外鍍鋅管在地上燃?xì)夤艿乐械膽?yīng)用

1、外鍍鋅管在地上燃?xì)夤艿乐械膽?yīng)用摘要：針對(duì)城市地上燃?xì)夤艿赖母g問題，提出了采用外鍍鋅管的技術(shù)方案；并通過焊接工藝試驗(yàn)和評(píng)定提出了焊接工藝參數(shù)及施工中的注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：燃?xì)夤艿婪栏?；外鍍鋅管；焊接工藝 目前，深圳市燃?xì)夤芫W(wǎng)中使用的是液化石油氣。地上上升立管總閥后至調(diào)壓器前為中壓B級(jí)管道，設(shè)計(jì)壓力為01MPa，石油氣的運(yùn)行壓力為007MPa,調(diào)壓器后為低壓管道，石油氣的運(yùn)行壓力為2800Pa。調(diào)壓器前的中壓B級(jí)管道采用輸送流體用20#無(wú)縫鋼管(GBT8163-1999)，連接方式主要是焊接及法蘭連接，并在人工除銹后刷兩道紅丹防銹底漆和兩道銀粉面漆進(jìn)行防腐。而調(diào)壓器后的低壓管道為輸送流體用鍍鋅管，

2、絲扣連接，施工后刷兩道銀粉面漆。1 現(xiàn)狀及原因分析 (1)現(xiàn)狀 地上管道的設(shè)計(jì)使用年限為15年。但由于深圳市為海洋性氣候，空氣潮濕，鹽堿度較大，而且因除銹防腐施工工藝的限制、現(xiàn)場(chǎng)施工的環(huán)境條件及除銹防腐質(zhì)量的共同影響，地上中壓無(wú)縫管多出現(xiàn)局部生銹甚至腐蝕穿孔的現(xiàn)象。尤其在一些靠海地區(qū)，地上中壓燃?xì)夤艿涝谑褂脭?shù)年后未達(dá)到設(shè)計(jì)年限時(shí)即出現(xiàn)大面積的腐蝕。為此，深圳市供氣單位每年對(duì)地上管網(wǎng)的維修保養(yǎng)費(fèi)用耗資極大。 (2)原因分析 無(wú)縫鋼管管材本身化學(xué)成分的局部不均勻性導(dǎo)致其在外界因素的影響下，易形成為微電池，在表面產(chǎn)生局部腐蝕點(diǎn)。當(dāng)管材短時(shí)間暴露在大氣中即會(huì)產(chǎn)生整體的面腐蝕；時(shí)間一長(zhǎng)，因其化學(xué)成分的局

3、部不均勻?qū)е赂g速度的不一致，即會(huì)在面腐蝕的基礎(chǔ)上產(chǎn)生局部的腐蝕凹坑。 施工工藝：對(duì)于無(wú)縫管的防腐，其關(guān)鍵的工序就是除銹和防腐層的涂敷，而該二道工序均為現(xiàn)場(chǎng)人工作業(yè)。現(xiàn)場(chǎng)人工作業(yè)時(shí)，因施工工藝的限制，施工質(zhì)量極難達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求，導(dǎo)致鐵銹未能徹底去除干凈而殘留在鋼管的表面、涂敷層不均勻未能達(dá)到防腐保護(hù)效果等的缺陷。 施工環(huán)境：燃?xì)夤艿腊惭b是與土建等同步進(jìn)行，交叉作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境極為惡劣。施工中，除銹防腐安裝后的管道其表面防腐層易遭局部或整體性的機(jī)械損傷和化學(xué)損傷(如墻體酸洗時(shí)損傷表面油漆)，而后的返修因現(xiàn)場(chǎng)條件的限制很難達(dá)到質(zhì)量要求。 地理環(huán)境：深圳地處沿海，空氣潮濕、鹽堿度相對(duì)較高，腐蝕

4、性強(qiáng)，同時(shí)室外溫度高，更加速了管道的腐蝕生銹。2 對(duì)策 針對(duì)上述存在的問題及對(duì)其進(jìn)行的原因分析，為從根本上有效解決地上中壓管道的腐蝕問題，我們擬將地上中壓管道采用鍍鋅鋼管替代無(wú)縫鋼管。根據(jù)GB3092-93標(biāo)準(zhǔn)要求，鍍鋅管應(yīng)采用GB700-88規(guī)定的Q235A制造，其化學(xué)成分和物理性能與20#無(wú)縫管基本相近，見表1。表1成分性能鋼類含C量(%)含Mn量(%)含Si量(%)抗拉強(qiáng)度(MPa)延伸率(%)標(biāo)準(zhǔn)20#0.170.240.350.650.170.3741020GB699-88Q2350.140.220.300.650.3037546026GB700-883 焊接性試驗(yàn) 雖然鍍鋅管具有良

5、好的耐腐蝕性能，但關(guān)鍵的問題是如何防止鍍鋅層對(duì)焊接質(zhì)量的影響。為此，我們與華南理工大學(xué)焊接試驗(yàn)室對(duì)鍍鋅管的焊接性能進(jìn)行了技術(shù)論證。 (1)技術(shù)要求和焊接條件 設(shè)備：BX1-200型交流焊機(jī) 焊條：大西洋牌E4303 坡口：?jiǎn)芜吔嵌?0°35°，鈍邊01mm，間隙2±05mm 焊接參數(shù)：電流70110A(具體根據(jù)不同接頭試驗(yàn)后確定) 鍍鋅管表面狀態(tài) 鍍鋅管v形坡口對(duì)接(打坡口后管外壁表面不除鋅) 鍍鋅管v形坡口對(duì)接(在坡口兩側(cè)管外壁表面5mm范圍除鋅) 無(wú)縫鋼管件(彎頭)與鍍鋅管v形坡口對(duì)接(打坡口后管外壁表面不除鋅) 無(wú)縫鋼管件(彎頭)與鍍鋅管v形坡口對(duì)接(打坡口

6、后管外壁表面5mm范圍除鋅) 鍍鋅管與Q235鋼法蘭的角焊。 (2)焊接試驗(yàn)實(shí)施及工藝規(guī)范的優(yōu)化 在第一次焊接試驗(yàn)中采用的規(guī)范如表2所示。表2序號(hào)接頭形式面狀態(tài)焊接電流焊接位置1鍍鋅管V形坡口對(duì)接不除鋅7580A全位置2鍍鋅管V形坡口對(duì)接除鋅(兩側(cè)5mm范圍)7580A全位置3無(wú)縫管管件與鍍鋅管V形對(duì)接不除鋅7580A全位置4無(wú)縫管管件與鍍鋅管V形對(duì)接除鋅(兩側(cè)5mm范圍)7580A全位置5鍍鋅管與Q235鋼法蘭角焊不除鋅100110A全位置 試驗(yàn)表明： 由于對(duì)接的焊口加工了坡口，且鈍邊薄、間隙較大，雖然焊接過程中對(duì)管材的端口有一定的熔化量，但坡口兩邊外壁的鍍鋅層對(duì)焊接過程的影響較小。因此，使

7、焊縫中氣孔存在的敏感性主要取決于管內(nèi)壁鍍鋅層的蒸發(fā)量。 由于管內(nèi)壁的鍍鋅層均未清除，在使用32mm焊條進(jìn)行管與管對(duì)接焊時(shí)(包括管與彎頭的對(duì)接)，推薦電流設(shè)定在7580A，并注意控制熔池溫度以減少管材端口的熔化量，避免鍍鋅層的蒸發(fā)。然而，盡管采用了小電流，仍然難以避免管內(nèi)壁鋅的蒸發(fā)造成的內(nèi)、外氣孔缺陷。 在進(jìn)行管與法蘭的焊接時(shí)，推薦焊接電流在100110A。由于法蘭件較厚，使焊接過程的散熱較好，因此在正常的施焊中，能獲得符合質(zhì)量要求的焊縫。 根據(jù)第一次試驗(yàn)結(jié)果，我們?cè)诘诙五冧\管焊接形式重新對(duì)焊接工藝作了調(diào)整和優(yōu)化。目的是控制焊接過程對(duì)管接頭的熱輸入，避免鍍鋅層蒸發(fā)導(dǎo)致氣孔的產(chǎn)生。施焊中采用了2

8、5mm焊條，焊接規(guī)范如表3。在這一工藝條件下，焊接過程氣孔的敏感性大大下降，并使焊接操作容易，焊縫外表平整美觀。表3序號(hào)接頭形式面狀態(tài)焊接電流焊接位置1鍍鋅管V形坡口對(duì)接(單層焊)除鋅(管內(nèi)外壁兩側(cè)5mm范圍)6570A全位置2鍍鋅管V形坡口對(duì)接(兩層焊)同上6570A全位置3無(wú)縫管管件與鍍鋅管坡口對(duì)接(單層焊)同上6570A全位置 (3)無(wú)損探傷檢測(cè) 對(duì)以上兩次焊接性試驗(yàn)的試件均進(jìn)行了100的X射線無(wú)損檢測(cè)(執(zhí)行JB4730-94標(biāo)準(zhǔn))，報(bào)告結(jié)果如下： 第一次鍍鋅管焊接試驗(yàn)，經(jīng)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)有較多的內(nèi)部氣孔，X射線評(píng)片級(jí)別為級(jí)。因此，這一檢測(cè)結(jié)果表明，該工藝條件不能滿足和確保管與管對(duì)接(含管與管

9、件對(duì)接，不包括管與法蘭的焊接)的實(shí)際施工過程的質(zhì)量要求。 第二次鍍鋅管焊接試驗(yàn)中改進(jìn)和優(yōu)化了工藝規(guī)范。檢測(cè)結(jié)果表明，在優(yōu)化厚的工藝條件下，管與管、管與管件的對(duì)接焊均達(dá)到了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。X射線評(píng)片級(jí)別均為I級(jí)。因此，優(yōu)化后的工藝能滿足和確保鍍鋅管對(duì)接焊的實(shí)際施工過程的質(zhì)量要求。 (4)機(jī)械性能 對(duì)以上達(dá)到X射線評(píng)片級(jí)別為I級(jí)的試件進(jìn)行焊縫接頭的力學(xué)性能試驗(yàn)。試件抗拉強(qiáng)度的檢測(cè)報(bào)告見下表4。表4試驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)測(cè)值鍍鋅管有坡口對(duì)接(單層焊)試件1#鍍鋅管有坡口對(duì)接(兩層焊)試件2#123123抗拉強(qiáng)度(MPa)388400405426409398斷口情況母材斷母材斷母材斷母材斷母材斷母材斷 檢測(cè)結(jié)果表明，無(wú)

10、論單層焊(1#)還是兩層焊(2#)，經(jīng)過拉伸試驗(yàn)后均斷裂在遠(yuǎn)離焊接部位的母材處。表證了焊接接頭能滿足所規(guī)定的強(qiáng)度要求。 (5)焊接試驗(yàn)結(jié)論 鑒于鍍鋅層對(duì)焊縫質(zhì)量的影響，從現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況出發(fā)，在滿足下列工藝條件時(shí)，無(wú)論是單層焊還是兩層焊，鍍鋅管對(duì)接焊均能達(dá)到焊接質(zhì)量的要求： a、焊口兩側(cè)開v形坡口(單邊角度30°35°)，組對(duì)留間隙(2±05mm)； b、清除管口內(nèi)壁5mm范圍以內(nèi)的鍍鋅層； c、采用較小直徑的焊條(E4303，25mm)，不僅有利于控制熱輸入，而且有利于施工操作； d、焊接電流擬設(shè)為6570A。4 實(shí)施 通過焊接性試驗(yàn)后，在實(shí)施過程中，為進(jìn)一步

11、確保焊接質(zhì)量，在鍍鋅管材、無(wú)縫管件的選購(gòu)時(shí)，我們向供貨廠商提出了特定要求： (1)鍍鋅管外表面采用熱浸鍍鋅處理，內(nèi)表面不鍍鋅。以從根本上解決管道內(nèi)壁鍍鋅層對(duì)焊接質(zhì)量的影響。 (2)鍍鋅管直焊縫處外表面有焊縫線標(biāo)識(shí)。以保證鍍鋅管對(duì)接組裝時(shí)，直焊縫錯(cuò)開，避免焊接應(yīng)力集中。 (3)定購(gòu)與鍍鋅管材規(guī)格(外徑、內(nèi)徑、壁厚)相一致的無(wú)縫管件(彎頭、三通等)，以方便焊口組對(duì)，防止錯(cuò)邊，影響焊接質(zhì)量。 同時(shí)，根據(jù)焊接性試驗(yàn)，在滿足上述試驗(yàn)條件的前提下，我們制定了相應(yīng)的焊接工藝卡，對(duì)一些工藝參數(shù)提出更為具體的要求： (1)單層焊和多層焊的打底層焊接必須采用E430325mm焊條。 (2)必須采用機(jī)械方法將焊接坡口兩側(cè)30mm范圍內(nèi)外鍍鋅層清除干凈。 實(shí)際作業(yè)時(shí)，因?yàn)閺母旧舷隋冧\層對(duì)焊接質(zhì)量的影響，其第一層焊的焊接電流可略微提高，一般取75±5A為宜，以提高焊接速度。 管道涂敷及焊縫部位的防腐： (1)外鍍鋅管安裝完畢后，應(yīng)清除管道表面污物，直接涂敷兩層銀粉面漆以保護(hù)鍍鋅層。 (2)焊縫部位須待焊縫冷卻至室溫，并按要求徹底清理干凈、露出金屬光澤后，方可涂刷兩道紅丹防銹底漆和兩道銀粉面漆進(jìn)行防腐。 經(jīng)過一年多的實(shí)施，在實(shí)際工程施