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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構的不均勻，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(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 足粘結力差，環(huán)境污染嚴重、適用于地質條件相對較 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、當管內介質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構發(fā)展，具有代表性的是以環(huán)氧粉末為膠粘劑粘結夾克，我國陜北至北京的天然氣管線就采用了這種結構。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可靠和經(jīng)濟合理，鑒于燃氣管線的特點、其技術可靠尤為重要。甚至可在一定程度上犧牲經(jīng)濟合理、也要確保技術可靠。 技術可靠包含兩方面的內容、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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