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城市燃氣管網腐蝕與聚乙烯管技術的應用
信息來源:四川省宜賓普什建材有限責任公司 發布于:2012-12-13 9:12:18 文字: 【大】 【中】 【小】 訪問次數:

摘 要城市燃氣管道嚴重腐蝕穿孔和焊口開焊,管線開裂,凍裂現象頻繁發生。管道的腐蝕速度逐年加快,腐蝕面積逐漸加大,造成燃氣泄漏,引發多起天然氣爆燃、爆炸事故;本文針對管道的腐蝕題,探討腐蝕原因,并提出了解決的方法和途徑。

關鍵詞城市燃氣管道腐蝕聚乙烯管應用

隨著城市管網的發展,城市燃氣管網的使用壽命和安全成為關注的問題。新疆烏魯木齊市管網經過多年的發展也取得了很大的成就,但是五星路燃氣閃爆事故,二道巷天然氣滲透爆裂事故等也暴露了不少問題。因此解決好鋼管腐蝕的問題以及科學的使用聚乙烯管(polyethylene,簡稱PE)技術是關鍵。針對以上事故,根據鋼管所處土壤環境,結合鋼管腐蝕的基本原理,本文分析了腐蝕原因并提出解決辦法。

1  鋼管腐蝕機理

1.1 化學腐蝕

化學腐蝕是指金屬表面與非電解質直接發生純化學作用而引起的破壞。也就是說金屬直接和介質接觸引起的金屬離子的溶解過程,在金屬表面均勻發生,腐蝕速度緩慢。鋼鐵在空氣中或土壤里的腐蝕就屬于這種情況,但很少見,幾乎與電化學腐蝕同時發生。

1.2 電化學腐蝕

電化學腐蝕是指金屬表面與離子導電的介質(電解質溶液)發生電化學作用而產生的破壞。也就是金屬和電解質組成原電池所發生的金屬電解過程。任何一處按電化學機理進行的腐蝕反應至少包含一個陽極反應和一個陰極反應,并以流過金屬內部的電子流和介質中的離子流聯系在一起。陽極反應, 是金屬離從金屬轉移到介質中和放出電子的過程,陰極反應則是介質中氧化劑組分吸收來自陽極的電子還原過程。金屬與電解質之間存在一個帶電的界面,與此界面有關的因素都會影響腐蝕過程的進行。其實質是浸在電解質溶液中的金屬表面上形成了以金屬為陽極的腐蝕電池。包括異金屬接觸產生的腐蝕原電池、鋼管本身成分含量復雜產生的原電池、氧濃差產生腐蝕原電池、鹽濃差腐蝕原電池和直流雜散電流腐蝕、交流雜散電流腐蝕。

1.3 細菌腐蝕

細菌對鋼鐵的腐蝕機理較為復雜, 但主要在一些土壤中有以下三種細菌參加腐蝕過程:硫酸鹽還原菌、硫氧化菌、鐵菌種。

2  結合實際分析腐蝕原因和解決辦法

2.1 鋼管鋪設條件及管道所處環

(1) 上世紀九十年代管道施工建設期間,施T部門多,經驗少,工期短,速度快,采用石油瀝青防腐, 由于工程指揮部管理不到位,造成防腐質量極差。

(2) 施工人員管理混亂,有的做好的防腐在下管時被破壞了, 運行的管道產生不均勻沉降,引起焊口開裂。

(3) 管材的用量大而急,供應廠家不同定,使每批的管材材質含量不盡統一。

(4) 各種用電設備接地導線、高壓變電接地、各種避雷接地雜亂分布;三線一地、二線一地的接地未經任何處理直埋地下隨處可見。

(5) 土壤的酸堿度,經有關部門測定那時候的管道Ph值現在均在7.2—9.3之間。

2.2 管道腐蝕原因

從管道腐蝕現象看,大多數是集中穿孔腐蝕,也有一少部分是均勻腐蝕。結合腐蝕機理,不難看出電化學腐蝕是管道腐蝕的主要原因,純化學腐蝕和細菌腐蝕也不同程度地存在。

(1) 直流雜散電流腐蝕是管網腐蝕的主要原因。直流雜散電流腐蝕主要是由于各種車輛產生的靜電,各種用電設備接地導線、高壓變電接地、各種避雷接地、三線一地、二線一地的接地所產生地下電子流通過燃氣管道形成回路系統。通常電子流從土壤進入燃氣管道的地方帶有負電,稱陰極區,若陰極區的電位過負時,管道表面上析出大量的氫,造成防腐絕緣層老化、剝落。當電子流由管道的某一絕緣層損壞處流出時,管道帶有正電,這一區域稱陽極區,處于陽極區的管道,鋼管以鐵離子的形式溶于周圍介質中,形成集中穿孔。如三項四線制接地導線8處,避雷接地導線9處,地下電纜縱橫5根穿過,兩線一地制接地線3處,電流達幾十安培,有關資料表明雷電的瞬間電壓可達3O0— 5O0千伏,電流可達200千安以上,而實踐證明在l0千伏電壓下,350安電流作用1秒鐘后,壁厚6毫米管線將被擊穿,顯然是直流雜散電流的腐蝕。

(2) 交流雜散電流腐蝕是管網腐蝕的又一主要原因。當管道接近或長距離平行于電力線時, 高壓電力線與附近埋地鋼管感應產生二次交流電, 出現很高的感應電壓,管道周圍土壤間產生可達幾伏或幾十伏的電位差。從而形成腐蝕原電池。交流雜散電流的腐蝕比直流雜散電流腐蝕速度快,更易形成小孔腐蝕。

(3) 異金屬接觸產生的腐蝕原電池。鋼管本身成分含量復雜產生的原電池、氧濃差產生腐蝕原電池、鹽濃差腐蝕原電池也不同程度的存在。

(4) 細菌腐蝕的存在可能性很小, 即使存在也和其他腐蝕同時發生。

2.3 解決管道腐蝕問題的辦法

第一種:引進并對比使用新型防腐材料環氧煤瀝青防腐、聚乙烯膠帶防腐,雖然能減少鋼管的腐蝕程度,但未從根本上解決問題;針對管網的電化學腐蝕, 曾經考慮犧牲陽極法或排流法來保護燃氣鋼管。如采用犧牲陽極法,在電阻率特別大的雙陽, 由于犧牲陽極的負電位不能人為地自由調整, 其保護性能不理想, 電位太低,管線得不到保護, 電位太高則管線容易大量析氫。對管線不利。且陽極消耗太快,造價太高:如采用外加電流法, 由于市街管網多呈枝狀, 致使整個管網對地電阻特別低, 恒電位儀輸出過大,無法工作。如加絕緣法蘭,丁程量過大,且又難以確定排流方向。地下地上電力線路電流干擾, 恒電位儀不能正常工作等均被論證不能采用。

第二種:為了徹底消除管網腐蝕所帶來的危害,杜絕燃氣泄漏發生,PE管技術的應用有著無可比擬的優勢,而材料的選取是確定鋪設的管網壽命的關鍵,PE技術能從根本上解決管網腐蝕問題,但是管網唯一存在的一段入戶鋼管的防護是又一個關鍵問題。庭院管線一般要求距建筑物基礎2米內不得有焊口,用無縫鋼管一次性預制煨成,并完全采用環氧煤瀝青防腐,并進行100%的電火花檢測;進戶管線采用室外鋼管進戶,外加聚氨脂保溫層保溫。

3  結論

以PE管取代燃氣鋼管,作為解決埋地鋼管腐蝕的對策,尤其是解決電化學腐蝕,是最佳選擇。從實際效果看,PE技術確實能解決埋地鋼管腐蝕的問題, 只要加強管網的安全巡檢工作,嚴格執行國家的施工及驗收規范,控制工程的質量,嚴格把關PE管的質量,控制關鍵質量點,PE技術是有廣闊的應用前景,不僅市內燃氣管網可以大量使用,相 信隨著PE技術的進步在長輸管線上也可以大有作為。

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