外镀锌管在地上燃气管道中的应用

1、外镀锌管在地上燃气管道中的应用摘要：针对城市地上燃气管道的腐蚀问题，提出了采用外镀锌管的技术方案；并通过焊接工艺试验和评定提出了焊接工艺参数及施工中的注意事项。关键词：燃气管道防腐；外镀锌管；焊接工艺 目前，深圳市燃气管网中使用的是液化石油气。地上上升立管总阀后至调压器前为中压B级管道，设计压力为01MPa，石油气的运行压力为007MPa,调压器后为低压管道，石油气的运行压力为2800Pa。调压器前的中压B级管道采用输送流体用20#无缝钢管(GBT8163-1999)，连接方式主要是焊接及法兰连接，并在人工除锈后刷两道红丹防锈底漆和两道银粉面漆进行防腐。而调压器后的低压管道为输送流体用镀锌管，

2、丝扣连接，施工后刷两道银粉面漆。1 现状及原因分析 (1)现状 地上管道的设计使用年限为15年。但由于深圳市为海洋性气候，空气潮湿，盐碱度较大，而且因除锈防腐施工工艺的限制、现场施工的环境条件及除锈防腐质量的共同影响，地上中压无缝管多出现局部生锈甚至腐蚀穿孔的现象。尤其在一些靠海地区，地上中压燃气管道在使用数年后未达到设计年限时即出现大面积的腐蚀。为此，深圳市供气单位每年对地上管网的维修保养费用耗资极大。 (2)原因分析 无缝钢管管材本身化学成分的局部不均匀性导致其在外界因素的影响下，易形成为微电池，在表面产生局部腐蚀点。当管材短时间暴露在大气中即会产生整体的面腐蚀；时间一长，因其化学成分的局

3、部不均匀导致腐蚀速度的不一致，即会在面腐蚀的基础上产生局部的腐蚀凹坑。 施工工艺：对于无缝管的防腐，其关键的工序就是除锈和防腐层的涂敷，而该二道工序均为现场人工作业。现场人工作业时，因施工工艺的限制，施工质量极难达到质量标准的要求，导致铁锈未能彻底去除干净而残留在钢管的表面、涂敷层不均匀未能达到防腐保护效果等的缺陷。 施工环境：燃气管道安装是与土建等同步进行，交叉作业，现场作业环境极为恶劣。施工中，除锈防腐安装后的管道其表面防腐层易遭局部或整体性的机械损伤和化学损伤(如墙体酸洗时损伤表面油漆)，而后的返修因现场条件的限制很难达到质量要求。 地理环境：深圳地处沿海，空气潮湿、盐碱度相对较高，腐蚀

4、性强，同时室外温度高，更加速了管道的腐蚀生锈。2 对策 针对上述存在的问题及对其进行的原因分析，为从根本上有效解决地上中压管道的腐蚀问题，我们拟将地上中压管道采用镀锌钢管替代无缝钢管。根据GB3092-93标准要求，镀锌管应采用GB700-88规定的Q235A制造，其化学成分和物理性能与20#无缝管基本相近，见表1。表1成分性能钢类含C量(%)含Mn量(%)含Si量(%)抗拉强度(MPa)延伸率(%)标准20#0.170.240.350.650.170.3741020GB699-88Q2350.140.220.300.650.3037546026GB700-883 焊接性试验 虽然镀锌管具有良

5、好的耐腐蚀性能，但关键的问题是如何防止镀锌层对焊接质量的影响。为此，我们与华南理工大学焊接试验室对镀锌管的焊接性能进行了技术论证。 (1)技术要求和焊接条件 设备：BX1-200型交流焊机 焊条：大西洋牌E4303 坡口：单边角度30°35°，钝边01mm，间隙2±05mm 焊接参数：电流70110A(具体根据不同接头试验后确定) 镀锌管表面状态 镀锌管v形坡口对接(打坡口后管外壁表面不除锌) 镀锌管v形坡口对接(在坡口两侧管外壁表面5mm范围除锌) 无缝钢管件(弯头)与镀锌管v形坡口对接(打坡口后管外壁表面不除锌) 无缝钢管件(弯头)与镀锌管v形坡口对接(打坡口

6、后管外壁表面5mm范围除锌) 镀锌管与Q235钢法兰的角焊。 (2)焊接试验实施及工艺规范的优化 在第一次焊接试验中采用的规范如表2所示。表2序号接头形式面状态焊接电流焊接位置1镀锌管V形坡口对接不除锌7580A全位置2镀锌管V形坡口对接除锌(两侧5mm范围)7580A全位置3无缝管管件与镀锌管V形对接不除锌7580A全位置4无缝管管件与镀锌管V形对接除锌(两侧5mm范围)7580A全位置5镀锌管与Q235钢法兰角焊不除锌100110A全位置 试验表明： 由于对接的焊口加工了坡口，且钝边薄、间隙较大，虽然焊接过程中对管材的端口有一定的熔化量，但坡口两边外壁的镀锌层对焊接过程的影响较小。因此，使

7、焊缝中气孔存在的敏感性主要取决于管内壁镀锌层的蒸发量。 由于管内壁的镀锌层均未清除，在使用32mm焊条进行管与管对接焊时(包括管与弯头的对接)，推荐电流设定在7580A，并注意控制熔池温度以减少管材端口的熔化量，避免镀锌层的蒸发。然而，尽管采用了小电流，仍然难以避免管内壁锌的蒸发造成的内、外气孔缺陷。 在进行管与法兰的焊接时，推荐焊接电流在100110A。由于法兰件较厚，使焊接过程的散热较好，因此在正常的施焊中，能获得符合质量要求的焊缝。 根据第一次试验结果，我们在第二次镀锌管焊接形式重新对焊接工艺作了调整和优化。目的是控制焊接过程对管接头的热输入，避免镀锌层蒸发导致气孔的产生。施焊中采用了2

8、5mm焊条，焊接规范如表3。在这一工艺条件下，焊接过程气孔的敏感性大大下降，并使焊接操作容易，焊缝外表平整美观。表3序号接头形式面状态焊接电流焊接位置1镀锌管V形坡口对接(单层焊)除锌(管内外壁两侧5mm范围)6570A全位置2镀锌管V形坡口对接(两层焊)同上6570A全位置3无缝管管件与镀锌管坡口对接(单层焊)同上6570A全位置 (3)无损探伤检测 对以上两次焊接性试验的试件均进行了100的X射线无损检测(执行JB4730-94标准)，报告结果如下： 第一次镀锌管焊接试验，经检测，发现有较多的内部气孔，X射线评片级别为级。因此，这一检测结果表明，该工艺条件不能满足和确保管与管对接(含管与管

9、件对接，不包括管与法兰的焊接)的实际施工过程的质量要求。 第二次镀锌管焊接试验中改进和优化了工艺规范。检测结果表明，在优化厚的工艺条件下，管与管、管与管件的对接焊均达到了质量标准。X射线评片级别均为I级。因此，优化后的工艺能满足和确保镀锌管对接焊的实际施工过程的质量要求。 (4)机械性能 对以上达到X射线评片级别为I级的试件进行焊缝接头的力学性能试验。试件抗拉强度的检测报告见下表4。表4试验项目实测值镀锌管有坡口对接(单层焊)试件1#镀锌管有坡口对接(两层焊)试件2#123123抗拉强度(MPa)388400405426409398断口情况母材断母材断母材断母材断母材断母材断 检测结果表明，无

10、论单层焊(1#)还是两层焊(2#)，经过拉伸试验后均断裂在远离焊接部位的母材处。表证了焊接接头能满足所规定的强度要求。 (5)焊接试验结论 鉴于镀锌层对焊缝质量的影响，从现场施工的实际情况出发，在满足下列工艺条件时，无论是单层焊还是两层焊，镀锌管对接焊均能达到焊接质量的要求： a、焊口两侧开v形坡口(单边角度30°35°)，组对留间隙(2±05mm)； b、清除管口内壁5mm范围以内的镀锌层； c、采用较小直径的焊条(E4303，25mm)，不仅有利于控制热输入，而且有利于施工操作； d、焊接电流拟设为6570A。4 实施 通过焊接性试验后，在实施过程中，为进一步

11、确保焊接质量，在镀锌管材、无缝管件的选购时，我们向供货厂商提出了特定要求： (1)镀锌管外表面采用热浸镀锌处理，内表面不镀锌。以从根本上解决管道内壁镀锌层对焊接质量的影响。 (2)镀锌管直焊缝处外表面有焊缝线标识。以保证镀锌管对接组装时，直焊缝错开，避免焊接应力集中。 (3)定购与镀锌管材规格(外径、内径、壁厚)相一致的无缝管件(弯头、三通等)，以方便焊口组对，防止错边，影响焊接质量。 同时，根据焊接性试验，在满足上述试验条件的前提下，我们制定了相应的焊接工艺卡，对一些工艺参数提出更为具体的要求： (1)单层焊和多层焊的打底层焊接必须采用E430325mm焊条。 (2)必须采用机械方法将焊接坡口两侧30mm范围内外镀锌层清除干净。 实际作业时，因为从根本上消除了镀锌层对焊接质量的影响，其第一层焊的焊接电流可略微提高，一般取75±5A为宜，以提高焊接速度。 管道涂敷及焊缝部位的防腐： (1)外镀锌管安装完毕后，应清除管道表面污物，直接涂敷两层银粉面漆以保护镀锌层。 (2)焊缝部位须待焊缝冷却至室温，并按要求彻底清理干净、露出金属光泽后，方可涂刷两道红丹防锈底漆和两道银粉面漆进行防腐。 经过一年多的实施，在实际工程施