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城市燃气管网腐蚀与聚乙烯管技术的应用
信息来源:四川省宜宾普什建材有限责任公司 发布于:2012/12/13 9:12:18 文字: 【大】 【中】 【小】 访问次数:

摘 要城市燃气管道严重腐蚀穿孔和焊口开焊,管线开裂,冻裂现象频繁发生。管道的腐蚀速度逐年加快,腐蚀面积逐渐加大,造成燃气泄漏,引发多起天然气爆燃、爆炸事故;本文针对管道的腐蚀题,探讨腐蚀原因,并提出了解决的方法和途径。

关键词城市燃气管道腐蚀聚乙烯管应用

随着城市管网的发展,城市燃气管网的使用寿命和安全成为关注的问题。新疆乌鲁木齐市管网经过多年的发展也取得了很大的成就,但是五星路燃气闪爆事故,二道巷天然气渗透爆裂事故等也暴露了不少问题。因此解决好钢管腐蚀的问题以及科学的使用聚乙烯管(polyethylene,简称PE)技术是关键。针对以上事故,根据钢管所处土壤环境,结合钢管腐蚀的基本原理,本文分析了腐蚀原因并提出解决办法。

1  钢管腐蚀机理

1.1 化学腐蚀

化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。也就是说金属直接和介质接触引起的金属离子的溶解过程,在金属表面均匀发生,腐蚀速度缓慢。钢铁在空气中或土壤里的腐蚀就属于这种情况,但很少见,几乎与电化学腐蚀同时发生。

1.2 电化学腐蚀

电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质(电解质溶液)发生电化学作用而产生的破坏。也就是金属和电解质组成原电池所发生的金属电解过程。任何一处按电化学机理进行的腐蚀反应至少包含一个阳极反应和一个阴极反应,并以流过金属内部的电子流和介质中的离子流联系在一起。阳极反应, 是金属离从金属转移到介质中和放出电子的过程,阴极反应则是介质中氧化剂组分吸收来自阳极的电子还原过程。金属与电解质之间存在一个带电的界面,与此界面有关的因素都会影响腐蚀过程的进行。其实质是浸在电解质溶液中的金属表面上形成了以金属为阳极的腐蚀电池。包括异金属接触产生的腐蚀原电池、钢管本身成分含量复杂产生的原电池、氧浓差产生腐蚀原电池、盐浓差腐蚀原电池和直流杂散电流腐蚀、交流杂散电流腐蚀。

1.3 细菌腐蚀

细菌对钢铁的腐蚀机理较为复杂, 但主要在一些土壤中有以下三种细菌参加腐蚀过程:硫酸盐还原菌、硫氧化菌、铁菌种。

2  结合实际分析腐蚀原因和解决办法

2.1 钢管铺设条件及管道所处环

(1) 上世纪九十年代管道施工建设期间,施T部门多,经验少,工期短,速度快,采用石油沥青防腐, 由于工程指挥部管理不到位,造成防腐质量极差。

(2) 施工人员管理混乱,有的做好的防腐在下管时被破坏了, 运行的管道产生不均匀沉降,引起焊口开裂。

(3) 管材的用量大而急,供应厂家不同定,使每批的管材材质含量不尽统一。

(4) 各种用电设备接地导线、高压变电接地、各种避雷接地杂乱分布;三线一地、二线一地的接地未经任何处理直埋地下随处可见。

(5) 土壤的酸碱度,经有关部门测定那时候的管道Ph值现在均在7.2—9.3之间。

2.2 管道腐蚀原因

从管道腐蚀现象看,大多数是集中穿孔腐蚀,也有一少部分是均匀腐蚀。结合腐蚀机理,不难看出电化学腐蚀是管道腐蚀的主要原因,纯化学腐蚀和细菌腐蚀也不同程度地存在。

(1) 直流杂散电流腐蚀是管网腐蚀的主要原因。直流杂散电流腐蚀主要是由于各种车辆产生的静电,各种用电设备接地导线、高压变电接地、各种避雷接地、三线一地、二线一地的接地所产生地下电子流通过燃气管道形成回路系统。通常电子流从土壤进入燃气管道的地方带有负电,称阴极区,若阴极区的电位过负时,管道表面上析出大量的氢,造成防腐绝缘层老化、剥落。当电子流由管道的某一绝缘层损坏处流出时,管道带有正电,这一区域称阳极区,处于阳极区的管道,钢管以铁离子的形式溶于周围介质中,形成集中穿孔。如三项四线制接地导线8处,避雷接地导线9处,地下电缆纵横5根穿过,两线一地制接地线3处,电流达几十安培,有关资料表明雷电的瞬间电压可达3O0— 5O0千伏,电流可达200千安以上,而实践证明在l0千伏电压下,350安电流作用1秒钟后,壁厚6毫米管线将被击穿,显然是直流杂散电流的腐蚀。

(2) 交流杂散电流腐蚀是管网腐蚀的又一主要原因。当管道接近或长距离平行于电力线时, 高压电力线与附近埋地钢管感应产生二次交流电, 出现很高的感应电压,管道周围土壤间产生可达几伏或几十伏的电位差。从而形成腐蚀原电池。交流杂散电流的腐蚀比直流杂散电流腐蚀速度快,更易形成小孔腐蚀。

(3) 异金属接触产生的腐蚀原电池。钢管本身成分含量复杂产生的原电池、氧浓差产生腐蚀原电池、盐浓差腐蚀原电池也不同程度的存在。

(4) 细菌腐蚀的存在可能性很小, 即使存在也和其他腐蚀同时发生。

2.3 解决管道腐蚀问题的办法

第一种:引进并对比使用新型防腐材料环氧煤沥青防腐、聚乙烯胶带防腐,虽然能减少钢管的腐蚀程度,但未从根本上解决问题;针对管网的电化学腐蚀, 曾经考虑牺牲阳极法或排流法来保护燃气钢管。如采用牺牲阳极法,在电阻率特别大的双阳, 由于牺牲阳极的负电位不能人为地自由调整, 其保护性能不理想, 电位太低,管线得不到保护, 电位太高则管线容易大量析氢。对管线不利。且阳极消耗太快,造价太高:如采用外加电流法, 由于市街管网多呈枝状, 致使整个管网对地电阻特别低, 恒电位仪输出过大,无法工作。如加绝缘法兰,丁程量过大,且又难以确定排流方向。地下地上电力线路电流干扰, 恒电位仪不能正常工作等均被论证不能采用。

第二种:为了彻底消除管网腐蚀所带来的危害,杜绝燃气泄漏发生,PE管技术的应用有着无可比拟的优势,而材料的选取是确定铺设的管网寿命的关键,PE技术能从根本上解决管网腐蚀问题,但是管网唯一存在的一段入户钢管的防护是又一个关键问题。庭院管线一般要求距建筑物基础2米内不得有焊口,用无缝钢管一次性预制煨成,并完全采用环氧煤沥青防腐,并进行100%的电火花检测;进户管线采用室外钢管进户,外加聚氨脂保温层保温。

3  结论

以PE管取代燃气钢管,作为解决埋地钢管腐蚀的对策,尤其是解决电化学腐蚀,是最佳选择。从实际效果看,PE技术确实能解决埋地钢管腐蚀的问题, 只要加强管网的安全巡检工作,严格执行国家的施工及验收规范,控制工程的质量,严格把关PE管的质量,控制关键质量点,PE技术是有广阔的应用前景,不仅市内燃气管网可以大量使用,相 信随着PE技术的进步在长输管线上也可以大有作为。

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