在用燃气管网的腐蚀分析与技术对策.doc

在用燃气管网的腐蚀分析与技术对策 摘要：以往的燃气管网工程建设模式主要是多方建设一方管理，在各类要素的影响之下，管道的防腐施工质量存在严重的隐患，工程的质量往往难以获得保证。在用燃气管网有了一定的使用年限后，管道穿孔锈蚀的现象逐渐出现，已经到了必须整治的地步。文章首先从燃气管道的腐蚀原理、腐蚀类型和主要的腐蚀性土壤因素进行在用燃气管道的腐蚀机理分析，进而从地下管网使用PE塑料管，埋地钢管及钢制管件、补口材料以及地上管道的防腐上重点讨论防腐技术对策，以期提供理论参考。 关键词：燃气管网；腐蚀分析；技术 中图分类号：C35 文献标识码： A 1.在用燃气管道的腐蚀机理 1.1燃气管道的腐蚀原理 燃气管道的金属从元素状态向矿石物质的返回，即为腐蚀，这是一个无法避免的自发性渐变过程。化合物经冶炼向金属还原乃吸热的过程，需大量热能支持得以实现，金属在元素状态下能量比化合物金属高，这种高能态的情况在自然环境当中是不确定的，它需要不断释放能量，重返成为自然界当中稳定的低能态势的矿石，在能量低的状态下腐蚀物产生，腐蚀发生之根源在此。燃气管网的金属管道腐蚀是电化学腐蚀，因金属表面离子水化的作用，各种金属具备不同的电极电位，当金属当中含有杂质或不同类别的金属相互接触时，电解质溶液同时存在，则原电池附属由此形成，阴极是电位偏高的杂质、金属，阳极是电位偏低的金属，被腐蚀的为阳极。 1.2燃气管道的腐蚀类型概述 燃气管道的腐蚀类型可分为化学腐蚀，电化学腐蚀，杂散电流腐蚀，以及细菌作用下的腐蚀。金属和介质直接接触产生化学作用引发的金属溶解，因管道有可能输送诸如硫化物等具备腐蚀性的气体，一旦气体与直属直接作用则形成化学腐蚀。埋地管道较少发生纯化学类别的腐蚀，一般与电化学类别的腐蚀共同发生。化学腐蚀是全面腐蚀，若果发生则导致管道厚度变薄。因电化学类型的腐蚀带来的是管道穿孔的后果，相对而言化学腐蚀的负面后果较小。燃气管的管壁和诸如土壤等等电解质接触后产生电化学的反应，是为电化学腐蚀。这类腐蚀可以是外壁腐蚀，也可以是内壁腐蚀，一般埋地燃气钢管的外壁腐蚀以这一类腐蚀为主。埋地燃气钢管因金属结构不匀，表面的粗糙程度不同，人为电解质土壤的性质不同，PH值和含氧量等原因，产生电化学反应，阳极区金属离子不断地电离而被腐蚀；因砂砾的透气性优良但粘土反之，敷设在不同地段的管道存在电位差，管道的阳极区部位被腐蚀；两类不同材质的管道相连，或钢管和镀锌钢管相连，也有可能引发电化学腐蚀。当燃气管道设备和矿山、铁路、港口等设备接地、漏电，在土壤当中引发杂散电流循环，杂散电流的流出端是阳极，流入端是阴极，导致管道阳极遭受腐蚀。根据研究证明，燃气埋地管网周围的土壤中若常年含有适合细菌生存的水分，容易引发微生物腐蚀，而土壤当中的氧气含量对厌氧细菌和喜氧细菌繁殖产生影响，造成了不同类型的腐蚀环境。 1.3主要的腐蚀性因素土壤分析 燃气管道的腐蚀一般可分成电腐蚀和自然腐蚀，前者是杂散电流造成的强迫溶解，后者是金属和土壤介质发生化学作用形成自发溶解。自然腐蚀主要分为生物、宏电池、微电池等腐蚀，土壤的腐蚀过程主要是为电化学溶解的过程，和电阻、电解质的性质等要素相关，因此无机质土壤腐蚀主要从土壤的PH值、电阻率、硫化物和含水量等方面考虑。从土壤的类别上看，有机质土壤中含有强腐蚀性的腐殖土、泥炭土、沼泽土，含有大量未分解的有机物质和腐殖质，并含有微生物；无机质土壤腐蚀主要由透气性和含水率决定，并同时考虑盐分浓度和PH值的影响。从土壤的空气和水分上看，就细菌与宏观的腐蚀，粘土通气性越差则砂土腐蚀性越强；氧扩散支配的微观腐蚀则与之相反，滞留水存在之时腐蚀则较轻。土壤的化学性质，如pH值和离子交换性，氧化还原电位和微生物腐蚀等化学成分，因量变的幅度大，进行腐蚀研究的难度也较大。 2. 在用燃气管网的防腐对策 2.1地下管网使用PE塑料管 PE塑料管是新型的埋地管材，存在耐腐、柔韧性和化学性好、施工便利、可不均匀沉降的优点，被广泛运用于燃气行业。SPE管是近年来厂家最新开发的PE管，是钢丝连接缠绕并由焊接成型的钢丝管装当作加强骨架，管件加强骨架以注塑的方式制成，具有传统PE管的保温、防腐、耐磨、不结蜡等等优点，其自身独特的结构还形成了刚性耐压、抗蠕变的性能优良、抗冲击力强等特点。作为新型管道类产品，SPE管道在燃气行业中有广阔的运用前景。地下管网在使用SPE管道的过程中，可充分考虑管道抗冲击力和刚性耐压强的特点，相应提升其作业压力。目前燃气行业多使用铸铁管、无缝钢管等管材进行施工作业，管道的支干线与干线则多使用无缝钢管管材和PE管管材。在充分考虑具体施工环境下的技术条件和经济条件后，管径DN250的管道类型可使用PE管道进行敷设作业，管径DN300的管道类型则可使用三层PE夹点管进行敷设作业此外，因管线临近的电网具有电腐蚀危害，可考虑增加阴极保护。 2.2埋地钢管及钢制管件的防腐 埋地钢管的维修管理重点是管线的腐蚀穿孔，对腐蚀穿孔起决定作用的是防腐涂层防腐的性能。腐蚀穿孔一旦需要维修，则会引发多个方面的社会效益损失和经济损失。因此，埋地的燃气管网需要依据管线进行使用年限的设计，根据地理环境的具体情况从防腐工程的成本要素和竣工后的定期维修等要素进行防腐涂层资金投入的综合评定，选择符合现实情况的管道涂层材料或技能，做到兼顾施工环节和后期长效运行的双向利益。三层结构的聚乙烯材料的防腐性能优良，具备环氧树脂的豁结性和抗阴极剥离性，以及聚乙烯防腐材料的受化学介质腐蚀作用影响小、良好的对抗水汽渗透和机械损伤的性能，是一项被国际普遍认可的先进优良的防腐技能。我国从上世纪90年代开始使用这一防腐技术，经过几十年的发展运用，目前的使用量已累计超过5000千米，已然形成使用的趋势。钢制类别的管件防腐是整个防腐施工项目薄弱的一个环节，以往的防腐办法在于使用容易导致管件连接不牢的冷缠胶带，最终造成渗水腐蚀的后果。为保证防腐工程落到实处，实现管道的长效运行，必须科学选择防腐的材料和工艺，以保障管件的安全运行。管件的防腐可划分为现场的施工和工厂的预制这两个类别，前者因施工条件、环境状况等要素限制，以人工手动操作进行防腐，管件去锈的效果不佳，效果并不理想。为保障管件具备良好的防腐功能，可以考虑使用工厂预制的办法，使用抛丸除锈的办法，避免现场施工带来的种种局限。在管件防腐涂层的选择上，因涂层和补口材料存在相融性，焊接过程产生的热影响区对涂层的性能带来影响，因此可选择质量符合标准的粉末涂层进行管件防腐。考虑到现有的工艺难以确保涂层的合格，厂家需要在考虑造价的情况下改进涂装的工艺，因此工艺改进之前可把液体的环氧涂装选作运用方案。 2.3补口材料的采用 燃气管网的补口质量对管线整体的防腐质量产生直接的影响，所使用的补口材料性能应当不低于官网自身的防腐涂层，注意不管使用哪一种补口材料，都要确保其和管道的涂层能够融合。两层的PE夹克管具有防腐性能良好的特点，目前首要推荐的补口材料是采用热熔胶将管体与聚乙烯进行粘连的热收缩套，补口位置的防腐层和二层PE结构不相上下。热收缩套和三层PE夹克共同形成阶梯式的涂层系统后，后者的作用被削弱，但防腐性能仍比冷缠胶带等材料优越。在严格操作施工各个步骤的前提下，管道整体防腐质量仍旧十分良好。根据多年的管道外层防腐补口实践，热收缩套补口具有施工方便、速度快，粘结力强等特点，是比较优异的补口方法，具体施工步骤如下所述。首先进行管口的表面处理，以使用喷砂为佳。对于不适合进行喷砂除锈的区域可采用电动钢丝刷或手工除锈，但需注意等级应达到最低标准。喷砂之前应当充分考虑现场的气温和环境，当气温较低或环境较潮湿，应在除锈之前进行管口加热，蒸发锈层当中的水分。其次，采取涂抹干净或使用压缩空气喷净的方式对除锈以后的搭接处或管口进行处理，这也是不可轻视和忽略的工序之一。如果采取三层防腐补口进行施工作业，可根据说明书的要求进行不同底漆的均匀搅拌混合，在完成管口加热事项后根据规定的厚度，对管口进行底漆的均匀涂抹。各项工序完成后，需要安装并检查防腐套，确保无漏点。 2.4地上管道防腐对策 第一，进行引入管套管位置的防腐。以往的引入管材质多为钢管，套管防腐使用的是冷缠胶带，用沥青油麻丝对套管与燃气管之间的缝隙作填充，腐蚀问题严重存在。为保证质量，可使用PE塑料管替代庭院管，在套管内使用钢塑转换接头完成PE引入管与钢管的转换。使用牛油胶布的防腐技术，运用热收缩套对钢管的焊接部位和钢塑转换接头进行防腐。对燃气管与套管缝隙实施中性沙填充，套管运用建筑粘结剂进行封口。第二，为提高穿楼板和穿墙的防腐等级，采用热缩套防腐。经过比较，建筑粘结剂防水性能最佳；穿楼板和穿墙的套管部位使用热收缩套防腐，套管使用PVC硬聚氯乙烯管，和燃气管之间的间隙使用建筑粘结剂进行封口。第三，考虑经济和技术因素，地上中压管可使用镀锌管。为确保焊接的质量，应选择内表面不镀锌且外表面使用热浸镀锌进行处理的镀锌管；为确保镀锌管的对接组装错开直焊缝，防止焊接应力集中，可在镀锌管的直焊缝外表面进行标识；无缝管件的规格应当和镀锌管相一致，防止错边。在施工过程中，第一层的焊接电流可相应提高，以提升焊接的速度；完成管道安装之后，进行镀锌管表面的清洁后涂上两层的银粉面漆；焊缝位置冷却到室温后进行清洁作业，在管道露出金属的关泽后进行底漆涂抹。 3.结语 燃气管网的腐蚀除了受自身涂层状况的影响，还受到土壤和非土壤等管道埋设环境要素的影响。随着城镇化的不断推进，燃气管道的铺设范围日渐广泛。对在用燃气管网的腐蚀因素进行分析有助于为新铺设燃气管网施工提供技术参考，通过进行腐蚀要素的分析，有助于在燃气管道敷设过程中提出相应的土壤改造方案，预防腐蚀。从而，减少新旧燃气管网的泄露事故，减少腐蚀情况的发生，提升社会效益和经济效益，推动燃气管网的建设与管理向现代化、科学化和系统化方