牺牲阳极阴极保护施工方案_精品文档.doc
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珠海粤裕丰钢厂干散货码头钢桩牺牲
阳极阴极保护工程
施工组织设计方案
濮阳市豫安防腐有限公司吉林分公司
2011年10月
目录
第一章工程概况…………………………………………………2
第二章施工方案…………………………………………………3
第三章施工组织机构和人员配置………………………………10
第四章主要施工设备、检测仪器表……………………………16
第五章质量保证措施和施工安全措施…………………………18
第一章工程概况
1.工程概述
珠海粤裕丰钢厂干散货码头为防止钢管桩的腐蚀设计采用环氧粉末全涂加牺牲阳极阴极保护的方法。
材质为Q345、尺寸为Φ****×*****的钢管桩共计408根，每根钢管桩上布置1支高效铝阳极，共计安装铝合金牺牲阳极408支；安装阴极保护电位测试系统6套。
2.施工计划周期
开工日期：
2011年9月10日
竣工日期：
2011年11月30日
3．施工作业总体安排
牺牲阳极水下安装施工，采用两个作业班；阴保电位测试系统的安装选用一个作业班进行施工安装。
三个作业班可根据工程进度安排采取同时作业或交叉作业的方式，最大程度的提高工效保证本工程按时竣工。
4．阴极保护施工及验收规范
4.1JTS153-3-2007《海港工程钢结构防腐蚀技术规范》
4.2GJB156A－2008《港工设施牺牲阳极保护设计和安装》
4.3GB/T4948-2002《铝-锌-铟系合金牺牲阳极》
4.4GB/T4949－2007《铝-锌-铟系合金牺牲阳极化学分析方法》
4.5GB/T17848-1999《牺牲阳极电化学性能试验方法》
第二章、施工方案
1.牺牲阳极水下焊接
1.1牺牲阳极水下焊接方式的比较
1.1.1根据钢管桩码头建造特点，打桩前，钢管桩表面不能焊接较大构件，以免影响打桩施工。
牺牲阳极只能在钢管桩完成打桩工程后进行水下安装。
1.1.2牺牲阳极的水下安装方法主要有以下几种：
螺栓固定法、捆扎法和水下焊接法。
1.1.3螺栓固定法是将牺牲阳极通过固定在焊在钢管桩上的钢制固定架上，达到阳极安装固定的目的。
螺栓固定法的缺点是工艺复杂、安装困难，尤其是牺牲阳极在长期使用中受海水冲击、海流推动，螺帽容易产生松动，造成牺牲阳极与钢管桩之间接触电阻增大，降低阳极发生电流量和工作性能，影响钢管桩的保护效果。
1.1.4捆扎法是采用钢制卡环或钢带将牺牲阳极捆扎在钢管桩上，达到牺牲阳极安装固定的目的。
捆扎法的缺点是由于海浪冲击，海流扭动，牺牲阳极的不断溶解，造成牺牲阳极与捆扎带之间产生松动，使阳极与钢管桩之间接触电阻增大，影响牺牲阳极发生电流和使用效果，严重者阳极脱落，造成保护工程失败。
通过以上比较，螺栓法固定法和捆扎法一般不宜采用。
1.1.5水下焊接安装法是采用水下焊接设备和水下焊条通过电焊方法把牺牲阳极安装固定在钢管桩上。
水下电焊方法具有技术成熟、牢固可靠，牺牲阳极与钢管桩接触电阻小、导电性能好、使用寿命长等特点。
水下焊接法又分自动CO2气体局部排水干法焊和普通湿法焊两种。
半自动CO2气体局部排水干法焊技术难度大、造价高，主要用于水下高强钢结构材料的焊接。
本工程钢管状材质为Q345钢，采用水下SRETS208湿法焊条焊接工艺完全满足工程技术要求。
1.2牺牲阳极水下焊接设备
1．2.1牺牲阳极水下焊接安装设备采用ZX-500直流弧焊机，ZX-500焊机的特点是电压调节范围大，工作电流稳定，起弧电压稳定，水下操作不易断弧，连续性强，焊缝质量好。
1.2.2空压机
施工用空压机型号为V-0.67/14-1型。
该机排气量0.67/min，工作压力1.4MPa,配以活性碳为主要的空气过滤器。
符合国家GB18985-2003《潜水员供气量》规定。
该机可用于90m以下潜水作业。
1.2.3高压充气机
施工用高压充气机的型号为VF-206型。
该机为V型二级风冷式，排气量6m3/h，额定排气压力为200kg/cm2。
该机工作性能稳定，使用效果良好。
1.2.4潜水装置
该工程使用的潜水装具为美国KMB-18型管供式轻装潜水装具。
其特点是集轻潜装具与重潜装具的优点于一身。
水下潜水员活动灵活，水下作业时间长，为保证施工工期打下良好的基础。
1.2.5潜水双通电话
用于地面人员和潜水员及潜水员与潜水员之间的联系，确保焊接工作正常进行和水下施工人员的安全。
1.2.6监测仪器
水下录像系统为美国产COBRA-52006ROV型。
水下照相机为日本产NIKONSO-V型，适用水深120m，水中能见度2m以上时，可清晰录下和拍摄水下物体状况，对牺牲阳极安装质量可随时检查了解。
1.2.7工作船只
采用甲板装有吊车的小型工作船，用于牺牲阳极的运输和吊装。
1.3牺牲阳极水下焊接安装质量要求
1.3.1牺牲阳极的结构见图1
图1牺牲阳极结构图
图2牺牲阳极安装图
1.3.3牺牲阳极焊接安装质量
根据牺牲阳极结构和牺牲阳极安装图，牺牲阳极有2个槽钢焊脚、4道焊缝。
安装时阳极焊脚与钢管桩完全吻合，每道焊缝长度≥80mm，焊缝高度≥8mm。
要求焊缝连续平整，牢固可靠，不能有虚焊，严禁漏焊、点焊或短焊，确保阳极体在**年内不会因焊接质量问题而脱落。
焊缝边缘与母材应圆滑过渡，焊缝宽度均匀连续，且不得小于8mm；焊缝表面凹陷度不得低于母材表面0.8mm；
焊缝表面不准有裂纹、气孔、夹渣，在任何选定为30mm长的连续焊缝上，咬边深度不得大于0.8mm，深度超过0.4mm的咬边累计不得大于50mm。
1.3.4牺牲阳极焊脚焊缝强度核算
阳极尺寸***×（***+***）×***mm，每块牺牲阳极的重量为58kg（是否含焊脚），阳极钢芯为60×8mm镀锌扁钢，铁脚两端各焊有80mm长的槽钢，共二个焊脚，四道焊缝，每道焊缝长度≥80mm，焊缝高度≥8mm。
要保证焊缝具有要求的尺寸和外形，保证焊透、无夹渣。
⑴焊缝允许剪切强度
经计算，焊缝允许抗剪切强度：
τ=1.26t/cm2
焊缝允许抗剪切应力：
T=Aτ=60×4×0.8×1.26=24.2t
⑵水流对牺牲阳极的侧压力
水流对牺牲阳极的侧压力计算为：
R=KAγ2
γ----水的流速，设γ=1节，即0.5m/s
A----受力面积，A≈0.28m2
R=0.006×0.28×0.52=0.00042t
⑶波浪对牺牲阳极的冲击力
P=3.2WHA
W----海水的比重，W≈1.025m3
H----浪高，H≈2m
A----受力面积，A≈0.21m2
P=3.2×1.025×2×0.21=1.38t
水流和波浪对阳极块的总压力为：
F=R+P=0.00042+1.38≈1.38t
⑷阳极块焊缝所受剪应力为：
I=F/A=1.38/21≈0.066t
由此可见，牺牲阳极的四道焊缝所受的剪应力I远小于焊缝允许的抗剪切力T。
牺牲阳极焊接焊缝的道数、长度和高度的设计完全满足工程要求。
1.4牺牲阳极水下焊接安装工艺流程
1.4.1施工方向----在码头平台，由左向右或由右向左地进行。
1.4.2安装方式----分两步进行，先安装定位，后焊接加固。
1.4.3阳极位置的确定----根据《钢管桩牺牲阳极位置及结构图》的要求，在需焊接的钢管桩上，潜水员在水下拉好标记绳；根据每个阳极块在钢管桩上的位置而在绳上相应的地方做好标记，便于阳极块安装时方便。
1.4.4阳极块的安装----利用桩帽上安装简易移动式吊架，将运输船上的阳极块一个一个吊到钢管桩上相应位置；潜水员在水下对照阳极块的位置进行定位、点焊临时加固。
在靠（系）船墩底部的钢管桩安装时潜水员用牵引绳将阳极块牵引到指定地点。
1.4.5阳极块的焊接----当一条钢管桩的阳极块临时安装完毕以后，第二个潜水员进行水下焊接工作：
由于在湿法焊时，熔渣和金属都受到水的冷却，凝固很快，如果焊接电流选择得当，操作得法，一般不会造成熔渣和熔化金属下淌。
因此，本工程焊接方式采用湿式水下立式焊接为主，焊条运行的方向由上到下，由于本工程施工海域有一定的能见度，采用此方法时，焊接产生的气泡对水下焊工的视线干扰较少，浅水时潜水焊工可以看到焊接容池的反应情况，以保证焊接质量。
按照本工程要求，每个阳极块两端焊接总长度为80mm×4，焊缝高度为8mm，因此，采用直径为4mm的焊条，焊条与工作间的夹角取40-60度，焊接速度控制在300-350mm/分钟，4-5道焊缝能满足要求。
为使被焊工件两侧很好的焊透，焊接时焊条有规则的进行摆动，焊条端部在被焊处停留的时间较其它部位长一些。
焊好水下立焊焊缝的关键，是要焊好每层焊道，特别是第一层焊道尤为重要，然后注意每层焊道的焊接和焊接次序。
每焊好一道必须把焊道表面的熔渣和金属飞溅物清除干净。
在施工过程中掌握好运条速度和熔透情况，及时处理施工中发生的问题，做到安全可靠，保质保量。
1.5焊接后的检测
根据本工程实际情况，水下焊接主要采用的检测方式是：
目视检验（包括水下录像）和阴极保护电极电位检验。
1.6每个钢管桩焊完后，潜水员进行水下检查，发现问题及时补救；
1.7每个钢桩完工后三天进行保护电位测量，并做好记录；
1.8认真填写牺牲阳极焊接安装统计表和施工报告单。
2.阴极保护测试系统的安装
电连接钢筋网连接的测试钢筋端部焊接测试电缆后引入码头朝海部位测量端子。
3.钢管桩保护电位的测量
采用高阻抗数字万用表,将表开启在直流电压2V挡上,将万用表的两个接线端子分别接到便携式参比电极电缆引线和钢管桩电位测试点端子上，即可测得钢管桩保护电位，钢管桩保护电位为≤+0.25伏（相对于锌参比电极）或≤-0.85V（相对于铜/饱和硫酸铜参比电极）（测量参比电极不同，相对保护电位数值不同）
4.施工工期安排
根据码头建设总体进度安排，考虑牺牲阳极作业条件，牺牲阳极水下焊接和测试系统安装工程施工工期为80天。
施工工期进度的具体安排见表1。
表1施工进度计划表
序号
作业内容
1-10日
11-20日
21-30日
31-40日
41-60日
61-80日
1
模具及铁芯预制
2
阳极、铁芯、电位测试装置制造与运输
3
水下安装阳极
4
电位测试装置安装
5
系统调试、验收、验收
8
第三章施工人员配置
施工人员配置表
表2施工人员配置表
序号
姓名
人数
人员组成
1
水下焊接组
12人
技术组长2人、水下焊工6人、水面辅助4人
2
系统控制工艺组
3人
技术组长1人、系统调试2人
3
工艺安装组
3人
技术组长1人、安装工2人
第四章、主要施工设备、检测仪器表
表3主要施工设备表
序号
设备名称
型号规格
产地
数量
备注
1
电动空压机
V-0.67/14-1
烟台空压机厂
2台
4
空压机
2V/L/350
汕头电机厂
1台
5
直流弧焊机
A×5-500
上海焊机厂
2台
6
直流弧焊机
A7×-500
上海焊机厂
2台
7
工作船
1艘
8
吊架
自制
1
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