Cymhwyso Technoleg Diogelu Cathodig mewn Piblinellau Cyflenwi Dŵr

Cymhwysiad Technoleg Diogelu Cathodig mewn Piblinellau Dŵr Tir (Pibellau Dur a PCCP) yw'r dull craidd i atal cyrydiad metel ac ymestyn bywyd gwasanaeth piblinell. Oherwydd gwahaniaethau mewn eiddo materol ac amgylcheddau gwasanaeth rhwng pibellau dur a Phibellau Silindr Concrit Prestressed (PCCP), mae amrywiadau sylweddol o ran dylunio a gweithredu amddiffyniad cathodig.

1. Amgylchedd Cyrydiad a Heriau

Prif fathau o gyrydiad:

• Cyrydiad electrocemegol: Celloedd cyrydiad a ffurfiwyd gan wahaniaethau mewn lleithder pridd, halltedd ac ocsigen.
• Cyrydiad cerrynt crwydr: Ymyrraeth gyfredol o gyfleusterau pŵer cyfagos a thramwyfa rheilffyrdd.
• Cyrydiad microbaidd (MIC): Mae sylffad-bacteria sy'n lleihau (SRB) yn cyflymu cyrydiad mewn priddoedd anaerobig.

-meysydd risg uchel:

• Gwythiennau Weld a diffygion cotio: Mae pibellau dur sydd wedi'u hamlygu'n lleol yn gweithredu fel anodau.
• Priddoedd halen uchel/gwrthedd isel (ee, ardaloedd arfordirol): Gall cyfraddau cyrydiad gyrraedd 0.1 ~ 0.3 mm y flwyddyn.

2. Detholiad Technoleg Diogelu Cathodig

System Anod Aberthol (Anod Aberthol CP, SACP)

1) Senarios sy'n berthnasol:

• Pellter-byr (<5 km), small-diameter (
• Amgylcheddau pridd neu ddŵr croyw.

2) Deunyddiau anod:

• Anodau aloi magnesiwm: Foltedd gyrru uchel, sy'n addas ar gyfer priddoedd gwrthedd uchel neu ddŵr croyw.
• Anodau aloi sinc: Foltedd gyrru isel, sy'n addas ar gyfer priddoedd gwrthiant isel (<1000 Ω·cm).

3) Paramedrau dylunio:

• Dwysedd cerrynt amddiffyn: 0.02 ~ 10 mA/m² (yn dibynnu ar ansawdd cotio a senarios piblinellau, ee, 5-10 mA/m² ar gyfer 3PE{9}}pibellau claddedig wedi'u gorchuddio mewn systemau rhanbarthol, 0.01-0.05 mA/m² ar gyfer piblinellau pellter hir â gorchudd 3PE).
• Dyfnder claddu anod: 1.5 ~ 2 fetr (wedi'i leoli mewn haenau pridd llaith o dan y piblinellau).

System Cyfredol Argraff (CP Cyfredol Argraff, ICCP)

1) Senarios sy'n berthnasol:

• Long-distance (>10 km), large-diameter (>DN1000) piblinellau.
• Amgylcheddau pridd neu ddŵr.

2) Cydrannau'r system:

• Gwelyau anod: anodau haearn bwrw uchel-silicon, anodau MMO (Ocsid Metel Cymysg), anodau graffit, anodau hyblyg, ac ati.
• Cyflenwad pŵer: Rectifier potensial cyson (yn rheoli potensial ar -0.85 ~ -1.20 V vs. Cu/CuSO₄).
• Electrodau cyfeirio: electrodau Cu/CuSO₄ parhaol (wedi'u claddu ger piblinellau).

3) Pwyntiau allweddol dylunio:

• Gwelyau anod anghysbell Yn fwy na neu'n hafal i 50 metr oddi wrth biblinellau er mwyn osgoi dosbarthiad cerrynt anwastad.
• Gwelyau anod wedi'u dosbarthu (pwyntiau gwasgaredig lluosog) ar gyfer tiroedd cymhleth neu ardaloedd trefol trwchus.

Technolegau Allweddol a Diogelu Cyfunol

1) Cotio + synergedd CP:

• Mathau cotio: 3PE (polyethylen tair haen), FBE (fusion-epocsi wedi'i fondio), ac ati.
• Rheoli diffygion cotio: Gorchudd CP ar gyfer pwyntiau wedi'u difrodi (dwysedd presennol Llai na neu'n hafal i 10 mA/m² pan fydd cyfradd difrod<1%).

2) Bondio ac inswleiddio:

• Defnyddiwch fflansau neu gymalau inswleiddio i ynysu piblinellau gwarchodedig rhag strwythurau metel eraill a allai ymyrryd â cheryntau CP.
• Gosod ceblau bondio i gydbwyso gwahaniaethau posibl.

1. Mecanwaith Cyrydiad PCCP

Nodweddion strwythurol:

• Gwifrau dur prestressed wedi'u lapio o amgylch silindrau dur, wedi'u gorchuddio â haenau allanol concrit.
• Risgiau cyrydiad gwifren: Mae carbonization concrid neu dreiddiad clorid yn dinistrio ffilmiau passivation.

Canlyniadau cyrydiad:

• Toriadau gwifren yn arwain at bibellau'n byrstio (ee, digwyddiad byrstio PCCP 2000 ym Mae Tampa, UDA).

2. Heriau Technegol CP

Gwarchodaeth gyfredol:

• Mae haenau concrit yn rhwystro cerrynt rhag cyrraedd gwifrau, sy'n gofyn am ddyluniadau arbennig.

Risg embrittlement hydrogen:

• Dros{0}}amddiffyniad (potensial<-1.00 V vs. Cu/CuSO₄) may cause hydrogen-induced fractures in high-strength wires.

Anawsterau monitro:

• Mae gwifrau sydd wedi'u mewnosod mewn concrit yn gofyn am fesuriadau posibl trwy haenau amddiffynnol.

3. Atebion Gweithredu CP

Anodau wedi'u dosbarthu:

• Gosod anodau aberthol aloi sinc mewn pridd y tu allan i waliau pibellau, neu anodau rhuban MMO / anodau polymer dargludol.

Gwelyau anod o bell:

• Ar gyfer piblinellau presennol, defnyddiwch welyau anod dwfn i dreiddio i haenau concrit.

Paramedrau dylunio:

• Potensial amddiffyn: -0.85 ~ -1.00 V (vs. Cu/CuSO₄) i osgoi embrittlement hydrogen.
• Dwysedd presennol: 0.1 ~ 1.0 mA/m² (galw cyfredol isel oherwydd gwrthedd concrit uchel).

4. Monitro a Chynnal a Chadw

Monitro posib:

• Probau: Electrodau Cu/CuSO₄ dirlawn wedi'u claddu mewn pridd neu electrodau Mn/MnO₂ wedi'u gosod ymlaen llaw mewn concrit ar gyfer-monitro potensial gwifren amser real.
• Inswleiddiad adrannol: Rhannu piblinellau PCCP yn segmentau ar gyfer monitro potensial annibynnol.

Rhybudd torri gwifrau:

• Allyriad acwstig (AE): Canfod signalau tonnau straen o doriadau gwifrau.
• Dull electromagnetig (EMAT): Sganiwch arwynebau pibellau i asesu cywirdeb gwifrau.

• Tsieina Harbwr Karachi Rhif 4 Prosiect EPC Piblinell Dŵr, Pacistan
• Prosiect Dihalwyno a Chyflenwi Dŵr JAFURAH (JFD)
• Prosiect CP Piblinell PCCP Xinjiang 180km gan ddefnyddio anodau sinc wedi'u pecynnu ymlaen llaw ac anodau rhuban sinc purdeb uchel.
• Prosiect Diogelwch Dŵr Yfed Gwledig Xinjiang Kashi.
• Prosiect Cyflenwi Dŵr ar y Cyd Basn Afon Xinjiang Pishan (Cam I) CP
• Planhigion Dŵr Ningbo Taoyuan a Phrosiect CP Piblinell Allan
• Prosiect Dargyfeirio Canolbwynt Dŵr Putian Jinzhong - Piblinell PCCP Arfordirol Cangen Mazu

1. Heriau Presennol

• Dosbarthiad cerrynt PCCP anwastad: Mae trwch concrit amrywiol yn achosi dan-amddiffyn/dros-amddiffyniad lleol.
• Cost-effeithiolrwydd: Mae PCCP CP yn costio 3 ~ 5 × yn uwch na systemau pibellau dur (oherwydd gofynion treiddiad concrit).
• Rheoli embrittlement hydrogen: Mae angen rheoleiddio potensial manwl gywir (ee, defnyddio cyfyngwyr posibl).

2. Cyfarwyddiadau Arloesedd

Deunyddiau anod smart:

• Hunan-rheoleiddio anodau (addasu allbwn cyfredol yn awtomatig yn seiliedig ar leithder/halwynedd).
• Nano{0}}anodau cyfansawdd (ee, CNT-gwell MMO ar gyfer gwell effeithlonrwydd cerrynt).

Monitro digidol:

• Llwyfannau IoT (Internet of Things) ar gyfer- dadansoddi amser real o ddata allyriadau posibl, cyfredol ac acwstig.
• Dysgu peiriant i ragfynegi mannau problemus cyrydiad a gwneud y gorau o baramedrau amddiffyn.

Technolegau gwyrdd:

• Systemau ICCP wedi'u pweru gan ynni'r haul/gwynt (ee, Cynllun Trydan Dŵr Snowy Mountains Awstralia).

3. Safonau a Manylebau

Safonau rhyngwladol:

• NACE SP0169 (Rheoli Cyrydiad Allanol ar Systemau Pibellau Metelaidd Tanddaearol neu Danddwr).
• NACE SP0100 (Amddiffyn Cathodig i Reoli Cyrydiad Allanol Piblinellau Pwysedd Concrit a Morter -Piblinellau Dur Haenedig ar gyfer Gwasanaeth Dŵr neu Ddŵr Gwastraff).

Safonau Tsieineaidd:

• Mae GB/T 21448-2017 "Manyleb dechnegol ar gyfer amddiffyn piblinellau dur claddedig" yn amlinellu'r safonau ar gyfer amddiffyn piblinellau dur claddedig rhag cyrydiad trwy dechnegau amddiffyn cathodig.
• GB/T 19685-2017 Mae "pibellau silindr concrit wedi'u rhagbwyso" yn darparu'r manylebau ar gyfer pibellau silindr concrit wedi'u rhag-bwysleisio, a ddefnyddir yn gyffredin mewn systemau dŵr a charthffosiaeth.
• Mae GB/T 28725-2012 "Diogelu Cathodig o bibellau silindr concrid sydd wedi'u rhagbwyso wedi'u claddu" yn canolbwyntio ar y safonau amddiffyn cathodig yn benodol ar gyfer pibellau silindr concrid sydd wedi'u rhagbwyso wedi'u claddu, gan sicrhau eu hirhoedledd a'u cyfanrwydd.

Mae angen dyluniadau wedi’u targedu ar gyfer ceisiadau CP mewn piblinellau dŵr tir (dur a PCCP):

• Pibellau dur: Canolbwyntiwch ar araen + synergedd CP i fynd i'r afael â cheryntau crwydr a chorydiad pridd.
• PCCP: Amddiffyniad gwifren uniongyrchol trwy haenau concrit wrth gydbwyso risgiau embrittlement hydrogen.

Mae tueddiadau'r dyfodol yn pwysleisio monitro craff, deunyddiau brithiad isel o hydrogen, ac atebion ynni gwyrdd i fodloni gofynion dibynadwyedd ar gyfer trosglwyddo dŵr pellter hir a rhwydweithiau trefol, gan symud seilwaith dŵr ymlaen tuag at oes gwasanaeth hir y ganrif.