北京市天然气管网腐蚀泄漏原因分析及防护措施.doc

北京市天然气管网腐蚀泄漏原因分析及防护措施李夏喜张长青冯军吴国荣颜丹平北京市天然气公司10001 1曹备李久青吴荫顺北京科技大学腐蚀系100083摘要本文通过广泛的管道腐蚀调查和舆型腐蚀泄漏案例剖析，深入分析了北京市天然气管网腐蚀的原 因，阐述了加强防腐蚀所采取的措施。【主题词管道腐蚀泄漏原因分析防护措施引言城市地下燃气管道的腐蚀穿孔泄漏发生率随着城市电气化程度的提高和管道老化而逐年呈上升趋 势1987年成立北京市天然气公司以来天然气事业在首都北京得到迅速发展北京市目前拥有2100多 公里的高、中、低压钢质天然气管道。部分在役管道已进入腐蚀事故多发期根据近4年的统计，北京市 天然气管道腐蚀泄漏的次数逐年递增，泄漏管道遭受电化学腐蚀的程度也越来越严重，已成为影响管网安 全运行的主要危害之一为了减少甚至避免管道进一步发生腐蚀穿孔泄漏，我公司蛆织技术人员深入分析 了腐蚀泄漏原因，采用了一系列有效措施一管道腐蚀泄漏情况1994年，花园公寓小区内天然气中压管道多处出现腐蚀泄漏穿孔：1996年学院路、第二外国语大 学两段中压管道出现电化学腐蚀穿孔泄漏：1997年亚运村、中央党校、学院路等地区的中、低压管道 发生电化学腐蚀泄漏穿孔：1998年小关北路、高澜大厦一酒仙桥调压站天然气中压管道发生电化学腐 蚀穿孔泄漏后者腐蚀范围大泄漏十分严重。二、腐蚀原因分析(一)典型案例太部分泄漏点在抢修过程中立即修补，无法对管材和腐蚀产物做详细分析燕莎地区中压管道泄漏面 太我公司对该段管道(约1100米)进行了换管处理我们通过现场检测和取样，实验室分析对该典 型的电化学腐蚀穿孔泄漏事故做了详细副析：1、管道基本情况 管道参数：从管道外观涂层观察发现，现有涂层有不同程度的损伤，局部管道涂层失去保护作用涂层现有厚度不均匀通过超声测厚仪进行管道壁厚测量发现现有管道壁厚为637 o之问，说明壁厚已有减薄772、环境吲素现场调研的地点乒与四处分别在A、21世纪剧院南250米路东：B、21世纪饭店；C、高澜大匿东100 米：D、高澜大厦东2【3米测量分析的有关数据如下：位置土壤电阻率牟化还原电位 自腐蚀电位 含水量 含盐量 DH值(欧米)(mY)(SHE) (mv) 203 60I 62818 3 1034 825B 16 2317l 570264 16827C12 5610655j 13 3 0818 824D1884 898 522现场测得杂散电流情况：南北走向为0 60-5 OOmvm；东西走向为0 20056mvm3、管道腐蚀情况 东葩登寓段约70(米管线开挖后发现管线腐蚀严重。全线出现20多处大小不一的穿孔泄漏其中在小足lO米范围内侵有四处典型穿扎，我们对此进行丁取样和认真的分析研究，其中两处呈长条型沟状腐 蚀，沿横向分布，自外向内发展。第一处样品上测得腐鼬沟长约lOOn蛆昂宽达20哪，沟内管壁明显减薄， 有三处蚀芽。第二处杵品上测得腐蚀淘长150n-n宽20硼，沟内有一个较大的蚀孔，另有两处蚀穿第三 处样品上有一个直径lOmm的蚀孔，蚀孔周围金属在150rDm x 160的范围内明显减薄。取除腐蚀产物后 又发现一个直径为jm的圆形蚀孔。第四处样品上有一个椭圆形(长轴30衄，短轴15ram)的蚀孔但蚀 孔附近的金属基本完奸(-)腐弛的特点 发生腐蚀泄漏的管道虽然在局部地区但是，究其原因具有一定的代表性能找到一些规律通过现场调遣，发现腐蚀泄漏的管道具有以下特点：i、管道腐蚀穿孔部位多发生在管道的中部和测下部2、商蚀孔形一般呈圆形、椭圆型、刀刃形。3、多数穿孔部位滁层出现变形、起翘、减薄甚至完全脱落，发现个别部位没有防腐层4、穿孔管道周围杂散电流大，电位梯度为020一110mvm5、管道沿线土壤宙盐量高，一艘为0 85-i43地下水位高并且随着季节变化管道处在干湿交替 状态：土壤电m率低，一般为8O-20欧+米腐蚀性较强(三)腐蚀原因分析燕莎地区中压管道腐蚀穿孔泄漏事故分析表明：管线选材正确无误，材料有关性能符合要求；管道沿 线土壤腐蚀性中强，有硫酸盐还原菌存在和活动的迹象，对沥青防腐层有较大的破坏作用：土壤含水量大， 地下水位高，沥青防腐甚在含水量大的土壤环境中吸水膨胀，涂层粘结力、绝缘性等指标急剧下降；管道 附近有一座llOKV的变电站，其接地装置和地下线路纵横交错，且lIOKV高压输电线有一段与管线平行 管线存在严重的交流干扰；部分涂层在吊装过程中遭到损伤，没有及时修复；管道本身没有电保护措施 这一系列因素是导致管道过早发生电化学腐蚀穿孔的主要原因学院路中压管道三年连续泄漏事故。通过现场观察、测试和实验室土壤理化性能分析，主要原因可归 纳为：A、局部管道(士J 20cm)没有防腐涂层，造成典型的刀刃型腐蚀穿孔破坏这种腐蚀形态，主要是 由于管道没有防腐层的保护面的环境，除点蚀位置发生电化学溶解外其下方也以很快的速度进行电解78B、土壤腐蚀性属中等C、局部管段所处位置杂散电沈较大D、管道沿线土壤差异较大，在北京医 科大学两门南约40米处发现管j苴周崩土质完全不同该处南是回填土，北是粘土(基本上是原土)、土 壤的明显差异，是导致宏电池发生的主要原因之。综合起来管道腐蚀泄漏原因可归纳为以下几个方面：l、莉分管道弥层施工质量不台格 在凉层抽样调查过程中，发现太部分管道泺层表面已产生了一定程度的变形个别地区的管道泺层已发生严重破损，且佳基底管道金属表面进受到一定程度的土壤腐蚀和杂散电流腐蚀2、管逆潍层在施工过程中遭到；伤 管_i苴运输过程中极少部分涿层被刮伤如：北京科技大学小匡、309医院小区和机场干线，发现缘层有不同程度的刮伤。同时发现，清。产大学小区和北方交通大学小区的管道存在被石块、泥块或瓦片损伤的现象破损点容易导致管道发生屯化学腐蚀穿孔泄漏。3、土壤叫、境的强蹰蚀性局部地区围绕管线的土壤腐蚀性严莺，大小水位高对溶屡薄弱环节容易遗J茏徽电池腐蚀4、杂敞EU流的作用北京市电信电缆多、【乜气化道路多、发电站变电站多，这些电信设备都有接地装置不断产生极不规 则的杂散电流杂散电流在管道涂层破损处导致电化学腐蚀，在较短的时闻内至使管道穿孔泄漏。5、管道没有采取电保护描施 到目前为止，我们发现的腐蚀穿7L的管道都没有阴极保护描施这些管道在土壤腐蚀性强，杂散电流太的地区，抵抗电化学腐蚀的能力十分弱涂层薄弱环节在几年甚至几个月内就能导致穿孔泄漏三、防止北京市天然气管网腐蚀泄漏的措施北京市天然气公司针对管道腐蚀穿孔的特点在加强管网防腐方面主要开展了咀下几方面的工作 (一)定期检测管道腐蚀穿孔泄漏具有一定的隐蔽性我公司的管网运行管理队，从1997年开始对所管辖的管道 通过沿线打孔寻找漏点近两年已主动查出200多个漏气点，及时作了处理将可能发生的事故消灭在 萌芽状态保证了管网的安全运行为了掌握重点腐蚀区域管道腐蚀现状，我公司组织了防腐专门技术驮 伍，对这些管道进行汾层破损捡测根据检测结果对管道腐蚀情况进行综合评价，及时修复破损的滁层1996年，将北京科技大学中压管道、机场路高压管道等多条干线的破损涂层进行了修复工作(二)加强质量控制，提供管理水平1998年初，北京市天然气管网所成立了防腐室，配备了专业技术人员，具体实施管道防腐工程质量 检测、防腐日常管理维护、组织防腐科研攻关和防腐新技术的推广应用工作1998年防腐室组织实施 了85段共120公里的北京市天然气高中压新旧管道的阴极保护工作，防腐技术人员对阴极保护前期调研、 设计、施工质盈检查和验收等各个环节按有关规范进行了严格把关，取得了较好的效果。开发和应用了“北 京市天然气管网防腐管理系统”，该科研项目荣获1998年北京市公用局科技进步一等奖。 (三)建立和完普了北京市天然气管道防腐管理体系我公司根据北京市天然气管网腐蚀的特点建立了“北京市管网防腐管理体系”，该体系对防腐设计、 滁层质量检测、涂层补口技术、阴极保护工程质量检测、滁层与阴极保护日常检测和维护管理等方面提出 了明确的要求。使北京市天然气管道防腐设计、施工、管理等一系列环节更规范化，科学化79(四)全面推广应用防肛蚀新技术和新产品 近几年我公司：F多种防腐新技术、新产品应用在管道防腐中。取得了明显效果1、防腐涂层新产品口应用 传统的沥青玻璃布，疗腐层易吸水膨胀，绝缘性能下降快，并且容易遭受细菌腐咄，因此，近几年，我公司推广应用了多种咿腐涂层新产品顺义1,t公里高压管道上采用了环氧粉末喷涂防腐层，该涂层的特 点是涂层薄、绝缘怕能好、在土壤中耐老化，枯结力好中低压管道上，主要采用粘结力强、耐老化捷 贞防腐J控带中关村孟焦化厂35公里天然气高压管道及东四环2公里改线管道上采用聚乙烯夹克防腐层， 这种防腐层绝缘性能良好、抗外力、粘结力强耐老化等多种优点部分高中压管道上，采用无机富锌底 漆，外加还氧煤沥青舫腐层。2、阴极饵!护技术的应J日自1 997年以来我公司对高中压旧管道有计划、分步骤地追加阴极保护措施，明前己基本完成了208 公里高压f线阴极保护技术改造工作。在实施阴极保护的工程申，全部采用德国产的防静电、防雷击、免 维护的直埋式绝缘接头，避免了绝缘洁兰需经常维护维修且短期易失效的弱点，确保了阴极保护系统中绝 缘装置长期安全有效。3、 排流装置的开发和1 l壶用由于电气化铁路，吕线接地装置多是杂散电流分布较强的区域我公司与北京科技大学联台开发了 排流装置。具体做法捏，将与铁路交叉的管道，与铁路相距100处，两端加设绝缘接头，使该段管线成为 独立的阴极保护体系在该体系中安装排流装置排除杂散电流。该装置能消除管道圆杂散电流而导致的 电化学腐蚀穿孔。目前我公司正在对穿越电气化铁路的高压干线逐步安装排流装置。4、塑科管和内衬的实施 塑树管是一种耐蚀材料，我公司在几十个小区的中低压管道应用了塑料管彻底解决了腐蚀穿孔泄漏问题。学院路2700米：)N400中压管道采用内衬，有效地防止了管道腐蚀泄漏。 (五)加强阴极保护系筑的运行管理和效果评价工作管道实施阴极保护的主要作用是埔过牺牲阴极保护系统中的l坷投保护管道的涂层破损点，避免管道 笈生腐蚀泄漏。城市管酋阴般保护系统运行管理和口常维护工作十分重要，运行是否到位，维护是番及时， 都直接关系到阴极保护系统的使用使命和系统的胄效陛。为了确保北京市天然气管网中每个阴极保护系统 持续育效地发挥作用，我公司专门制定了“北京市天然气管线阴极保护系统运行管理规程”。根据该规程， 我公司主要开展了H：几方面的工作， l、阴盟保护工程一旦：2入运行，就将阴极保护系统测试装置的观察和维护作为管道运行内容的一部分纳 入管道运行范围做女f垂行记录。2、定!坍删试阴极保护；：统的技术参数评价阴极保护效果，纳入技术档案每3个月睑删一次保护电位，每年对阴搬保护系统迎，亍一次令面侍测和评价3、1998龟我公司对已乓施的约260公里，95个阴极保护系统进行丁全面检测和评价，保护率达到100 运行牢98保护度一一2，保护电位，全部小于一0 85V(CSE)，兵中80以上测试点的保护电位小于一1IOV(CSE)土壤或水山宙有硫酸盐还原苗的地区，所有保护电