[发明专利]一种评估隧道内管道支撑钢构连接件阴极保护效果的方法

说明书

本发明涉及一种评估隧道内管道支撑钢构连接件阴极保护效果的方法，属于管道防腐技术领域，包括：建立隧道内管道支撑钢构连接件和牺牲阳极的三维几何模型；对所述三维几何模型进行网格划分，确定离散的小单元；利用边界元法进行阴极保护电位数值求解；根据所求解的管道支撑钢构连接件各部位阴极保护电位评估管道支撑钢构连接件的阴极保护效果。本发明实现了隧道内管卡、螺栓等支撑钢构连接件阴极保护电位分布的预测，解决了隧道内复杂金属构筑物阴极保护效果评估问题；通过优化阴极保护用牺牲阳极的布置，使阴极保护电流得到更合理的分配。

技术领域

本发明涉及一种评估隧道内管道支撑钢构连接件阴极保护效果的方法，属于管道防腐技术领域。

背景技术

为了避免穿越江河的地下充水管道应力失稳或漂浮，保证隧道内管道的安全平稳运行，隧道内的管道在敷设过程中需辅以支撑、锚固或连接措施。隧道内管道的支撑锚固钢构连接件主要包括支墩、支撑钢板、锚固管卡和连接螺栓等紧固件。管道的支撑锚固钢构连接件的安全有效是保证隧道内管道安全运营的最基本条件，直接影响到管道系统的安全可靠性，在管道的施工和运行中起着至关重要的作用。

隧道内管道的锚固管卡和螺栓等支撑钢构连接件，长期处于高温、高湿的腐蚀环境中，在多条隧道检修过程中，发现螺栓与锚固管卡连接部位存在严重的腐蚀，一旦螺栓腐蚀断裂，管道将失稳或漂浮，可能会引起严重的安全事故，因此，需要对隧道内支撑锚固钢构连接件进行腐蚀防护。

目前通常采用普通碳钢构件加防腐措施或者直接采用不锈钢的构件，普通碳钢构件的防腐措施主要有涂漆或镀锌处理，但在检修过程中仍发现管卡及螺栓腐蚀严重。为了解决腐蚀问题，常在采取防腐措施的同时增加牺牲阳极进行阴极保护。牺牲阳极材料可选用镁阳极、锌阳极等。

目前管卡和螺栓等支撑锚固钢构连接件常采用普通碳钢构件加防腐措施或者直接采用不锈钢的钢构件。对于不锈钢构件，由于管道的混凝土支墩中采用的是普通碳钢钢筋，不锈钢构件与碳钢钢筋连接，两者存在电位差，会引起电偶腐蚀，将大大加速碳钢钢筋的腐蚀。对于普通碳钢构件加防腐措施的方案，由于管卡及螺栓的结构复杂，且螺栓与管卡之间非无缝密封，普通的防腐措施不能有效的阻断水份和空气，螺栓与管卡连接部位依然存在严重的腐蚀。

目前通常对管卡和螺栓等支撑钢构连接件采取防腐措施的同时增加牺牲阳极进行保护。根据国标《埋地钢质管道阴极保护技术规范》(GB/T21448-2017)表1，碳钢在土壤、水中的保护电位应负于-0.85V。当对普通碳钢的管卡和螺栓等支撑钢构连接件采取牺牲阳极进行阴极保护时，需要满足其阴极保护电位满足保护电位负于-0.85V的要求。

但是管卡和螺栓等支撑钢构连接件属于非规则钢构件，螺栓与管卡之间的接触电阻较大，存在电流屏蔽效应，造成螺栓与管卡接触面表面电流分布不均匀，螺栓发生腐蚀。由于腐蚀位于螺栓与管卡之间，属于缝隙腐蚀，无法人为对其阴极保护效果进行测试并评估阴极保护的有效性。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种评估隧道内管道支撑钢构连接件阴极保护效果的方法，主要解决对管卡和螺栓等支撑钢构连接件施加牺牲阳极保护后的各个部位的阴极保护效果的评估问题，保证管卡和螺栓等支撑钢构连接件所有部位均达到阴极保护准则的要求，防止腐蚀的发生，同时保证阴极保护措施中牺牲阳极的合理布置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种评估隧道内管道支撑钢构连接件阴极保护效果的方法，包括以下步骤：

步骤1，确定保护对象的结构、尺寸及环境工况，初步确定牺牲阳极的类型、数量和安装位置；

步骤2，通过现场或实验室测试管道支撑钢构连接件及牺牲阳极的极化电位与电流密度关系，即管道支撑钢构连接件及牺牲阳极的极化数据，作为边界元计算时的边界条件；