論燃氣管道的防腐技術(shù)

1、論燃氣管道的防腐技術(shù)    摘要:管道腐蝕是造成燃氣泄露的一個重要原因,腐蝕后所造成的管道蝕穿、斷裂不僅影響了正常的燃氣供氣,同時還極有可能出現(xiàn)著火和爆炸,帶來較為嚴重的后果。本文通過對國內(nèi)防腐途徑和防復方法概述,從地下管道防腐、管道內(nèi)部、外部、室內(nèi)以及架空管道防腐這幾個方面的內(nèi)容,簡單對我國燃氣管道的防腐技術(shù)加以論述。 關(guān)鍵詞:防腐技術(shù) 燃氣管道 途徑 方法 一、防腐途徑及各途徑所采用的防腐方法 (一)采用耐腐蝕的管材 選擇耐腐蝕的管道材料是最為基本的防腐技術(shù),這同時也是從根本上提高管道防腐性,提高燃氣管道使用壽命的方法。耐腐蝕的管材目前指的一般是塑料

2、管、鑄鐵管、玻璃鋼管以及其它的非金屬管道,而我國目前在非金屬的燃氣管材的選擇上主要是聚乙烯管。聚乙烯作為一種熱塑性工程材料,可以實現(xiàn)多次的加工,同金屬管材相比,聚乙烯同樣具有燃氣管道所要求的剛度、強度、柔韌度、抗沖擊性、耐模型以及重要的耐腐蝕性等性能,所以在聚乙烯管道的鋪設(shè)中不需要防腐,這是我國目前在非金屬燃氣管道中應(yīng)用最為廣泛的管材,這些年在我國的管道建設(shè)中得到了較快發(fā)展。 (二)非金屬涂層和包覆層法 這種管道的防腐技術(shù)一般是針對地下管道而言的。由于埋地管道都是要跟土壤相接觸,而土壤中所涉及到的物質(zhì)有很多,包括固體、氣體以及液體等三種形態(tài)。土壤中的水分都含有一定的礦物質(zhì)鹽,使土壤具備導電性而

3、形成電解質(zhì)。這種電解質(zhì)會使侵沒在內(nèi)的金屬釋放正離子,從而產(chǎn)生電化學反應(yīng),這種電化學反應(yīng)都會使處于陽極區(qū)的金屬離子受到腐蝕,從而出現(xiàn)金屬的腐蝕現(xiàn)象。腐蝕的電流公式如下: 其中: I為腐蝕電流,為陰極區(qū)電位,為陰極區(qū)電位,為土壤電阻,為陽極極化電阻,為陽極極化電阻。 從上面的電流公式中我們可以看到,其他的數(shù)值不變,只要相應(yīng)的增加土壤電阻 ,就可以減少腐蝕電流I。我國目前在增加土壤電阻上,主要采取的就是非金屬涂層和包覆層法。具體而言,就是通過對管道的非金屬涂層和包覆層法對金屬表面的絕緣處理,將電解質(zhì)的土壤和管道憤慨,加大土壤電阻的數(shù)值,從而減小腐蝕電流,達到對管道防腐的目的。這種防腐涂料主要包括環(huán)氧

4、煤瀝青防腐層、聚乙烯防腐層、聚乙烯膠粘帶防腐層以及石油瀝青防腐層等。 (三)采用電化學保護法 電化學的保護是指在外部電流的作用下,使金屬被腐蝕的電位發(fā)生改變,從而降低腐蝕率的一種防腐蝕技術(shù)。由于目前金屬在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境以及在自然環(huán)境下的腐蝕一般都屬于電化學腐蝕,都可以采用電化學保護法,所以電化學保護法在具體的管道腐蝕建設(shè)中占據(jù)中重要的地位。 電保護法具體可以分為陰極保護和陽極保護。所謂陰極保護是指對金屬管道加入定量的陰極電流,讓金屬管道的表面陰極化,將其稱為電化學電池中的陰極,從而實現(xiàn)對表面的防腐。這種保護主要適用于水和土壤之中;而陽極跟陰極保護的原理相同,只是為加的電流不同,陽極電流會使金屬的

5、表面出現(xiàn)鈍化現(xiàn)象,從而可以實現(xiàn)對管道的防腐。這種防腐保護主要用于燃氣管道處于強酸、鹽類等帶來較強腐蝕性的環(huán)境下的防腐,而一般的燃氣管道也不會置于這些強腐蝕的環(huán)境之下,同時陽極保護所需要耗費的成本較高,因此在實際的燃氣管道防腐中一般只討論電保護法中對管道的陰極保護。 二、地下金屬管道腐蝕分析及陰極保護原理 金屬腐蝕可分為化學腐蝕、電化學腐蝕和物理腐蝕等類型。對于埋地的金屬,電化學腐蝕是最常見的、最普遍、最嚴重的。將兩種不同金屬置于電解溶液中,并在其間用導線連接,即構(gòu)成了腐蝕原電池。由于兩種金屬在溶液中彼此的電極電位的不同,因而在它們之間存在著一定的電位差,電極電位較負的金屬容易被氧化成金屬離子而

6、進入溶液中,電流則通過導線流向另一端金屬,并在其表面釋放電子,使溶液中的H+離子還原,如果電解質(zhì)中存在可以使金屬氧化的物質(zhì),那么電極電位較低的金屬就會遭到腐蝕,金屬在土壤里的腐蝕主要是由腐蝕原電池所引起的。 對于地下燃氣管道,電化學腐蝕是最常見的、最普遍、最嚴重的腐蝕。由于金屬本身電化學的不均勻性或由于外界環(huán)境的不均勻性都會構(gòu)成微觀或宏觀腐蝕電池,所謂陰極法是通過向原來腐蝕原電池中外加電流的作用,使電極電位發(fā)生變化,抑制原來腐蝕電池的作用。陰極保護法可分犧牲陽極法和強制電流保護法,強制電流陰極保護法除了對被保護的管道保護外,對其它鄰近的金屬管道或金屬構(gòu)筑物都起著破壞作用,而運行費高,不易采用。

7、犧牲陽極法是最早應(yīng)用的電化學保護法,它簡單易行,不需要電源設(shè)備、裝置,輸出電流較小,不會產(chǎn)生大量的雜散電流而引起附近地下金屬管道和構(gòu)筑物的腐蝕,負電位不會過大,不會造成保護層粘結(jié)力的破壞。另外,運行管理上較容易。因此,在國際、國內(nèi),犧牲陽極法已得到普遍的應(yīng)用,同時,它還是抗干擾腐蝕的一種手段,可用來排流、防雷及防靜電接地。 同時,地下在運行過程中的閥門井里的閥門運行時間過長,受到地下環(huán)境的影響,銹蝕嚴重,在經(jīng)過嚴格的除銹處理下,可以采取以下的防腐方案:周村區(qū)天然氣管網(wǎng)閥井內(nèi)鋼質(zhì)管道、閥門、凝水缸因運行時間較長及地下水等環(huán)境的影響,銹蝕比較嚴重,為保證安全運行,現(xiàn)對城區(qū)所有閥門井內(nèi)鋼質(zhì)閥門及凝水

8、缸采用環(huán)氧玻璃鋼進行全面防腐,具體施工方法如下:1.清理閥門內(nèi)淤泥及積水,采用油灰進行套管與管道間隙封堵;2.對閥門及管道進行全面除銹,特別注意螺栓、法蘭、及法蘭與管道連接處的除銹;3.刷環(huán)氧底漆一遍;4.粘貼環(huán)氧玻璃鋼四布四油。5、黃色環(huán)氧樹脂面漆二遍。這種防腐方案收到了意想不到的效果。 三、管道內(nèi)部的有機涂層防腐技術(shù) 有機涂層鋼管中的表面涂料具有優(yōu)良的防腐蝕性能、穩(wěn)定的化學性能以及良好的加工成型性能?；w鋼管具有較高的機械強度,耐沖擊,耐彎曲。有機涂層與鋼管的結(jié)合集中了兩者的優(yōu)點。 應(yīng)用在石油工業(yè)鉆井的有機涂層鉆桿,在含硫化氫、鹽層、高溫高壓等十分惡劣的工作條件下作業(yè),經(jīng)實際使用后證明這種

9、有機涂層鉆桿具有良好的耐腐蝕性能,其使用壽命比未涂有有機涂層的提高2-3倍。有機涂層鋼管用做輸送管道則比未涂有有機涂層管道的使用壽命提高3-4倍。 當有機涂層鋼管埋設(shè)在地下時,由于表面涂層的存在,形成了一層良好的絕緣層,減弱了雜散電流的腐蝕。有機涂層表面光潔平滑,不易孳生細菌和霉菌,有效地防止腐蝕結(jié)蠟、結(jié)垢,避免了細菌腐蝕、垢下腐蝕的產(chǎn)生。 四、管道外防腐層的修復 (一)修復程序及材料 管道外防腐層修復主要有三道程序,即舊防腐層清除、金屬表面預處理及新防腐層施工。舊防腐層清除方法有人工機械法、機械清除法和水力清除法。后兩種主要是由大型機具現(xiàn)場操作,其中水力清除法對金屬表面?zhèn)ι?清除效果好。目

10、前我國主要采用第一種方法,即靠人工使用刮刀或其他工具清除防腐層,然后再進行表面預處理。 金屬表面預處理和新防腐層施工是相互聯(lián)系的,即選擇什么類型的防腐層修復材料就決定了其金屬表面預處理要求。根據(jù)目前我國在管道外防腐層修復施工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,在選擇埋地管道外防腐層修復材料時,要注重選擇對金屬表面預處理要求低、方便現(xiàn)場施工、匹配性好的材料。目前我國管道外防腐層修復多采用如下材料。 1.聚乙烯膠粘帶等半預制型冷纏材料 聚乙烯膠粘帶等產(chǎn)品在防腐性能、理化性能上都高于石油瀝青,且質(zhì)量均勻易控制,施工簡單,對環(huán)境、施工條件的適應(yīng)性比石油瀝青高。另外,施工工藝簡單,手工機械、電動機械均能施工。造價比石油瀝青

11、稍高,但應(yīng)考慮對焊縫處的處理。     2.液態(tài)冷涂固化類材料 這類材料屬“薄型”防腐層,防腐蝕性能良好。只要選擇適當,其施工工藝、環(huán)境適應(yīng)性方面都能滿足在用管道防腐層更換的要求,但價格較貴,對固化條件有一定要求。對管體表面清理、除銹、除脂、防塵等要求較高,因此需嚴格施工質(zhì)量控制。目前此類材料在國外管道外防腐層修復中用得較多的有高固體組分、無溶劑環(huán)氧樹脂涂料、聚氨酯涂料等。 (二)管體外腐蝕損傷的修補 防腐層修復作業(yè)中,將伴隨管體腐蝕損傷修補的問題。修補工藝方法應(yīng)依據(jù)管體腐蝕損傷部分的剩余強度判斷。國外管體腐蝕損傷對管道運行安全影響的評定已經(jīng)引注意,制定

12、了許多程序、方法、規(guī)范。我國已經(jīng)有石油行業(yè)標準SY/T6151管體損傷評定標準,并開發(fā)了管體腐蝕損傷評定軟件,可以據(jù)此對管體腐蝕損傷處進行評定、定級,從而確定受腐蝕損傷的管道是留用、修理還是更換。腐蝕損傷的修補應(yīng)按評定結(jié)果采用不同的工藝方法,包括點焊、補板、扣瓦或更換管段。在補板、扣瓦中,應(yīng)注意角焊縫的強度影響,所以推薦采用“挖補”的方法。 實踐中,大多數(shù)管體腐蝕損傷只是局部管壁減薄,并未穿孔、泄漏,這類損傷通?？捎媒饘傩扪a劑修補,能滿足運行安全需要。此方法主要優(yōu)點是省力、省工、省費用,且無須管道停氣或降壓,是一種經(jīng)濟、可靠的方法。采用金屬修補劑修補方法,國內(nèi)外常用的有堆涂法和積層法。對于較大

13、的損傷,采用管卡補強法更為可靠。 五、室內(nèi)以及架空燃氣管道的防腐技術(shù) 室內(nèi)運行多年的管道由于各個家庭的生活習慣不同,有的廚房內(nèi)潮濕,銹蝕的比較嚴重。例如在筆者公司供氣區(qū)域內(nèi),安檢人員在安檢過程中發(fā)現(xiàn)有個別的用戶家里有異味,通過用濃度檢測儀查找漏氣點,發(fā)現(xiàn)是在穿樓板的管道上,卸開些段管道發(fā)現(xiàn)一個重大的安全隱患,些段管道壁厚已銹蝕的非常薄,甚至已有個小孔正在向外漏氣。于是公司對同年和同年以前安裝的管道進行了大規(guī)模的普查,雖然沒有發(fā)現(xiàn)類似的情況,但是這個情況的出現(xiàn)說明了一個重要的問題:穿越樓板層的管道防水和防腐是一個重要的薄弱環(huán)節(jié),因為它是在用戶家庭內(nèi),所處的是一個時刻有明火出現(xiàn)的環(huán)境,所以它直接關(guān)

14、系到人的生命財產(chǎn)。根據(jù)這種情況,筆者對所有穿越樓板的管道采用3PE防腐,對套管進行加強級的防腐,并對防水臺的制作加強了要求:作防水試驗,從根本上消除了此類問題的發(fā)生。 在架空的燃氣管道防腐技術(shù)上,還是以筆者公司的小區(qū)為例:一個小區(qū)的架空管道天然氣管道銹蝕嚴重,并且管道、架、螺栓、法蘭等生銹嚴重。公司先后投入人力物力幾次都沒有解決好這個問題,所有管道均為架敷設(shè),投用時間為四年。經(jīng)各部門對此情況進行分析,出現(xiàn)這種情況的原因可能是與當?shù)丨h(huán)境條件的影響有一定關(guān)系,為一次性的解決這一問題,并結(jié)合周村閥門井內(nèi)鋼質(zhì)管道及閥門的防腐經(jīng)驗,準備采用耐酸堿性能較好的環(huán)氧玻璃鋼進行防腐,具體施工方案如下: 1.機械除重銹 對所有架空管道、法蘭、閥門、盲板上面的銹、漆、油污進行全面、徹底地清理,直至露出金屬光澤。 2.防腐程序 底漆一遍-二布三油-面漆兩遍 待金屬表面干燥后刷環(huán)氧玻璃鋼底漆一遍,實干后進行二布三油程序,實干后刷面漆兩遍(面漆調(diào)為中黃色)。 3.支架除銹后刷紅丹防銹漆兩遍,實干后刷灰色調(diào)和漆兩遍。 綜上所述,對燃氣管道的防腐,必須要做到全面和徹底,無論是在最初的材料選擇上,還是在管道所置于