楊青林
(中國化學(xué)工程第三建設(shè)有限公司,安徽淮南 232038)
淺論燃?xì)夤艿赖姆栏?/p>
楊青林
(中國化學(xué)工程第三建設(shè)有限公司,安徽淮南 232038)
本文主要介紹了城市中燃?xì)夤艿赖姆栏胧?從國內(nèi)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求來剖析燃?xì)夤艿婪栏幕炯夹g(shù)水平,并進(jìn)行了各種防腐措施的分析比較,以及從燃?xì)夤艿婪栏矫鎭硌芯咳細(xì)夤芡飧g的直接評價(jià)方法,確定燃?xì)夤艿婪栏幕舅悸泛椭饕蛩?提供保護(hù)的雙重屏障,最終可以增強(qiáng)管道的防腐效果。
燃?xì)夤艿?碳鋼管除銹 防腐 腐蝕評價(jià)
根據(jù)行業(yè)內(nèi)對燃?xì)夤艿赖臄?shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì),埋地鋼管泄漏原因因腐蝕占有70%,外界挖傷占24%,PE管道泄漏占4%,其他原因占2%。埋地燃?xì)怃摴芨g原因很多,大多是和土壤或水保持長期接觸產(chǎn)生了化學(xué)腐蝕,這對管網(wǎng)的安全運(yùn)行和使用壽命造成威脅。因此,必須對埋地燃?xì)怃摴懿扇”匾姆栏刂萍夹g(shù)措施來確保管網(wǎng)的安全運(yùn)行以及延長鋼管的使用壽命。
在城市燃?xì)夤艿谰W(wǎng)中,燃?xì)夤艿劳ǔ6际堑叵路笤O(shè)的,這樣金屬管道包碳鋼管道就容易被嚴(yán)重腐蝕。和長輸管道比較起來,城市的燃?xì)夤艿来蠖嗍黔h(huán)形、枝形的密布式分布,管道變徑情況普遍。而隨著城市建設(shè)的不斷拓展,管道的質(zhì)量也有較多缺陷。由于環(huán)境十分復(fù)雜甚至?xí)蛔?,城市?nèi)的電流干擾十分嚴(yán)重,這些因素都要求必須做好鋼管的防腐工作。
埋地金屬管道有兩種腐蝕形式:均勻腐蝕和局部腐蝕,其中以局部腐蝕為主,危害性也最大。在土壤中,鋼管主要經(jīng)過的是電化學(xué)溶解的腐蝕過程,形成腐蝕電池因而導(dǎo)致管道銹蝕穿孔。
鋼管的腐蝕形態(tài)還可按腐蝕電池陽極區(qū)與陰極區(qū)間距的大小,來分成宏電池腐蝕與微電池腐蝕這兩類。微電池腐蝕:指由距離為幾毫米至幾微米的陰極與陽極合起來組成的微電池發(fā)生作用而導(dǎo)致的管道腐蝕。由于外形特征很均勻,所以又稱之均勻腐蝕。因?yàn)槲㈥枠O和微陰極的距離相當(dāng)近,所以微電池腐蝕的速度只受微陽極和微陰極的電極過程影響,而不是依賴于土壤電阻率,也因此微電池腐蝕對埋地鋼管的造成的危害比較小。宏電池腐蝕:指由距離為幾厘米至幾米的陰極區(qū)與陽極區(qū)合起來組成的一種宏電池作用而導(dǎo)致的管道腐蝕。這種腐蝕也稱作局部腐蝕,因?yàn)殛枠O區(qū)和陰極區(qū)距離比較遠(yuǎn),在腐蝕電池回路總電阻中,土壤介質(zhì)電阻占有較大的比例,所以宏電池腐蝕的速度不僅受陽極與陰極的電極過程影響,還受土壤電阻率影響。土壤電阻率越大,越能降低宏電池腐蝕的速度,埋地鋼管表層出現(xiàn)的斑塊狀或孔狀的腐蝕就是宏電池腐蝕造成的,因此這種腐蝕的危害非常大。
綜上所述,埋地鋼管在土壤中主要受到電化學(xué)腐蝕的作用,這種腐蝕可被分為陰極過程、陽極過程、電流流動這三個過程,彼此獨(dú)立卻又相互關(guān)聯(lián),如果其中一個過程受阻則另兩個過程也會受阻,于是電池腐蝕過程會減慢或者停止,這樣就為我們對管道的防腐對策提供了基本依據(jù)。
埋地鋼管的防腐方法主要針對其電化學(xué)腐蝕的三個過程,從阻礙和抑制其中的某一個過程著手。比如可以采取在管道的外壁增加防腐涂層來增大回路電阻,從而減少腐蝕電流;另外,還可從外部增加直流電,對土壤可以形成負(fù)電位、陰極的保護(hù),從而消除陰陽極的電位差,從源頭上避免陰陽極過程的進(jìn)行。還有陰極保護(hù)法,防腐涂層法治表等,但是如果防腐涂層損壞了,鐵露出的部分則會加快局部腐蝕速度。因此,采用防腐涂層保護(hù)結(jié)合陰極保護(hù)才是雙重兼顧的好方法,并且經(jīng)濟(jì)有效。
城市燃?xì)庀到y(tǒng)因?yàn)榈叵鹿芫W(wǎng)十分密集,陰極保護(hù)的外加電源會產(chǎn)生對其它管道的干擾,如果采用一種負(fù)電位的金屬材料來和鋼管相連,也就是犧牲陽極保護(hù)法,那么便不會出現(xiàn)這種情況。所以,城市燃?xì)獾妮敋夤芸梢圆扇》栏繉雍蜖奚枠O二者兼并的防腐保護(hù)方式。對其他壓力比較低的非主干管道,通常會直接采用防腐涂層法,防腐措施就足夠了。
犧牲陽極保護(hù)法中通常會采用鎂合金作為犧牲陽極來保護(hù)埋地管道。而在輸出電流的過程中,管道會遭到嚴(yán)重的破壞,這樣的設(shè)計(jì)最好是什么使用年限和管道的使用年限必須匹配,不會浪費(fèi)也不會增加多余的維修費(fèi)。但必須注意一點(diǎn),如果土壤電阻率過高,并且被保護(hù)管道橫穿過水域的話,不適合采取犧牲陽極保護(hù)的方法。
采取不同的防腐方法就會導(dǎo)致不同的防腐質(zhì)量和防腐費(fèi)用,。所以必須根據(jù)被保護(hù)的鋼管的不同用途、不同壓力以及其處于的環(huán)境還有輸送的燃?xì)鈦砣娴亍⒕C合地考慮防腐方法和防腐費(fèi)用。燃?xì)夤艿赖姆栏诮?jīng)濟(jì)合理性方面必須注意到兩個重要部分:一,燃?xì)夤芫W(wǎng)在創(chuàng)建時(shí)候時(shí)的一次性防腐投資;二,燃?xì)夤芫W(wǎng)在投入運(yùn)行后產(chǎn)生的自身維護(hù)費(fèi)用。因?yàn)槌鞘腥細(xì)夤芫W(wǎng)在繁華的市中心地區(qū),投入運(yùn)營后會產(chǎn)生較高的維護(hù)費(fèi)用,并且很難檢修。所以說,應(yīng)該恰當(dāng)?shù)脑黾右淮涡酝顿Y,目的就是可以減少投運(yùn)之后,對于埋地管道的日常維修工作量和費(fèi)用。
我國對燃?xì)夤艿烙兄鞔_的相關(guān)規(guī)定,《城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦劁撝乒艿栏g控制技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定:城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦劁撝乒艿辣仨氝M(jìn)行防腐層外部保護(hù),新建的高壓、次高壓的公稱直徑必須大于等于100mm中壓管道、200mm的低壓管道必須采用防腐層輔以陰極保護(hù)腐蝕控制系統(tǒng)。管道在運(yùn)行的期間不能中斷保護(hù)措施,新建管道的陰極保護(hù)設(shè)計(jì)和施工必須和管道的設(shè)計(jì)、施工保持同時(shí)進(jìn)行并且同時(shí)投入使用。
從以上要求看,對燃?xì)夤艿赖母g性保護(hù)是一種強(qiáng)制手段,因?yàn)橹俺鞘腥細(xì)夤艿腊踩芾碓诒粍拥氖潞蟛挪扇〈胧?,不僅會因故造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失,嚴(yán)重時(shí)還有人員傷亡,并且花費(fèi)了巨額的搶險(xiǎn)修復(fù)的費(fèi)用,最重要的是,燃?xì)馐鹿试谏鐣袝斐蓸O大的不良影響。本文所研究的城市埋地碳鋼燃?xì)夤艿赖耐飧g直接評價(jià)(External Corrosion Direct Assessment,ECDA)就是變事后響應(yīng)為事前預(yù)防檢測,變被動為主動的一種方式,讓管道可以始終處在一個受控的狀態(tài)內(nèi)。能夠依據(jù)外腐蝕檢測的結(jié)果來進(jìn)行有計(jì)劃、有針對性地采取維護(hù)措施,避免事故發(fā)生或者管道失效的情況,把維修費(fèi)用投入到最需要用的地方,避免管道的過度維修或欠維修,能最大限度地節(jié)約成本,并且保持管道運(yùn)行可靠性高,使管道能夠處于一個良好的運(yùn)行狀態(tài),也能盡可能地延長管道的使用壽命期。具體的意義如下:
(1)能夠提高系統(tǒng)的安全性、可靠性以及完整性,最大限度減少突發(fā)性狀況和事故的發(fā)生,保證人身和財(cái)產(chǎn)安全,減少對環(huán)境造成的極大污染。經(jīng)過對城市埋地碳鋼燃?xì)夤艿赖臋z測以及外腐蝕的直接評價(jià),能找出管道的防腐層弱點(diǎn)與其他的薄弱部分,還可以及時(shí)采取一定的防范措施,盡可能地降低事故的發(fā)生概率,對燃?xì)馐鹿实耐话l(fā)也提供了有效的預(yù)測作用。通過對管道的外腐蝕直接評價(jià),可以保證系統(tǒng)在長期內(nèi)處在一個安全、高效的運(yùn)行狀態(tài),有效提高設(shè)施的使用效率,最大限度減少因燃?xì)馐鹿释话l(fā)造成的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失以及環(huán)境污染問題。
(2)降低管道風(fēng)險(xiǎn),這里有一個優(yōu)化風(fēng)險(xiǎn) - 成本關(guān)系。降低燃?xì)庀到y(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)是以增加投入成本為代價(jià)的,但是從另一個角度來看,對于成本投入的增長水平和風(fēng)險(xiǎn)的降低程度二者并不是一個正比的關(guān)系。因此要正確看待風(fēng)險(xiǎn)成本關(guān)系,掌握好二者之間的界限。
(3)必須從提高管理者的決策水平入手。因?yàn)槌鞘腥細(xì)夤?yīng)系統(tǒng)的特點(diǎn)就是點(diǎn)多、線長、面廣并且很多部分都埋在地下,非常容易受到來自各種內(nèi)外因素的影響,難于日常檢修檢測。然而對燃?xì)庀到y(tǒng)的管理者來說,問題的最大難點(diǎn)不是在事故發(fā)生后應(yīng)采取什么樣的措施,而是根本無法預(yù)知下一個事故會在何時(shí)、何地發(fā)生,以及發(fā)生的事故會產(chǎn)生何種嚴(yán)重后果。所以,燃?xì)夤艿劳飧g直接評價(jià)方法可以經(jīng)過外防腐層的檢測來向管道的管理者展現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),利于人們明確應(yīng)該對哪些管道采取何種的維護(hù)以及何時(shí)更換措施。
碳鋼管在城市燃?xì)忸I(lǐng)域發(fā)揮了不可替代的重要作用,但是,在燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)、施工與維護(hù)管理等方面的還存在有一些問題,造成了燃?xì)夤艿垒^短的壽命,容易發(fā)生漏氣或者爆管的事故,嚴(yán)重?fù)p害國家物資,影響社會穩(wěn)定以及城市的正常建設(shè)與市民日常生活。因此對待燃?xì)夤艿赖姆栏ぷ鲬?yīng)該相當(dāng)重視,除了謹(jǐn)慎合理的設(shè)計(jì)、文明的施工、細(xì)心的維護(hù)以及規(guī)范的管理之外,對燃?xì)夤艿赖母g情況應(yīng)做到事先預(yù)防檢測,讓管道始終在安全控制狀態(tài)內(nèi),并且根據(jù)外腐蝕檢測結(jié)果進(jìn)行有計(jì)劃、有針對性的維護(hù),避免造成管道失效或事故發(fā)生,多投入維修費(fèi),保證管道的運(yùn)行保持高度可靠,最終能使管道處于良好的運(yùn)行狀態(tài)并延長使用壽命。
[1]吳創(chuàng)明.天然氣球罐與管道選材的探討[J].煤氣與熱力,2004,24(9).
[2]CJJ 95—2003城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦劁撝乒艿栏g控制技術(shù)規(guī)程.
[3]田再強(qiáng),袁秀鵬,王芷芳.土壤對埋地鋼管腐蝕的勘測與分析[J].煤氣與熱力,2004,24(4).
[4]楊雯,楊印臣.城市燃?xì)怃摴芊栏瘜拥倪x擇及設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].城市燃?xì)?2010(7).
[5]肖平華.城市燃?xì)夤艿婪栏O(shè)計(jì)探討[J].煤氣與熱力,2001,21(2).
[6]段常貴.燃?xì)廨斉?版[M].中國建筑工業(yè)出版社,2001.