燃气工程中钢管的应用及防腐方法

钢管在燃气工程中的应用及防腐方法(中信重工业机械有限公司朱小梁)介绍：简要介绍了城市燃气管道的种类和材料。强调并比较了几种不同材料的钢管及其应用范围。详细介绍了埋地钢管的土壤腐蚀类型及较为常见的防腐方法。最后指出了城市燃气管道中存在的一些问题和解决方法。关键词：城市燃气管道应用程序防腐序言近10多年来，我国的城市燃气事业设计、建设、管理等各方面的技术有了很大发展。特别是今年以来，不少城市发展城市燃气事业，对节约能源、保护环境、提高国民生活水平、促进社会经济发展等具有重要意义。现代城市燃气输配系统是复杂的综合设施，主要部分是燃气管网。燃气管网安装成本约占项目总成本的60%70%，其中管道成本约占管网安装成本的60%以上1。用于运输气体的管道主要有三种：铁管、铸铁管和PE塑料管。我们必须根据气体特性、系统压力和施工要求进行选择，并满足机械强度、防腐、抗震和气密性等基本要求。第一章钢管的应用钢管是煤气工程中最常用的管道。主要优点是：强度、韧性、轴承应力、抗冲击性和坚固性、可塑性、焊接和热加工容易，壁厚薄，节省金属。但是耐蚀性不好，需要采取适当的防腐蚀措施。煤气工程中使用的钢管通常用高质量的低碳钢(Q235)或低合金钢(16Mn)制造。1.1钢管选择用于城市燃气管道的钢管主要分为无缝钢管和焊接钢管两类。无缝钢管的强度高，但根据生产工艺和成本，一般是DN200以下的小口径钢管。焊接钢管种类很多，根据焊接方法可以分为直缝焊接钢管和螺旋缝焊接钢管两类。其中直缝焊接钢管(以下简称直缝管道)也有直缝埋弧焊(LSAW)钢管和高频电阻焊(ERW)钢管。螺旋接缝熔接钢管(以下称为螺旋管)是螺旋接缝双面埋弧焊管(HSAW)。比较直管和螺旋管的制造工艺，前者的优点如下。螺旋管制造过程使用了全膨胀过程，比直管确定了更大的残余应力，残余应力接近于0，但螺旋管不能这样做。螺旋焊缝齿侧边量大部分在1.11.2mm的范围内，标准中错边量必须小于壁厚的10%，薄壁管中错边量很难满足标准要求，直线缝线不会出现这种问题。与直管相比，螺旋焊接流线低，应力集中严重。螺旋管热影响区大于直缝，热影响区是焊管质量的核心。螺旋管形状的不精确尺寸给现场施工(如对接、焊接)带来一些困难；管直径相同，螺旋焊管一般为625mm，最大45mm，最大18mm可以达到比直管小得多的厚度，例如螺旋壁厚；直缝管道焊接比螺旋管道缩短60%，焊接缺陷发生的概率低。直缝管母料是可以100%无损检测的单控制轧制板，螺旋管母料是不能100%无损检测的热轧钢板卷。直管在焊接前条件下检查铸模接合口质量的直管焊接工艺、检测焊接间隙、坡口、错误边等的工艺、使用边形边焊接工艺的螺旋管在焊接过程中发现错误边、开口接合口等缺陷时，也很难随时中断处理，并且发现直屏蔽的焊接质量优于螺旋管2。因此，直线缝合线的工艺质量综合性能需要担心螺旋管。目前国内直管生产公称直径DN400以下高频电阻焊钢管，公称直径DN400以上直缝双面埋弧焊钢管。对于双面埋弧焊钢管，根据成型工艺，五种管材成形方法(UOE、JCOE、HME、RBE和PFP)最为常见。UOE成型焊接钢管生产线的成型设备技术含量高，生产效率高，成型工艺简单，成型好，焊接应力小；通过水压整体膨胀有效地消除钢管的内部应力，提高管道的强度和尺寸精度，质量优于JCOE成型焊接钢管。但是螺旋管比线圈制作的直缝钢管成本低。并且螺旋管的焊接形成了比直管均匀的线，焊缝避开了主应力方向。因此，螺旋管道在城市燃气输配管网中也受到一定的应用。1.2钢管选择城市燃气管道由燃气管道、分配管道、用户引进管道和室内燃气管道组成，各有不同的用途。根据水压，可以分为低压(0.01MPa以下)、中压(0.010.4MPa)、低压(0.41.6MPa)和高压(1.64.0MPa)。一般来说，管道压力越高，管道泄漏的可能性越高，对管道的质量要求越高。但是，使用压力高的管道可以减少整个管网的初始投资。用途不同、压力和直径不同的管道必须具有不同的材质和工艺。城市燃气管网、高压、次高压管道和燃气管道通常使用钢管，但钢管类型选择也存在问题。近年来，直线缝合线在压力高的管道中逐渐出现了更换螺旋管道的趋势。目前高频电阻焊(ERW)钢管比螺旋管道价格低廉，质量可靠性优于螺旋管道，性价比高，应用越来越广泛。管道直径406mm，直缝双面埋弧焊钢管(UOE成型工艺)3，使用直缝电阻焊ERW钢管。在中低压管道方面，PE管道具有灵活性、耐腐蚀性、管道内壁光滑的优点，PE80材质的PE管道被用作小直径低压燃气管网的主管道。在国外，高密度PE100材料的petube在价格和维护成本方面具有钢管无法比拟的优点，因此在埋地中被首选为低压燃气管道1。但是，如果管道直径大于PE管道的经济边界直径，且管道直径大，则必须选取管道管道。例如，DN200或更高的中压管道主要是直缝电阻焊ERW钢管。城市人口积累、车辆集中、建设地区多、地下设施复杂，燃气管道环境特殊，对管道选择的要求更高。在关键领域要使用直缝，减少管道焊接长度，提高焊接质量，减少事故发生的可能性。此外，在确定管道等级时，必须经济地比选定的钢等级降低一个等级，以增加管道壁厚，提高管道的线性刚度。第二章钢管腐蚀与防腐在城市燃气管网中，通常在地下安装燃气管道会引起严重腐蚀，包括钢管在内。和城市燃气管道主要比环、枝形、管件、管道减少更为常见；随着城市建设的进行，逐步形成和扩大，质量上的缺陷比较多。周边环境复杂，甚至发生突变，城市杂散电流干扰严重。这需要钢管的防腐工作。2.1钢管腐蚀类型埋地金属管的腐蚀形式分为均匀腐蚀和局部腐蚀，大部分以局部腐蚀为主，其危害性最大。钢管在土壤中的腐蚀过程主要是电化学溶解过程，腐蚀电池形成，管道中的腐蚀孔穿孔。根据腐蚀电池阳极区和阴极区之间的大小，钢管的腐蚀形式可以分为微电池腐蚀和宏观电池腐蚀两类。微电池腐蚀是指由仅几毫米到几微米的两极和阴极组成的微电池的作用而引起的管道腐蚀。形状特性很均匀，也称为均匀腐蚀。微阳极与微阴极非常接近，因此微电池的腐蚀速度并不取决于土壤电阻率，只取决于微阳极和微阴极的电极过程。微型电池腐蚀对埋地钢管的危害较小。宏电池腐蚀是指由几厘米或几米外的阳极区和阴极区组成的宏电池作用引起的管道腐蚀。宏观电池腐蚀也称为局部腐蚀。阳极区离阴极区很远，土壤介质电阻在腐蚀电池电路的总电阻中占相当大的比重，因此宏观电池腐蚀速度不仅与阳极和阴极的电极过程有关，还与土壤电阻率有关。土壤电阻率大，可以降低宏观电池的腐蚀速度。埋地钢管表面出现的斑点或孔等腐蚀会因宏观电池腐蚀而非常危险。综上所述，埋地管道主要在土壤中遭受电化学腐蚀，这种腐蚀分为阳极工艺、阴极工艺、电流流动三个过程，相互独立，相互连接，其中一个过程受到干扰，另两个过程也受到干扰，腐蚀电池就会停止，减慢4。这为我们采取防腐措施提供了理论依据。2.2钢管防腐方法对埋地管道电化学腐蚀的三个过程，钢管防腐方法也从抑制其中一个的过程开始。在管道外墙上添加防腐涂层，回路电阻增加，腐蚀电流减少。加上直流电源，钢管在土壤上形成阴极保护，消除阴极电位，从根本上中断阴极过程。防腐涂层法律表，阴极保护法治。但是如果防腐涂层受损，露铁部分会加速局部腐蚀。因此，防腐涂层和阴极保护相结合，才能作为桌本和治疗的方法，经济有效。美国等国家明确表示，在采用防腐涂层的同时，必须接受阴极保护。但是城市燃气系统的情况是地下管道网络密集，阴极保护加电力对其他管道造成了很大的影响，因此本身的好处，他的家可能受到损害。与钢管的电位相比，连接负金属材料和钢管的牺牲阳极保护法中没有这种情况，因此城市煤气的煤气干管必须使用防腐涂层和牺牲阳极相结合的防腐方法。通常，防腐涂层直接用于压力低的其他非本管。目前，埋地燃气管道常用的外部防腐涂料主要分为PE复合结构三层、FBE(环氧树脂粉末)、煤焦油瓷漆、环氧沥青、PE胶带等五类。三层PE复合结构，环氧树脂粉末防腐涂层性能好，欧美埋地管道主要防腐涂层1。在我国，考虑到耐久性年限和维修费等综合经济因素，一般首选3层PE复合结构防腐涂层。在牺牲阳极保护法中，通常使用镁合金作为牺牲阳极来保护管道。输出电流中由于损坏，镁合金牺牲阳极的设计使用年限最适合管道使用年限，不会造成浪费或增加太多维护成本。但是要注意，土壤阻力太大，保护管通过水的时候，使用牺牲阳极保护5是不恰当的。防腐方法不同，防腐质量和成本不同，因此，根据保护钢管的压力、用途和环境不同或运输的其他气体，必须综合考虑防腐方法和防腐成本。考虑经济合理性时要注意两点。建设燃气管网时的初级防腐投资，燃气管网运营后的维护费用。城市燃气管网位于城市地区，运行后维护困难，费用高，要适当增加投资，减少运行后管道的日常维护工作1。结束语在城市煤气领域甚至整个煤气领域，钢管也发挥了不可替代的重要作用。但是我们也要因我们在设计、建设和维护等工作中的具体问题，煤气管道寿命短，实际燃气输送能力与设计值大相径庭，管道爆炸、泄漏等事故，国家材料浪费，妨碍社会稳定，妨碍城市正常建设和市民的日常生活影响，甚至威胁人们生命财产的安全。当然，出现这些问题还有其他客观因素，但是我们专业工程技术人员也要承担一定的责任。通过我们合理的设计、文明建设、细致的维护、管制管理，以及政府部门、制造企业和广大群众的共同努力，我们的城市燃气事业必将获得更广泛、更健康的发展。参考文献1吴昌名。天然气球罐和管道选择的探讨j。气体和热，