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深圳燃氣管線的腐蝕與防護設計
深圳燃氣管線的腐蝕與防護設計 摘要：介紹了燃氣管線的腐蝕原因與特點。常用涂層及其特點重要考慮因素。 埋地管網(wǎng)是現(xiàn)代化城市必不可少的神經(jīng)和血管。適當?shù)姆栏O計是確保其安全平穩(wěn)運行的先決條件。因而越來越引起人們的重視。 1腐蝕原因與特點 埋地管網(wǎng)的腐蝕通常包括四大類，微電池腐蝕、宏電池腐蝕、微生物腐蝕、雜散電流腐蝕。微電池腐蝕的成因在于鋼管微觀金相結(jié)構(gòu)的不均勻，其腐蝕形態(tài)為均勻減薄，只需在設計時考慮足夠的鋼管壁厚裕量即可，通常不會造成大的損失。宏電池腐蝕的成因則是由于管線穿越不同類型的地質(zhì)(如粘土和回填渣土)，沿線土壤透氣性等物理化學參數(shù)有較大變化，導致管段兩端存在明顯的電位差異，造成的電化學腐蝕。其腐蝕形態(tài)是在陽極區(qū)生成局部麻坑、是管線穿孔泄漏的重要原因。微生物腐蝕則是土壤中的部分菌類參與腐蝕進程，如硫酸鹽還原菌可將硫酸根還原為硫根、促成鋼管的腐蝕、其通常發(fā)生于特定的土壤(如密實粘土)。雜散電流腐蝕是由于管網(wǎng)沿線地鐵或電車的泄漏電流以管線作為回流通路，導致流出點的局部坑蝕。除微電池腐蝕外，其余三類腐蝕都可以通過連續(xù)致密的外涂層切斷鋼管與土壤間的電接觸，得到有效的控制。 與埋地長輸管線相比燃氣管線有著自己的特點，其防腐設計應充分加以考慮。 (1)其管徑通常較小，長度也較短，因而工程造價經(jīng)濟性的考慮可適當降低。 (2)管線周邊往往有其它市政管道，操作空間較狹窄，不便于大型自動化機械的展開，手工操作工效低，質(zhì)量保證相對困難。 (3)管線位于市區(qū)，環(huán)境保護的要求嚴格。 (4)直接關(guān)系居民生活和社會穩(wěn)定，管線投運后維修困難。 (5)管線事故可能導致嚴重的人身安全事故，其防護要求較高。 (6)管線上各種附件(如彎頭、三通、閥門和管件) 很多、不便于流水作業(yè)。 2常用涂層及特點 早期埋地管線防腐基本上是瀝青類的一統(tǒng)天下， 隨著化學工業(yè)的進步和管線向惡劣地帶的延伸，涂層 經(jīng)歷了從天然到合成、從熱塑到熱固的發(fā)展歷程，環(huán) 氧煤瀝青、膠帶、夾克、環(huán)氧粉末先后進入工業(yè)防腐 領(lǐng)域。為防腐設計提供了廣闊的選擇空間，使我們可 根據(jù)不同的工況選擇相應的防腐方案，達到最佳的投 入產(chǎn)出比。 2．1瀝青類涂層 瀝青類涂層包括石油瀝青和煤瀝青，我國和東歐 多采用石油瀝青，西方國家多采用煤瀝青。施工時將 熔融的瀝青與加強物(如玻璃布)交替纏敷，形成多 層厚涂層。其優(yōu)點是價格低廉，施工工藝成熟，缺點 足粘結(jié)力差，環(huán)境污染嚴重、適用于地質(zhì)條件相對較 好、土壤電阻率較高的曠野。 2．2環(huán)氧煤瀝青涂層 為改善其粘結(jié)力和減輕環(huán)境污染，在瀝青中加入 環(huán)氧樹脂就制成了環(huán)氧瀝青涂料。其與玻璃布共同形 成的環(huán)氧煤瀝青涂層較好滿足了燃氣管線防腐的需要， 成為北京、天津燃氣管線的主流涂層。其缺點在于施 工麻煩、周期長，人為和環(huán)境影響因素較大。適用于 地質(zhì)條件較為復雜，土壤電阻率中等的燃氣短管段和 附件。 2．3膠帶 膠帶是由聚乙烯單面涂敷膠粘劑而成，施工時直 接纏繞在鋼管表面。其突出特點是施工簡便，無污染，涂層較薄、強度低。工廠預制的涂層質(zhì)量均勻可靠、但 在運輸過程中注往發(fā)生較多破損、現(xiàn)場纏繞的膠帶則 張力不均在所難免、使搭接部分粘結(jié)不牢，導致水份滲入。我國七十年代在某長輸管線首次使用時、外加 電流陰極保護電位無法達標．此后再沒有長輸管線使 用。而其在深圳、廣州等燃’門守線亡有較多應用、們 防腐效果個甚理想。膠帶適用于地下水位較低且土制 較好的場合。 2．4夾克 夾克足在鋼管外熱擠除一層聚乙烯殼，形成復合管。厚實連續(xù)的夾克具有極好的物理化學性能，可適合各種惡劣的環(huán)境條件。其只能在工廠預制，防腐質(zhì)量基本不受人為影響、其缺點在于夾克和鋼管間熱膨脹系數(shù)差異較大、當管內(nèi)介質(zhì)溫度波動時造成二者相對錯動、嚴重時發(fā)牛夾克破損。對十溫度波動極小的燃氣管線。其影響個大。央克防腐的另一缺點是其對陰極保護電流屏蔽嚴重，對于不采用外加電流的燃氣管線，這也不成為問題。 對燃氣管線來說、影響夾克防腐效果的足補口和管件必須選用其他材料，日前應用較好的是電融套或熱收縮材料、電融套價格偏高、熱收縮材料要求較高的操作技巧。 2．5環(huán)氧粉末涂層 環(huán)氧粉末是新型的熱固涂料。其涂層很薄，但物理化學性能優(yōu)異。且對陰極保護電流無屏蔽，從而成為西方國家長輸管線的首選涂層。與夾克相比，其抗沖擊磨損能力稍差，燃氣管線通常不采用外加電流陰極保護，故其主要應用在油田、燃氣管線上應用很少。 2．6復臺涂層 針對夾克和粉末各自的長處、近年來長輸管線涂層開始向復合結(jié)構(gòu)發(fā)展，具有代表性的是以環(huán)氧粉末為膠粘劑粘結(jié)夾克，我國陜北至北京的天然氣管線就采用了這種結(jié)構(gòu)。由于造價昂貴。近期不太可能用于市政燃氣管線。 3防腐設計建議 涂層選用的主要考慮因素是技術(shù)可靠和經(jīng)濟合理，鑒于燃氣管線的特點、其技術(shù)可靠尤為重要。甚至可在一定程度上犧牲經(jīng)濟合理、也要確保技術(shù)可靠。 技術(shù)可靠包含兩方面的內(nèi)容、一是建設時期的可靠性，建設時環(huán)境、氣候、土壤等因素都對涂層的最終性能有重要和直接的影響。所設計的涂層應能在管線建設的具體條件下保證連續(xù)完好，才能達到涂層的 用論性能。二是充好涂層的理論壽命滿足管線運行條 件下的設計壽命要求，即建設時達到理論性能指標的 涂層。能在管線設計壽命期內(nèi)完好。另外需加以注意 的是涂層現(xiàn)場操作時必須滿足環(huán)保要求。 根據(jù)我國國情、在設計時除了考慮涂層的理論性 能指標外、更需注意減輕所選材料和工藝對人為岡素 的依賴、要盡可能向自動化預制化靠攏、使涂層實際 指標能達到要求。 經(jīng)濟合理也要從兩個方面加以考慮、一是管線建 設時的一次投資，二是管線投運后的維護費用。考慮 到管線通常位于市區(qū)．其維護維修比較困難，費用相 當高，在設計時應適當加大一次投資。以減少管線日 常維修工作量。 對于深圳燃氣管線的防腐設計，提出以下建議： (1)深圳地處沿海、地下水位和含鹽量都較高，土 壤腐蝕性中等偏強、海邊灘涂更是強腐蝕區(qū)、選用夾 克是一種較好的方案。根據(jù)深圳土質(zhì)情況、一般可采 用普通級。在石方地段可采用加強級�，F(xiàn)場補口一般 可采用熱收縮材料。對位于人口稠密的地段和重要機 關(guān)附近的管段可采用電融套。管件防腐可采用特強級 環(huán)氧煤瀝青涂層。 (2)對位于人[1稠密的地段和重要機關(guān)附近的管 段、應加埋犧牲陽極、根據(jù)深圳土壤電阻率情況、一 般可采用鋅陽極、在土壤電阻率特別高的地段，可考 慮采用鎂陽極。 (3)深圳即將建設地鐵，雜散電流很可能會對地鐵 沿線管段產(chǎn)生腐蝕、應未雨綢繆，提前作好排流準備。 (4)經(jīng)過十多年的運行、部分在役管段已進入事故 多發(fā)期。應建立定期巡檢制度，測定管地電位和涂層 電阻率、建立管線防腐狀況數(shù)據(jù)庫。 (5)根據(jù)管線防腐狀況，有計劃地進行涂層大修， 以免將來大批管線同時進入大修期而措手不及。 (6)組建專業(yè)搶修隊伍、隨時查驗涂層缺陷、進行 修補、防患于穿孔泄漏之前。 參 考 文 獻 [1]周衛(wèi)等、深圳市地下燃氣管道腐蝕的現(xiàn)狀及對策，廣東 燃氣，2000，1(2)：19—22
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