城市燃气管道防腐设计研究.pdf

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 180 城市燃气管道防腐设计研究 张哲源 天津市燃气热力规划设计研究院有限公司，天津 300102 摘要：摘要：随着社会经济的发展，天然气被列为提高人们生活质量的主要能源之一。为了最大限度地利用天然气资源，必须进行天然气管线工程建设，合理布置天然气管线，完善天然气管线网络。本文介绍了天然气管道施工中的几种常见问题。为了提高天然气管线的施工质量，必须使天然气管线施工人员掌握先进的施工工艺，并对施工过程进行规范化。与此同时，施工人员要在天然气管道工程中运用天然气管道的防腐技术，以提高天然气管道的使用寿命，确保天然气管道的使用安全。关键词：关键词：天然气资源；管线工程；施工质量；防腐技术；使用安全 中图分类号：中图分类号：TU996 0 引言 天然气是一种环境友好、无污染的清洁能源，其在居民生活及工业生活中的应用越来越广泛。而对于天然气来说，管道运输是比较普遍的一种运输方式，但是因为输送的介质是易燃易爆的，所以管道运输的安全性一直都是人们比较关注的一个问题，而归根结底就是管道的腐蚀。为此，深入开展天然气长距离输送管道腐蚀控制技术的研发与创新，并制定出有效的防腐蚀措施，对天然气长距离输送管道腐蚀控制技术的发展与应用，具有十分重要的现实意义。1 天然气工程中管道安装的特点 1.1 施工难点 天然气建设项目与一般的建设项目有着根本的不同。施工工艺、技术和地形等都会影响到施工进度。相对来说，它的建设比较困难，并且关系到人们的生活。针对目前国内城市燃气项目的现状，对其施工过程中出现的一些问题进行了归纳。首先，由于城市规模的迅速扩大，人口的增长，使得城市燃气需求急剧上升。为尽量满足住宅用气要求，必须将管线直径适当增大，从而增大了土方开挖的难度；其次，两个区域在地理条件上存在较大差异。在城市规划中，应充分考虑到城市的地理环境，在实施跨区施工时，会对管线铺设产生不利影响。三是以手动方式为主。在管线施工中，施工人员的专业知识与施工技能对管线施工质量有很大影响。然而，由于大量的安装员不具备相应的工作条件，给安装人员带来了很大的困难。1.2 高风险 在现代社会，天然气是最主要的一种能源。它的生产过程中会产生大量的二氧化碳和水，这些都是非常洁净的能源。而在城市中，天然气的质量较高，一般采用管道运输。天然气管线一旦出现泄漏，往往在早期就难以检测出来，从而造成更大的安全事故，这也是天然气管线建设的风险性所在。最近几年，国内的燃气工程在运营中仍然存在着许多问题，其中最重要的原因就是在建设过程中出现了大量的质量隐患，比如燃气管道建设质量不合格、管道连接松动、管道吹扫不充分等，这些都会对燃气工程的运营安全造成严重的影响，从而大大降低了燃气工程的运营效益。1.3 长途性 城市燃气工程常跨区域进行，以满足不同区域居民的燃气需求。在输气工程中，由于输气管线的长度很大，因此必须结合各地区的地质情况及输气管线的布置情况，做好相应的规划。因此，既要突破长度限制，确保长输管线的建设质量，又要提高天然气的利用率，增加长输管线的运力，有效解决供气短缺的问题。中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 181 2 城市燃气管道防腐设计的重要性 正确地进行天然气管道的防腐设计，可以有效地防止天然气管道的腐蚀，从而保证人们的生命财产安全。燃气管道腐蚀设计可以让燃气企业在对管道进行维护时有据可依，从而提高管道检测工作的有效性，并及时对出现的燃气管道腐蚀情况进行修复，避免更大的灾害，有效保障人身和财产安全。天然气的泄露对周围的环境造成了很大的污染，特别是在遇到火源时，一旦发生火灾和爆炸，必然对周围的空气造成污染。相对于长距离输气管线而言，城市燃气管线的腐蚀模式有其自身的特点，因此，需要对城市燃气管线进行科学取样，并结合城市燃气管线的特点，建立一套科学、准确的城市燃气管线腐蚀模式。其次，针对城市天然气管线，通过多点取样，保证其科学性和完整性，借鉴国际上的先进安全评价经验，建立相应的检测设计准则，从而建立符合我国国情的天然气管线防腐设计方法。此外，城市燃气管道大部分都处于土壤中，这种环境很容易发生腐蚀，从而影响到防腐层的保护作用，加快防腐层的老化速度，缩短管道的腐蚀周期。在对燃气管道的腐蚀周期进行评估时，除了要考虑燃气管道外，还要注意环境因素对管道腐蚀的影响，尤其是城市燃气管道，在防腐层上有很多缺陷，阴极保护上有很大的异常，环境腐蚀非常显著。3 燃气管道发生腐蚀的主要原因 3.1 防腐技术不到位 由于防腐技术的落后，导致了燃气管道的腐蚀，现在采用的燃气管道都是预制 PE 防腐层，它可以起到对燃气管道的保护作用，降低在运输过程中以及外部环境中对燃气管道的腐蚀。如果保护层在运输和储存的过程中被破坏，或者防腐层与管道之间出现了缝隙，就会使燃气管道直接暴露在空气中，使管道处于潮湿的环境中，久而久之，就会导致严重的管道腐蚀问题。3.2 内部腐蚀 内壁腐蚀是指在气体输送时，气体中会有一定数量的水分，促使气体在内壁表面生成亲水性薄膜，进而产生电化学腐蚀；天然气中的硫化氢、氧气和二氧化碳等化学成分对管线的内壁有很强的腐蚀性。与管道内的金属材料直接接触，就会发生化学反应，生成化学原液，对管道内壁造成持续的腐蚀；而且，天然气中还蕴含着一种化学成分，可以腐蚀金属，加速这种化学成分的腐蚀。3.3 管道材料原因 管道的材质直接决定了管道的品质和性能，所以，在引起天然气管道腐蚀的因素中，管道材质必然起到了重要的作用。一般来说，城市燃气管道的主体结构都是钢材，因为钢材的耐腐蚀性能比其他材料要好，所以得到了广泛的应用。钢制是可以抵御大多数腐蚀侵袭的，而铁质材料却很难做到这一点。现在，许多燃气管道铺设企业在进行施工时，为了节约成本，就会使用铁质材料来替代钢制材料，这就造成了管道质量的降低，更容易造成城市燃气管道的腐蚀。3.4 外界环境因素 在铺设城市燃气管道时，一般情况下都会选择将其深埋在地下，当然，也有一些燃气管道会以架空的方式进行布置，但不管是哪一种铺设方式，燃气管道的表面都会被周围的环境所影响，因此会出现或多或少的腐蚀，在某种程度上对管道的性能和质量产生了影响，这种影响主要表现在以下三个方面。第一，天然气管道的建设周期很长，需要使用到的技术也很复杂，所以在建设之前，我们需要做很多的准备工作，比如对周围的环境进行调查，购买材料和设备，这些都是非常重要的，一旦出现问题，就会增加天然气管道被腐蚀的危险。第二，在南方，多雨的天气里，燃气管道在长时间的接触下，会被雨水中的酸液慢慢的腐蚀，从而导致燃气管道表面出现裂纹。如果是深埋在地下的燃气管道，地下土壤中通常含有多种元素和物质，其中含有具有腐蚀性的物质，如果燃气管道外表长时间与这些物质接触，就会逐渐受到腐蚀，从而导致管道质量的降低。第三，高温对天然气管道也有一定的影响，高温时，这种影响很大，对天然气管道的影响很大，在高温时，这种影响会更大。因此，设计人员要对管道内部和外部的温度进行合理的控制，从而可以延缓管道的腐蚀速度。中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 182 4 对燃气管道安装技术的相关分析 4.1 燃气管道的安装穿越技术 在进行天然气管线铺设时，经常要跨越公路、河道等。为了不对居民的日常生活造成干扰，同时也为了提高安装效率，施工单位必须在安装施工情况和需求等基础上，将天然气管道安装穿越技术与施工活动结合起来。其中，定向钻井、顶管法等施工工艺是天然气管线施工穿越工艺。其中，定向钻技术具有以下优点：可避免开挖沟渠，便于操作，可减少对居民生活以及城市交通运行的影响，保证施工效率，节约施工成本。因此，在工程建设中应着重对其进行研究。4.2 燃气引入管技术 燃气引入管技术，就是将燃气管道设置在建筑物的外墙上，使室内外的燃气管道相互连通。地面采用这种方法的优点是：可以提高安装和施工的效率，减少安装和施工的难度；地面引入方式的不利之处是，由于没有对位于建筑物外部的燃气管线进行防护，极易造成燃气管线损坏，从而影响燃气管线的安全运行。地下引气方法是指将室内外气体管线在地下埋置管道，实现室内和室外气体管线的联接。在将埋地燃气管道导入室内时，应在地下距离地面 0.5 m 处设置清洁口，以保证燃气能源的利用。同时，还应对气体管道外壁进行防护，以提高气体管道使用的安全性。5 燃气管道防腐技术 5.1 防腐蚀涂层保护技术 深部油气输送管线因其特殊的地质环境，极易遭受腐蚀。对施工企业而言，必须做好天然气管道的防腐蚀工作。在天然气管道中采用防腐蚀涂料防护技术，可使天然气管道与地下介质隔绝。有机、无机两类防腐蚀涂层是一类重要的防腐蚀涂层。有机防腐蚀涂料是指将有机材料涂敷到天然气管道表面，从而实现对天然气的防腐蚀。在有机防腐蚀漆中，以沥青、环氧为主要成分的涂层是最基本的。该涂层用于天然气管道的防腐，能有效地改善天然气管道的耐酸、耐腐蚀性能，并能有效地预防天然气管道在复杂的地下环境中的腐蚀。5.2 阴极保护技术 阴极保护是一种利用物理化学方法，对输油管线进行防腐蚀的方法。在使用阴极保护的情况下，要采取两种方法来防止腐蚀，一种是增加电流，另一种是牺牲阳极。增加了阴极保护装置。通过在地下天然气管线外部加装电源，通过改变其周边环境的电势，将辅助天然气管线置于阴极区，来解决天然气管线的腐蚀问题。牺牲阳极阴极防护装置用合金或金属作牺牲阳极，用来保护天然气管线。5.3 钢塑复合管防腐技术 随着时间的推移，管道的防腐蚀技术也在不断地进步。利用先进的防腐蚀技术，可以改善天然气管道的腐蚀性能。钢塑管是在新的生产工艺条件下生产出来的一种管材。钢塑复合管的内衬使用了热塑性塑料管材，具有较好的抗腐蚀性能。所以，在天然气输送管道工程中，可以采用钢塑管来改善其耐腐蚀性能。5.4 引进绝缘材料 在天然气管道施工中使用隔热材料，可以彻底保证管道输送的安全性，也是当前最先进的防腐蚀方法。绝缘是指管道外面包裹绝缘外壳，将含有电解质的土壤隔离开来，在一定程度上减少管道电流腐蚀，起到最佳的预防作用。绝缘材料防腐的主要内容为：具有较强的防腐能力，能达到绝缘的基本要求，并具有一定的防水性和稳定性，这也是绝缘材料应用的基本要求。保温材料成本低，安装方便，非常符合当今的施工工艺，二者可以进行合理的搭配，实现燃气管道的施工。可以在每一个区域的地下，都设置一些补给点，这样一旦出现了腐蚀，我们就可以第一时间解决。综上所述，目前绝缘材料的应用非常广泛，基本符合防腐的要求和条件，该措施能够有效地解决燃气管道防腐的问题。5.5 进行安装检测和定期检测 为了降低管线在使用过程中内外防腐涂层的破坏，应在管线刚开始使用时对管线进行监测，在管线在使用后 3 年内对管线进行监测。在进行现场监测时，可以利用电火花检测器进行检测，其检出率、灵敏度都很高，已经成为石油化工中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 183 企业的专用检测仪器。在运营状态下，又称非开挖状态检查。目前，对埋地钢管防腐性能进行检测的方法有很多，其中交流（直流）电压梯度法、交流衰减法、小间隙电压法是最常用的检测与评估手段。5.6 燃气管道防腐注意事项 一是选用高品质的材质，以确保管材的使用性能。在选用管材时，要注意管材的强度、韧性和可焊接性。同时，抗腐蚀材料还必须具备：（1）具有较好的透水、透气性能；（2）电绝缘性好；（3）粘合力强；（4）土压力高；（5）对土壤有较好的耐蚀性；另外，在选材上也要结合具体的工程条件，保证选材的适应性。而对于输油管线的防腐蚀，则应从改善现有的问题入手，增加研究资金的投入，增加研究工作的努力，并根据国家的具体情况，采取相应的防腐蚀技术。负责产品的质量管理，改善产品的各项性能。另外，在日常的管理工作中，要做好管线的定期检测与维修工作，以提高管线的使用寿命。6 结束语 总而言之，施工单位要做好燃气管道的安装，并做好燃气管道的防腐处理，从而提升燃气管道工程的建设水平。随着科学技术的不断进步，施工单位有必要将新型的燃气管道安装技术和燃气管道防腐处理技术，纳入到燃气管道工程施工体系中，为顺利、高效地推进施工活动奠定了坚实的基础。参考文献 1邢红鹏.基于城市燃气管道防腐设计的研究J.化工管理,2014(8):2.2甘丽英.基于城市燃气管道防腐设计的研究J.建筑工程技术与设计,2018,(020):3985.3张艳萍,杨燕.城市燃气管道防腐设计的研究J.建筑工程技术与设计,2017,(022):1851-1851.4林宏杰.基于城市燃气管道防腐设计的研究J.城市建设理论研究(电子版),2014,(022):660-660.5廖志,许婕.城市燃气管道设计及防腐问题处理研究 J.中 文 科 技 期 刊 数 据 库(文 摘 版)工 程 技术,2021(1):2.6梁菀笛.城市燃气管道设计及防腐问题处理研究J.幸福生活指南,2020.