珠海粵裕豐鋼廠乾散貨碼頭鋼樁犧牲
陽極陰極保護工程
施工組織設計方案
濮陽市豫安防腐****吉林分公司
2023年10月
目錄第一章工程概況2
第二章施工方案3
第三章施工組織機構和人員配置10
第四章主要施工裝置、檢測儀器表16
第五章質量保證措施和施工安全措施18
第一章工程概況
1.工程概述
珠海粵裕豐鋼廠乾散貨碼頭為防止鋼管樁的腐蝕設計採用環氧粉末全塗加犧牲陽極陰極保護的方法。材質為q345、尺寸為的鋼管樁共計408根，每根鋼管樁上布置1支高效鋁陽極，共計安裝鋁合金犧牲陽極408支；安裝陰極保護電位測試系統6套。
2.施工計畫週期
開工日期：2023年9月10日
竣工日期：2023年11月30日
3．施工作業總體安排
犧牲陽極水下安裝施工，採用兩個作業班；陰保電位測試系統的安裝選用乙個作業班進行施工安裝。三個作業班可根據工程進度安排採取同時作業或交叉作業的方式，最大程度的提高工效保證本工程按時竣工。
4．陰極保護施工及驗收規範
4.1 jts 153-3-2007 《海港工程鋼結構防腐蝕技術規範》
4.2 gjb156a－2008 《港工設施犧牲陽極保護設計和安裝》
4.3 gb/t 4948-2002 《鋁-鋅-銦系合金犧牲陽極》
4.4 gb/t 4949－2007 《鋁-鋅-銦系合金犧牲陽極化學分析方法》
4.5 gb/t 17848-1999《犧牲陽極電化學效能試驗方法》
第二章、施工方案
1.犧牲陽極水下焊接
1.1犧牲陽極水下焊接方式的比較
1.1.1 根據鋼管樁碼頭建造特點，打樁前，鋼管樁表面不能焊接較大構件，以免影響打樁施工。犧牲陽極只能在鋼管樁完成打樁工程後進行水下安裝。
1.1.2犧牲陽極的水下安裝方法主要有以下幾種：螺栓固定法、捆紮法和水下焊接法。
1.1.3螺栓固定法是將犧牲陽極通過固定在焊在鋼管樁上的鋼製固定架上，達到陽極安裝固定的目的。
螺栓固定法的缺點是工藝複雜、安裝困難，尤其是犧牲陽極在長期使用中受海水衝擊、海流推動，螺帽容易產生鬆動，造成犧牲陽極與鋼管樁之間接觸電阻增大，降低陽極發生電流量和工作效能，影響鋼管樁的保護效果。
1.1.4捆紮法是採用鋼製卡環或鋼帶將犧牲陽極捆紮在鋼管樁上，達到犧牲陽極安裝固定的目的。
捆紮法的缺點是由於海浪衝擊，海流扭動，犧牲陽極的不斷溶解，造成犧牲陽極與捆紮帶之間產生鬆動，使陽極與鋼管樁之間接觸電阻增大，影響犧牲陽極發生電流和使用效果，嚴重者陽極脫落，造成保護工程失敗。
通過以上比較，螺栓法固定法和捆紮法一般不宜採用。
1.1.5水下焊接安裝法是採用水下焊接裝置和水下焊條通過電焊方法把犧牲陽極安裝固定在鋼管樁上。
水下電焊方法具有技術成熟、牢固可靠，犧牲陽極與鋼管樁接觸電阻小、導電性能好、使用壽命長等特點。水下焊接法又分自動co2氣體區域性排水乾法焊和普通濕法焊兩種。半自動co2氣體區域性排水乾法焊技術難度大、造價高，主要用於水下高強鋼結構材料的焊接。
本工程鋼管狀材質為q345鋼，採用水下sre ts 208濕法焊條焊接工藝完全滿足工程技術要求。
1.2犧牲陽極水下焊接裝置
1．2.1 犧牲陽極水下焊接安裝裝置採用zx-500直流弧焊機，zx-500焊機的特點是電壓調節範圍大，工作電流穩定，起弧電壓穩定，水下操作不易斷弧，連續性強，焊縫***。
1.2.2空壓機
施工用空壓機型號為v-0.67/14-1型。該機排氣量0.
67/min，工作壓力1.4mpa,配以活性碳為主要的空氣過濾器。符合國家gb18985-2003《潛水員供氣量》規定。
該機可用於90m以下潛水作業。
1.2.3高壓充氣機
施工用高壓充氣機的型號為vf-206型。該機為v型二級風冷式，排氣量6m3/h，額定排氣壓力為200kg/cm2。該機工作效能穩定，使用效果良好。
1.2.4潛水裝置
該工程使用的潛水裝具為美國kmb-18型管供式輕裝潛水裝具。其特點是集輕潛裝具與重潛裝具的優點於一身。水下潛水員活動靈活，水下作業時間長，為保證施工工期打下良好的基礎。
1.2.5潛水雙通**
用於地面人員和潛水員及潛水員與潛水員之間的聯絡，確保焊接工作正常進行和水下施工人員的安全。
1.2.6監測儀器
水下錄影系統為美國產cobra-52006rov型。水下照相機為日本產nikonso-v型，適用水深120m，水中能見度2m以上時，可清晰錄下和拍攝水下物體狀況，對犧牲陽極安裝質量可隨時檢查了解。
1.2.7工作船隻
採用甲板裝有吊車的小型工作船，用於犧牲陽極的運輸和吊裝。
1.3犧牲陽極水下焊接安裝質量要求
1.3.1犧牲陽極的結構見圖1
圖1 犧牲陽極結構圖
圖 2 犧牲陽極安裝圖
1.3.3犧牲陽極焊接安裝質量
根據犧牲陽極結構和犧牲陽極安裝圖，犧牲陽極有2個槽鋼焊腳、4道焊縫。安裝時陽極焊腳與鋼管樁完全吻合，每道焊縫長度≥80mm，焊縫高度≥8mm。要求焊縫連續平整，牢固可靠，不能有虛焊，嚴禁漏焊、點焊或短焊，確保陽極體在**年內不會因焊接質量問題而脫落。
焊縫邊緣與母材應圓滑過渡，焊縫寬度均勻連續，且不得小於8mm；焊縫表面凹陷度不得低於母材表面0.8mm；
焊縫表面不准有裂紋、氣孔、夾渣，在任何選定為30mm長的連續焊縫上，咬邊深度不得大於0.8mm，深度超過0.4mm的咬邊累計不得大於50mm。
1.3.4犧牲陽極焊腳焊縫強度核算
陽極尺寸mm，每塊犧牲陽極的重量為58kg（是否含焊腳），陽極鋼芯為60×8mm鍍鋅扁鋼，鐵腳兩端各焊有80mm長的槽鋼，共二個焊腳，四道焊縫，每道焊縫長度≥80mm，焊縫高度≥8mm。要保證焊縫具有要求的尺寸和外形，保證焊透、無夾渣。
⑴焊縫允許剪下強度
經計算，焊縫允許抗剪下強度：τ=1.26t/cm2
焊縫允許抗剪下應力：t=aτ=60×4×0.8×1.26=24.2t
⑵水流對犧牲陽極的側壓力
水流對犧牲陽極的側壓力計算為：
r = kaγ2
γ ---- 水的流速，設γ=1節，即0.5m/s
a ---- 受力面積，a≈0.28m2
r = 0.006×0.28×0.52 = 0.00042t
⑶波浪對犧牲陽極的衝擊力
p = 3.2wha
w ---- 海水的比重，w≈1.025m3
h ---- 浪高，h ≈2m
a ---- 受力面積，a≈0.21m2
p = 3.2×1.025×2×0.21 = 1.38t
水流和波浪對陽極塊的總壓力為：
f = r+p = 0.00042 + 1.38≈1.38t
⑷陽極塊焊縫所受剪應力為：
i = f/a =1.38/21 ≈0.066t
由此可見，犧牲陽極的四道焊縫所受的剪應力i遠小於焊縫允許的抗剪下力t。犧牲陽極焊接焊縫的道數、長度和高度的設計完全滿足工程要求。
1.4犧牲陽極水下焊接安裝工藝流程
1.4.1 施工方向----在碼頭平台，由左向右或由右向左地進行。
1.4.2安裝方式----分兩步進行，先安裝定位，後焊接加固。
1.4.3陽極位置的確定----根據《鋼管樁犧牲陽極位置及結構圖》的要求，在需焊接的鋼管樁上，潛水員在水下拉好標記繩；根據每個陽極塊在鋼管樁上的位置而在繩上相應的地方做好標記，便於陽極塊安裝時方便。
1.4.4 陽極塊的安裝----利用樁帽上安裝簡易移動式吊架，將運輸船上的陽極塊乙個乙個吊到鋼管樁上相應位置；潛水員在水下對照陽極塊的位置進行定位、點焊臨時加固。
在靠(系)船墩底部的鋼管樁安裝時潛水員用牽引繩將陽極塊牽引到指定地點。
1.4.5 陽極塊的焊接----當一條鋼管樁的陽極塊臨時安裝完畢以後，第二個潛水員進行水下焊接工作：
由於在濕法焊時，熔渣和金屬都受到水的冷卻，凝固很快，如果焊接電流選擇得當，操作得法，一般不會造成熔渣和熔化金屬下淌。因此，本工程焊接方式採用濕式水下立式焊接為主，焊條執行的方向由上到下，由於本工程施工海域有一定的能見度，採用此方法時，焊接產生的氣泡對水下焊工的視線干擾較少，淺水時潛水焊工可以看到焊接容池的反應情況，以保證焊接質量。
按照本工程要求，每個陽極塊兩端焊接總長度為80mm×4，焊縫高度為8mm，因此， 採用直徑為4mm的焊條，焊條與工作間的夾角取40-60度，焊接速度控制在300-350mm/分鐘，4-5道焊縫能滿足要求。為使被焊工件兩側很好的焊透，焊接時焊條有規則的進行擺動，焊條端部在被焊處停留的時間較其它部位長一些。
焊好水下立焊焊縫的關鍵，是要焊好每層焊道，特別是第一層焊道尤為重要，然後注意每層焊道的焊接和焊接次序。每焊好一道必須把焊道表面的熔渣和金屬飛濺物清除乾淨。在施工過程中掌握好運條速度和熔透情況，及時處理施工中發生的問題，做到安全可靠，保質保量。
1.5焊接後的檢測
根據本工程實際情況，水下焊接主要採用的檢測方式是：目視檢驗(包括水下錄影)和陰極保護電極電位檢驗。
1.6每個鋼管樁焊完後，潛水員進行水下檢查，發現問題及時補救；
1.7每個鋼樁完工後三天進行保護電位測量，並做好記錄；
1.8認真填寫犧牲陽極焊接安裝統計表和施工報告單。
2.陰極保護測試系統的安裝
電連線鋼筋網連線的測試鋼筋端部焊接測試電纜後引入碼頭朝海部位測量端子。
3.鋼管樁保護電位的測量
採用高阻抗數字萬用表,將表開啟在直流電壓2v擋上,將萬用表的兩個接線端子分別接到可攜式參比電極電纜引線和鋼管樁電位測試點端子上，即可測得鋼管樁保護電位，鋼管樁保護電位為≤+0.25伏(相對於鋅參比電極)或≤0.85v（相對於銅/飽和硫酸銅參比電極）（測量參比電極不同，相對保護電位數值不同）
4.施工工期安排
根據碼頭建設總體進度安排，考慮犧牲陽極作業條件，犧牲陽極水下焊接和測試系統安裝工程施工工期為80天。施工工期進度的具體安排見表1。
表1 施工進度計畫表
臨時犧牲陽極陰極保護工程施工方案
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