城市燃?xì)夤芫W(wǎng)應(yīng)用ERW鋼管及其防腐問題

1、.：.；一、天然氣改動能源構(gòu)造的重要意義我國陸上及海上天然氣資源豐富。2002年5月25日終了的“西氣東輸工程初步設(shè)計審查會上，按照經(jīng)過的設(shè)計方案排定的時間表，2003年12月30日陜西靖邊至上海段建成投產(chǎn)，2004年12月30日新疆輪南至靖邊管道建成投產(chǎn)，并聯(lián)通到上海，同時，從2003年起俄氣南供，進(jìn)口LNG，近海氣登陸，煤層氣開發(fā)等，相繼排上議事日程。21世紀(jì)將是天然氣世紀(jì)。在這次會上，國家計委擔(dān)任人已明確主干網(wǎng)和城市燃?xì)夤芫W(wǎng)同時規(guī)劃，同時施工，同時通氣。目前，政府和各界人士對天然氣的利用給予高度注重，城市對環(huán)境維護(hù)的要求，城市能源的供應(yīng)向清潔、高效方向開展。大氣質(zhì)量與城市運(yùn)用的能源有直接

2、關(guān)系，而天然氣是城市燃?xì)獾睦硐霘庠?，提高城市利用天然氣程度，對改善大氣質(zhì)量有重要作用，管道燃?xì)鈱⒌玫竭M(jìn)一步的開展。 二、天然氣同人工煤制氣在管網(wǎng)輸配上的區(qū)別隨著城市燃?xì)鈿庠磳⒑芸斓赜扇斯っ褐茪鉃橹飨蛱烊粴鉃橹鞯姆较蜷_展過程，許多城市面臨著氣源的更新和轉(zhuǎn)換，這就提出了一個輸配管網(wǎng)的改擴(kuò)建及新建輸配管網(wǎng)如何適用的問題。由于天然氣與人工煤氣成份不同，它不含有重碳?xì)浠衔锖退瑫r由于運(yùn)用天然氣，管道壓力提高，許多城市原有人工煤氣管網(wǎng)不適用天然氣。根據(jù)一些城市氣源轉(zhuǎn)換的情況，從人工煤氣轉(zhuǎn)換為天然氣輸配管網(wǎng)能夠出現(xiàn)的問題主要是：1、鑄鐵管道接口漏氣，此問題是轉(zhuǎn)換后頻次發(fā)生最多也是最嚴(yán)重的問題，國內(nèi)沈陽、

3、錦州等市已發(fā)生天然氣走漏事故，主要緣由是人工煤氣中存在水蒸汽、粉塵及碳?xì)浠衔飳艿澜涌谥械南鹉z圈、油麻有潮濕作用，橡膠圈、油麻絲受潮而飽和膨脹，添加了接口的密封性，既使有小漏氣點(diǎn)也會堵住。管道運(yùn)用天然氣后，接口填料收縮，從而發(fā)生走漏。2、室內(nèi)鍍鋅管道漏氣，由于絲扣填料采用麻絲白漆，轉(zhuǎn)換后由于麻絲白漆因失水而影響密封性能，產(chǎn)生漏氣。3、管道內(nèi)雜質(zhì)飛揚(yáng)，由于管道內(nèi)原介質(zhì)為人工煤氣，人工煤氣內(nèi)存在冷凝水和氣，會產(chǎn)生鐵銹，而且管道施工期間難免有泥砂存留，在冷凝水和芳香烴的作用下粘附在管底，轉(zhuǎn)換后管道內(nèi)逐漸變干，鐵銹、泥土隨燃?xì)饬鲃釉诠軆?nèi)飛揚(yáng)，這些灰塵及雜質(zhì)會堵塞下游的管道，且會影響閥門、調(diào)壓器、緊縮

4、機(jī)、使之失靈。三、ERW鋼管的無縫化特點(diǎn)直縫高頻電阻焊管(Electric Resistance Welding，簡稱為ERW)與無縫鋼管最大的區(qū)別在于ERW有條焊縫，這也是ERW鋼管質(zhì)量的關(guān)鍵所在?，F(xiàn)代化的ERW鋼管消費(fèi)工藝和設(shè)備，由于國際上，尤其是美國等多年的不懈努力，使得ERW鋼管的無縫化曾經(jīng)有了比較稱心的處理。有人把ERW鋼管的無縫化分為幾何無縫化和物理無縫化。幾何無縫化就是去除ERW鋼管的內(nèi)外毛刺。由于內(nèi)毛刺去除系統(tǒng)的構(gòu)造和刀具的不斷改良和完善，大中口徑的鋼管內(nèi)毛刺的去除已有了較好的處置。內(nèi)毛刺可控制在-0.2mm+O.5mm左右。物理無縫化是指焊縫內(nèi)部的金相組織與母材之間存在差別而

5、導(dǎo)致焊縫區(qū)域機(jī)械性能下降，需求采取措施使其均勻化、一致化。ERW鋼管的高頻焊接熱過程，呵斥了管坯邊緣附近溫度分布梯度，并構(gòu)成了熔化區(qū)、半熔化區(qū)、過熱組織、正火區(qū)、不完全正火區(qū)、回火區(qū)等特征區(qū)域。其中過熱區(qū)組織由于焊接溫度在1000以上，奧氏體晶粒急劇長大，在冷卻條件下會構(gòu)成硬而脆的粗晶相，此外溫度梯度的存在會產(chǎn)生焊接應(yīng)力。這樣，就構(gòu)成了焊縫區(qū)域力學(xué)性能比母材低的情況，物理無縫化就是經(jīng)過焊縫部分常規(guī)熱處置工藝即采用中頻感應(yīng)加熱安裝將焊縫區(qū)域加熱到AC3(927)，然后進(jìn)展60m長度、速度在20m/分的空冷過程，需求時再水冷。這種方法的運(yùn)用到達(dá)了消除應(yīng)力、軟化和細(xì)化組織、提高焊接熱影響區(qū)綜合機(jī)械性

6、能之目的。目前，世界上先進(jìn)的ERW機(jī)組已普遍采用此方法對焊縫進(jìn)展處置，已獲得較好的效果。優(yōu)質(zhì)的ERW鋼管不僅無法辯出焊縫，而且焊縫系數(shù)到達(dá)1，實現(xiàn)了焊縫區(qū)域組織與母材的匹配。 同時ERW鋼管具有因采用熱軋卷板作為原料，壁厚均勻可控制在0.2mm左右，鋼管二端按美國APl規(guī)范或GB/T9711.1規(guī)范，修端打坡口，定尺長度交貨等優(yōu)點(diǎn)。近幾年來，各天然氣管網(wǎng)工程和煤氣公司已廣泛采用ERW鋼管作為城市管網(wǎng)的主要管材。 四、城市燃?xì)夤芫W(wǎng)選用管材的比較 目前城市燃?xì)夤芫W(wǎng)主要用ERW鋼管、鑄鐵管和聚乙烯(PE)管，從平安性和經(jīng)濟(jì)性來思索，也就是確保工程質(zhì)量、平安供氣和用管對燃?xì)饨橘|(zhì)的順應(yīng)性以及降低工程造價

7、方面，ERW鋼管是首選。當(dāng)然，要因地制宜，詳細(xì)分析，綜合判別。 1、關(guān)于鑄鐵管 鑄鐵管的優(yōu)點(diǎn)是耐腐蝕，但缺陷較多。一次性安裝較方便，但留下的隱患多，今后維護(hù)很費(fèi)事，接口漏氣；承壓才干低；抗接強(qiáng)度及抗沖擊才干低，性碎；耗費(fèi)金屬多，而且單位價錢較高。 2、關(guān)于聚乙烯(PE)管 (1)普通燃?xì)夤芫W(wǎng)其用量時，當(dāng)居民小區(qū)在1.1萬戶左右時，其燃?xì)夤芫W(wǎng)中壓主干管口徑普通都在300左右。 (2)“PE管對燃?xì)庾罡哌\(yùn)用壓力有限制，普通在0.1-0.4Mpa；而ERW鋼管允許保送氣體壓力最低可達(dá)7.2Mpa(323.9*7.9 L245)。 (3)“PE管雖然其伸長率是比鋼管高，但拉伸強(qiáng)度僅為鋼管的1/5，接受

8、壓力以及接受由于根底沉降而對PE管產(chǎn)生的剪切力、彎曲力、拉力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如鋼管。 (4)此外，“PE管在不同溫度下的允許任務(wù)壓力，其制約太大，運(yùn)用時將添加不少費(fèi)用。如對于SDR11在-20t0時，允許任務(wù)壓力為0.1Mpa，而0t200那么為0.4Mpa；這樣，在0附近，按的要求將相差0.3Mpa，使現(xiàn)場的工程技術(shù)人員很難掌握這個尺度。由于對環(huán)境溫度的限制，施工時就添加了難度。3、ERW鋼管作為城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的首選管材，主要優(yōu)缺陷是：(1)強(qiáng)度大(承載才干大)；(2)壁厚均勻，比同口徑的鑄鐵管輕；由于保送壓力高，可以比同流量的鑄鐵管的口徑小一個檔次，因此，總分量降低，節(jié)約了金屬降低了造價；(3)在價錢

9、上比球墨鑄鐵管廉價；當(dāng)160以上時，價錢比“PE管廉價；(4)拉伸強(qiáng)度不僅大于球墨鑄鐵管，而且是“PE管的4倍；(5)塑性好，抗震、耐應(yīng)力開裂性；(6)ERW直縫焊管內(nèi)壁光滑，摩擦阻力小，防止了燃?xì)怆s質(zhì)沉淀，管道保送才干得到提高；(7)順應(yīng)溫差范圍大，施工方便，焊接接口嚴(yán)密。能順應(yīng)保送煤氣、液化石油氣混空氣以及天然氣。(8)但是，鋼管普通來說，抗腐蝕才干差，要采取防腐措施。下面就城市燃?xì)夤芫W(wǎng)所用三種管材在綜合性能、綜合造價等方面作一比較：(1)綜合性能比較 表一項目ERW鋼管球墨鑄鐵管聚乙烯(PE)管抗拉強(qiáng)度(Nmm2)40042018-20彎曲強(qiáng)度(Nmm2)40059070延伸率(%)18

10、10600(斷裂伸長率)彈性模量(N/mm2)20*10415-17*1040.9*104硬度140HBS230HBS50D-70D耐腐蝕性差較好好運(yùn)用年限(年)25-505050施工強(qiáng)度較小較小小(2)較大口徑管道綜合造價比較 表二口徑(mm)種類管道外徑*壁厚(mm)造價(元/m)150球墨鑄鐵管169*6.3257 無縫鋼管159*8226 ERW鋼管168.3*8223 PE管160*14.6193200球墨鑄鐵管220*6.4333 無縫鋼管219*8319 ERW鋼管219*8292 PE管220*18.2302300球墨鑄鐵管322.8*7.2496 無縫鋼管325*8472 E

11、RW鋼管323.9*8425 PE管315*28.6774400球墨鑄鐵管425.6*8.1645 無縫鋼管426*8808 PE管400*36.41220注：a、管材費(fèi)用按價錢計，管件及閥門費(fèi)用按管材費(fèi)用的15計；b、鋼管按采用兩層防腐膠帶防腐思索；c、未思索妨礙處置費(fèi)、路面恢復(fù)及農(nóng)田賠償費(fèi)等；d、其它費(fèi)率按江蘇省有關(guān)費(fèi)用定額計?。籩、以上為2000年的單位價錢。五、ERW鋼管是城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的首選管材根據(jù)最近城建部修編的規(guī)定，將保送燃?xì)鈮毫分為七個等級。見表三。稱號壓力(MPa)高壓燃?xì)夤艿繟2.5P4.0B1.6P2.5次高壓燃?xì)夤艿繟0.8P1.6B0.4P0.8中壓燃?xì)夤艿繟0.2P

12、0.4B0.005P0.2低壓燃?xì)夤艿繮0.005中規(guī)定上：壓力大于0.4Mpa的燃?xì)夤艿啦捎娩摴?。壓力小?.4Mpa的中壓和低壓燃?xì)夤艿酪瞬捎镁垡蚁┕?，機(jī)械接口球墨鑄鐵管，鋼管或鋼骨架塑料管。適用于城市保送管道中，大于0.4Mpa壓力的管道采用鋼管與其它材質(zhì)的管道相比，具有無可爭議的位置因此，ERW鋼管是城市燃?xì)夤芫W(wǎng)建立的首選管材。1、城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的主干管從平安性方面比較，ERW鋼管的承壓才干、抗拉強(qiáng)度和伸長率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鑄鐵管其抗拉強(qiáng)度和承壓才干以及順應(yīng)溫差的才干遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于“PE管；從接口嚴(yán)密性來說，ERW鋼管的焊接接口遠(yuǎn)遠(yuǎn)比鑄鐵管接口要嚴(yán)密得多，結(jié)實得多；2、從順應(yīng)性方面比較，ERW鋼管順運(yùn)

13、用于煤氣、LNG、LPG、液化混空氣以及天然氣，而鑄鐵管對順應(yīng)LNG及天然氣的才干那么差得多；ERW鋼管順應(yīng)溫差的才干和氣壓的范圍比“PE管要大得多。3、從經(jīng)濟(jì)性方面比較，ERW鋼管比球墨鑄鐵管的單價及總價要廉價，當(dāng)大于160以上時，ERW鋼管也比“PE管廉價(普通來說，城市煤氣主干管大多數(shù)在300左右)。4、ERW鋼管耐腐蝕性不如鑄鐵管及“PE管，這是要在設(shè)計和施工時務(wù)必采取好防腐措施的一個重要問題。六、ERW鋼管的理地防腐問題討論。加強(qiáng)ERW、UOE等管道的抗腐蝕性，延伸管道的運(yùn)用壽命，不斷是管道設(shè)計者、建立者所關(guān)注的課題，經(jīng)過世界上近60多年管道防腐的歷史開展，其實際和技術(shù)已根本趨于成熟

14、和穩(wěn)定。有些管道已要求鋼管內(nèi)壁也做防腐或防銹處置，如西氣東輸主干管1016mm，X70即內(nèi)壁做防銹處置。本文討論外防腐層問題。1、各種外防腐層的效能的評價(1)評價外防腐層的效能的根本出發(fā)點(diǎn)國內(nèi)外文獻(xiàn)指出：“鋼管的外表條件被稱為環(huán)境，這個環(huán)境可以經(jīng)過管子的防腐層與周圍土壤絕緣，使管子外表條件不同于周圍土壤。因此管子的防腐蝕層是防止土壤侵蝕的重要屏障。這就是評價外防腐層效能的根本出發(fā)點(diǎn)。英國喬頓公司論述了管道涂層系統(tǒng)的開展來源于兩個不同的觀念：歐洲的觀念是使之可以抵御濕氣，防止腐蝕，這就是“屏障的觀念。由這個觀念產(chǎn)生了“PE法維護(hù)層。而北美的觀念是使之可以抗氧化性、抗化學(xué)腐蝕性和耐陰性剝離性能以

15、防止腐蝕，這就是“粘結(jié)的觀念。由這個觀念，產(chǎn)生了“FBE法維護(hù)層。當(dāng)前國外另一種趨勢是將上述兩種觀念即“屏障與“粘結(jié)合二為一，開展為一種新觀念，即將歐洲的“PE屏障維護(hù)層法與北美的“FBE維護(hù)層法結(jié)合起來，開展成為綜合型的“3PE法維護(hù)層。這種新觀念、新工藝、新方法在我國已開場推行運(yùn)用。(2)外防腐層的根本功能 有兩個方面：一是使管道外表免遭土壤介質(zhì)的電化學(xué)腐蝕、細(xì)菌腐蝕的根本物理維護(hù)，二是抵御土壤介質(zhì)的挪動蠕變應(yīng)力、靜應(yīng)力與擦傷力等根本機(jī)械維護(hù)的方法和構(gòu)造。(3)城市天然氣管道外防腐層選用的根本原那么a、良好的絕緣性能和機(jī)械性能；b、良好的抗陰極剝離性能；c、良好的抗水、氣浸透性能；d、良好

16、的耐化學(xué)介質(zhì)浸泡性能和抗老化性能；e、耐低溫暖高溫性能；f、易于補(bǔ)口和補(bǔ)傷；g、價棺合理。2、關(guān)于城市天然氣管網(wǎng)外防腐層選用的建議城市埋地燃?xì)夤芫W(wǎng)外防腐層選用問題，可以歸納為以下幾點(diǎn)意見： (1)不存在萬能型防腐層，也不存在絕對不可用的防腐層材科目前國內(nèi)外管道防腐層資料種類較多，在實際中也都在運(yùn)用，各種防腐資料具有本身的特點(diǎn)和適用條件，既不存在運(yùn)用子各種環(huán)境條件及工程情況的萬能型防腐資料，也不存在某種防腐層絕對不能用的問題。對一項詳細(xì)的管道防腐工程，只需根據(jù)管道的運(yùn)轉(zhuǎn)條件、土壤情況、施工環(huán)境和工藝、管道設(shè)計壽命、環(huán)保要求以及經(jīng)濟(jì)合理性等各方面進(jìn)展全面思索，綜合、平衡，才干選出切合實踐的防腐層資

17、料。(2)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性是選擇防腐層的根本出發(fā)點(diǎn)一條管道選用何種防腐層，其主要要素是思索技術(shù)可行性，既要思索滿足管道運(yùn)轉(zhuǎn)條件和施工工藝的要求，同時還應(yīng)在施工環(huán)境允許的條件下，對防腐效果一樣的各種涂層進(jìn)展經(jīng)濟(jì)比較，從中選擇既滿足技術(shù)性能要求而又經(jīng)濟(jì)的涂層。因此，技術(shù)可行性是防腐層選擇的根本出發(fā)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)費(fèi)用上高低也是衡量采用何種方式的重要要素。普通國內(nèi)防腐廠防腐平均工程單價為：三層PE 86元/平方米；二層PE 82元/平方米；FBE 68元/平方米。(3)防腐層選擇的評價方法國外選擇防腐層是普遍采用獨(dú)立實驗室評價的方法，對各種防腐層性能作出綜合的、全面的評價，以此作為選擇根據(jù)。國內(nèi)目前尚不具備

18、這個條件，但有的地方采用實地調(diào)查的方法，例如渤海灣埕島灘海土壤測試后，發(fā)如今灘海區(qū)域內(nèi)含水量高，導(dǎo)電性好的土壤往往是低腐蝕性土壤，這和用電阻率判別腐蝕性的常規(guī)規(guī)那么正好相反。埕島的實地測試法也是一種惋惜鑒的對選擇防腐層的評價方法。這里引見國外關(guān)于選擇防腐資料的一些觀念： a、加拿大NOVA公司和Raychem公司經(jīng)過多年實驗研討，對于選擇防腐層提出如下參考建議：“在多石段或河流穿越地段，選用機(jī)強(qiáng)度較高的熔結(jié)環(huán)氧樹脂、擠出聚乙烯防腐層或雙層、三層PE防腐層；在氯化物鹽漬土壤地段，選用熔結(jié)環(huán)氧樹脂、擠出聚乙烯及煤焦油瓷漆等耐氯離子腐蝕的防腐層；在沼澤地段，選用能長期耐水、耐化學(xué)腐蝕的防腐層；在碳酸鹽類土壤中，選用耐碳酸根離子腐蝕的石油瀝青和聚乙烯膠帶；在保送介質(zhì)溫度高的情況下，優(yōu)先選用熔結(jié)環(huán)氧樹脂。 b、美國腐蝕工程師學(xué)會的意