 效保护效率不低于９０％。 对于水位变动区和浪溅区，考虑到钢管桩表面 水施工，可施工时问短，防腐保护体系失效后，钢管 桩二次防腐目前尚缺少有效的措施。为此，结合宁波 北仑港区矿石码头３ 、４ 泊位改造工程，提出了牺牲 阳极和护甲联合保护的防腐措施，解决了海港码头 干湿交替，进行防腐保护封闭处理时不但需候潮作 业，而且退潮和涨潮之间的可施工时间短，因此，常 钢管桩防腐体系二次防腐保护的技术难题。 ｌ工程概况 北仑港区矿石码头３ 、４ 泊位于１９８２年竣工投 ［收稿日期］２０１３—０５—０３ 规的防腐涂料，因其固化时间较长，难以满足施工要 求。据此，设计采用Ｄｅｎｓｏ海洋护甲保护。Ｄｅｎｓｏ海 洋护甲保护是一种新型防腐蚀技术，具有良好的防 ［作者简介】张骏，男，本科，工程师，主要从事港口航道工程管理。 ４２ 上海涂料 第５１卷 渗性能和抵抗环境介质侵蚀的能力，其矿脂防腐剂 具有不干裂、不脱落的特点，能使金属完全隔绝空气 和水，而且施工简便，对表面处理要求低。此外，该 防腐蚀系统不含可挥发性物质，不含任何有毒物质， 不可燃，无污染，环境友好。 ３海洋护甲防腐保护系统 ３．１海洋护甲保护系统的组成及特性 海洋护甲保护系统由Ｄｅｎｓｏ￥１０５矿脂底漆、 Ｄｅｎｓｏ海洋矿脂冷缠带和ＨＤＰＥ（高密度聚乙烯）护 甲组成。其中Ｄｅｎｓｏ Ｓ１０５矿脂底漆是一种柔软的矿 脂化合物，其特性如下：可分隔水分，具有憎水和阻 锈功能；流动性好，可均匀地涂覆在钢管桩表面； 可有效抑制生物于钢管桩表面滋生；含有不挥发性 成分，能填充金属表面的腐蚀坑及缺陷等。Ｄｅｎｓｏ海 洋矿脂冷缠带是一种经特殊设计可在水中使用的矿 脂冷缠带，其特性如下：采用一种非针织合成纤维 制品；含有隔离水分的特殊成分，具有抑制金属腐 蚀和抑制海生物生长的能力。ＨＤＰＥ高密度聚乙烯 护甲具有如下特性：采用高密度聚乙烯材料，厚度 达２ ｍｍ，具有良好的抗紫外线性和抗冲击性。采用 船舶专用ＳＳ３ １６标准不锈钢螺丝、螺母及垫片。用力 拧紧后可使矿脂完全乳化黏附在钢管桩表面，能有 效防止流动的海水侵蚀钢管桩。 ３．２海洋护甲的施工工艺 海洋护甲的施工工艺简便易行，主要包括钢管 桩表面处理、包裹矿脂冷缠带和安装海洋护甲等３方 面内容。 （１）钢管桩表面处理：清除钢管桩表面海生物、 老化破损涂层及其他附着物后，人工电动工具除锈 达ｓｔ ２级，对表面２ ｍｍ及以上的凹痕先用矿脂底漆 糊来填补，再涂上一层薄薄的底漆糊。 （２）包裹矿脂冷缠带：由桩顶向下螺旋状包裹 矿脂冷缠带，至设计标高时，再用冷缠带完整地缠绕 一圈。包裹时必需保持有５５％的矿脂冷缠带重叠；每 卷冷缠带交接处的头尾重叠要求有１５０ ｍｍ的宽度。 （３）安装海洋护甲：在包裹冷缠带后，即可安 装海洋护甲。护甲由底向上安装，注意护甲胶舌突出 的一方向上。在安装护甲时，要对准螺丝洞口的位 置，经检查位置正确后，上紧螺丝，注意螺丝上紧的 顺序及扭力矩大小。 ３．３保护效果 为评判海洋护甲的保护效果，海洋护甲安装１ ａ 后，任意选取了５根钢管桩，采用局部破损方式，检 测保护效果。结果表明，护甲内防腐矿脂底漆和矿脂 冷缠带及底漆完好，起到了钢管桩与海水的隔离作 用；所用螺栓等配件未出现锈蚀、松动等现象。目前， 海洋护甲已安装了近５年，近期巡查发现，海洋护甲 未出现位移、破损、开裂等现象。初步认定为该系统 达到了预期的防腐效果。 ４牺牲阳极阴极保护 根据以往外加电流阴极保护的电流密度，考虑 到钢管桩表面可能有良好的阴极产物膜以及码头所 处的地理位置、介质条件、钢管桩材质及码头结构形 式等实际情况，参照有关标准、资料［４ ］，本工程钢 管桩保护电流密度取值如下：潮差区为２０ ｍＡ／ｍ ， 海水区为５０ ｍＡ／ｍ ，海泥区为１０ ｍＡ／ｍ 。 ４．１保护电位 根据中华人民共和国行业标准ＪＴＳ １５３—３—２００７ 《海港工程钢结构防腐蚀技术规范》，参考美国标准 ＮＡＣＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＲＰ ０１７６－－２００３《Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｓｔｅｅｌ Ｆｉｘｅｄ Ｏｆｆｓｈｏｒｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ￣，钢管桩保护电位设计为…７８０ １ ０５０ ｍＶ （相对于Ａｇ／ＡｇＣ１海水参比电极）。 ４．２保护面积和保护电流计算 墩底标高为＋３．０ ｍ，设计低水位为＋０．６８ Ｉ１３，实 际泥面标高为一１０．０ ｍ。由于高水位时，钢管桩全部 位于水中和泥下区，故钢管桩潮差区长度从墩底至 设计低水位，海水区长度从设计低水位至泥面，海泥 区长度从泥面至桩尖。钢管桩保护面积与保护电流 计算结果见表１。 表１钢管桩保护面积与保护电流 Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｒｅａ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ ｐｉｌｅ 第６期 张骏，等：在役海港码头钢管桩二次防腐保护 ４３ ４．３牺牲阳极型号、数量与布置 由表２可以看出：该工程保护电位在一８６０～ 一根据保护电流大小和使用年限２０ ａ的要求，经 反复计算，设计选用Ａ２１Ｉ一６型铝合金阳极。尺寸为 ８５０ ｍｍ ｘ（１８０ ｍｍ＋２２０ ｍｍ）ｘ １８０ ｍｍ，单个阳极净 ９６８ ｍＶ之间，完全满足规范和设计要求，达到预期 效果。 重为８Ｏ ｋｇ，单个阳极发射电流为１．９０５ Ａ，每根钢管 桩安装２个阳极，共需安装１４８个阳极。 ５结语 （１）结合码头改造工程，针对钢管桩的具体情 况，提出了牺牲阳极和护甲联合保护的防腐措施，解 决了海港码头钢管桩防腐体系二次防腐保护的技术 难题，为该海域钢管桩二次防腐保护提供了一种有 效保护措施，可供该海域类似钢结构二次防腐保护 ４．４保护效果 保护电位是评价保护状态和保护效果的重要参 数。保护电位值在一７８０～１ ０５０ ｍＶ（相对于Ａｇ／ＡｇＣ１ 海水参比电极）之间认为保护是充分的，保护效果是 良好的。在该工程牺牲阳极保护实施５ ａ后，对钢管 桩保护电位进行了测量，结果见表２。 表２ 钢管桩保护电位测量结果（ｍＶ，相对于Ａｇ／ＡｇＣＩ 参考、借鉴。 （２）工程实践表明，海洋护甲防腐能够满足在 役码头钢管桩潮差区与浪溅区二次防腐保护的要求。 （３）实测保护电位表明，保护电位均在设计要 求范围内，达到预期保护效果。 参考文献 １侯宝荣．钢铁设施在海洋浪花飞溅区的腐蚀行为及其新型包覆防 护技术［Ｊ］．腐蚀与防护，２００７，２８（０４）：１７４—１７５． 海水参比电极） ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｆｏｒ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ Ｔａｂｌｅ ２ Ｔｈｅ ｐｉｌｅ（ｍＶ，ＶＳ，Ａｇ／ＡｇＣ１ ｓｅａｗａｔｅｒ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ） ２李云飞，唐聪，陈韬．钢管桩阴极保护与Ｄｅｎｓｏ防腐蚀技术联合保 护［Ｊ］．中国港湾建设，２０１１，１７３（０２）：８－９，６７． ３赵煜．钢管桩滨海码头防腐蚀体系的二次修复［Ｊ］．材料开发与应 用，２００４，１９（０６）：２６—２９． ４ ＪＴＳ １５３—３—２Ｏ０７，海港工程钢结构防腐蚀技术规定［ｓ］． ５ ＧＢ／Ｔ ４９４８－２００２，铝合金牺牲阳极国家标准［Ｓ］． ６ ＮＡＣＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＲＰ ０１７６—２００３．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｓｔｅｅｌ Ｆｉｘｅｄ ０ｆｉｓｈ０ｒｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ＡＳＳＯＣｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ＰｒｏｄＨｅｔｉ０ｎ『Ｓ］． Ｔｈｅ Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｔｅｅｌ Ｐｉｐｅ Ｐｉｌｅ ｉｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅａｐｏｒｔ Ｗｈａｒｆ Ｚｈａｎｇ Ｊｕｎ’．Ｌｉ Ｓｅｎｌｉｎ ，。 （１．Ｎｉｎｇｂｏ Ｐｏｒｔ Ｈａｒｂｏｕｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｎｉｎｇｂｏ，３ １ ５ ８００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｎａｎｊｉｎｇ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｎａｎｊｉｎｇ，２ １ ００２９，Ｃｈｉｎａ；３．Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｎ Ｎｅｗ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｎａｎｊｉｎｇ，２１００２９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｖｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ ｐｉｌｅｓ ｉｎ ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｅａｐｏｒｔ ｗｈａｒｆ，ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｔｈｄｏｉｃ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｂｙ ｓａｃｒｉｉｆｃｉａｌ ａｎｏｄｅ ｗｉｔｈ Ｄｅｎｓｏ ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｆｏｒ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ ｐｉｌｅｓ ｏｆ Ｎｉｎｇｂｏ Ｂｅｉｌｕｎ Ｐｏｒｔ Ｉｒｏｎ Ｏｒｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ ３ ，４ ｂｅｒｔｈ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｖｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｉｔ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｗｈａｒｆ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ ｐｉｌｅｓ ｉｎ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｏｆｆｓｈｏｒｅ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ ｐｉｌｅ；ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅ；ｃａｔｈｏｄｉｃ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；Ｄｅｎｓｏ ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｏｎ
