董　忠

HR公司埋地燃?xì)夤艿婪栏刂萍皩?shí)踐

董忠

（合肥燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司，安徽 合肥 230000）

文章結(jié)合城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿腊l(fā)展情況，總結(jié)了不同氣源的防腐情況，全面分析了鋼制燃?xì)夤艿婪栏嬖诘膯栴}，結(jié)合目前城燃行業(yè)常見的防腐控制方法以及注意事項(xiàng)，總結(jié)了各種防腐技術(shù)存在的問題，針對存在的問題提出了相應(yīng)的建議，為城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿婪栏峁┝诵滤悸贰?/p>

3PE加強(qiáng)級（工廠化）防腐；黏彈體防腐；燃?xì)夤艿?；異形件；?yīng)用

引言

據(jù)統(tǒng)計(jì)全世界每年因金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約7000億～10000億美元[1]。據(jù)相關(guān)研究統(tǒng)計(jì)，我國每年因腐蝕造成的損失，按照占當(dāng)年GDP的3%計(jì)算[2]，是各種自然災(zāi)害所造成損失總和的數(shù)倍，腐蝕問題已經(jīng)成為影響國民經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。

因?yàn)槿細(xì)饨橘|(zhì)易燃易爆的特性，相對于其他行業(yè)，管道腐蝕對于燃?xì)庑袠I(yè)的影響更大，一直是城市燃?xì)庑袠I(yè)關(guān)注的重心之一。

1 燃?xì)庑袠I(yè)管道腐蝕機(jī)理及控制措施

1.1 燃?xì)夤艿赖母g情況

燃?xì)夤艿栏g按性質(zhì)可分為物理腐蝕、化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，其中物理腐蝕和化學(xué)腐蝕較為均勻，整體可控，風(fēng)險(xiǎn)性較小，而電化學(xué)腐蝕是由金屬和電解質(zhì)組成的原電池氧化還原反應(yīng)，其由于腐蝕不均勻和偶然性，經(jīng)常表現(xiàn)為局部腐蝕甚至出現(xiàn)穿孔，是燃?xì)庑袠I(yè)風(fēng)險(xiǎn)最大的腐蝕種類，當(dāng)周邊土壤存在較多的雜散電流時(shí)情況尤其惡劣[3-6]。

按腐蝕的部位不同可分為內(nèi)表面腐蝕和外表面腐蝕。對于燃?xì)庑袠I(yè)來說，尤其是城鎮(zhèn)燃?xì)?，由于燃?xì)饨橘|(zhì)一般較為干凈、單一，內(nèi)壁防腐的程度和危害均較少，絕大多數(shù)的防腐一般發(fā)生在外壁，這也決定了城燃行業(yè)腐蝕控制的重心是以外表面防腐為主。

1.2 常用的防腐蝕控制手段

目前燃?xì)庑袠I(yè)常用的主要防腐控制手段如下。

耐腐蝕的管材：采用塑料管或其他的非金屬管材，對于城燃行業(yè)而言主要就是在中低壓管道上采用PE管。

絕緣防腐層：采用特殊的物質(zhì)，增加管道與土壤或管道與輸送介質(zhì)間的電阻，從而實(shí)現(xiàn)管道外壁與外界環(huán)境的隔離，達(dá)到避免管道受到腐蝕的效果。防腐層一般要求與鋼管的粘結(jié)性較好，可保持連續(xù)完整且電絕緣性能好，對極端電壓有足夠的耐壓強(qiáng)度和足夠的電阻率，有良好的防水性和化學(xué)穩(wěn)定性。

電化學(xué)保護(hù)法：通過外加電流使金屬制品的電位發(fā)生變化，從而減緩或抑制金屬制品的腐蝕。又可細(xì)分為犧牲陽極保護(hù)法和外加電流法，是城燃行業(yè)重要的輔助防腐手段，尤其是當(dāng)面臨雜散電流影響時(shí)，正確使用該方法非常關(guān)鍵。

對城燃行業(yè)來說，各類防腐蝕工藝中，最直接也是最主要的防腐蝕手段依然是管材及外防腐層本身的腐蝕控制，正確涂敷的防腐蝕層應(yīng)該為埋地構(gòu)件提供99%的保護(hù)需求，而余下的1%由陰極保護(hù)提供。本文著重就管材及外防腐層本身的腐蝕控制進(jìn)行簡單分析。

2 HR公司埋地管道的選用

2.1 城燃行業(yè)管材的簡介

城市燃?xì)庑袠I(yè)目前在運(yùn)行的燃?xì)夤艿乐饕獮殍T鐵管道、鋼質(zhì)管道及聚乙烯管道。從行業(yè)的發(fā)展來看，鑄鐵管道由于存在接口密封性差、延展性差、抗載荷能力差、適應(yīng)性差等弊病，因此在提升本質(zhì)安全要求的推動下，灰口鑄鐵管被迅速淘汰，球墨鑄鐵管也沒有在燃?xì)廨斔椭型茝V開來，鑄鐵管在燃?xì)庑袠I(yè)成為被實(shí)際淘汰的狀態(tài)，更安全可靠的鋼管和PE管逐漸成為主流。

PE管因?yàn)槟透g、柔性好的特點(diǎn)，在城市中低壓管道上被大面積推廣使用。但PE管也有一定的缺陷：自身承壓能力差，部分PE管件、閥門質(zhì)量不過硬，對溫度的敏感性大，大口徑時(shí)管材過高，質(zhì)量控制手段較少等，造成PE管的使用也受到很大的局限。鋼管各項(xiàng)性能指標(biāo)的優(yōu)勢使其成為燃?xì)庑袠I(yè)最可靠的管材之一。但鋼管的主要問題就是耐腐蝕性能差，對防腐的要求較高，防腐成為至關(guān)重要的問題。

2.2 HR公司埋地管材的選用

自西氣東輸工程以來，HF市開始大量按輸送天然氣建設(shè)城市燃?xì)夤艿?，通過調(diào)研考察、技術(shù)比選，HR公司選用了DN200以上口徑中低壓管道采用鋼管，防腐采用3PE加強(qiáng)級（工廠化）防腐；DN200以下中壓、或熱力管道附近低壓采用鋼管，防腐采用人工聚乙烯防腐膠粘帶加強(qiáng)級防腐；各類鋼質(zhì)閥門等采用四油三布加強(qiáng)級防腐；DN200以下一般區(qū)域低壓管道采用PE管的方式。這些做法取得了較好的安全、經(jīng)濟(jì)效益，極大地降低HF市的管道泄漏率，保障了HF市的天然氣安全供應(yīng)。

2006年前后，隨著PE管技術(shù)的成熟和推廣，HR公司逐步加大PE管的應(yīng)用，逐步在中壓、DN300、DN400以下口徑全面推廣PE管。但由于應(yīng)用場景（管廊、埋深不足、溫度較高場合）、材料工藝、經(jīng)濟(jì)性、安全性（應(yīng)用溫度、壓力受限）等問題，PE管無法取代鋼管，尤其是較大口徑、較大壓力、溫度較高、埋深較淺場合的埋地鋼管。

3 工廠化3PE防腐的推廣應(yīng)用

從防腐工藝的角度，聚乙烯防腐膠粘帶加強(qiáng)級防腐和3PE加強(qiáng)級（工廠化）防腐均能對鋼質(zhì)管道起到良好的保護(hù)作用，其優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。

表1 兩種防腐方式性能表

聚乙烯膠粘帶防腐因?yàn)橐巴庾鳂I(yè)環(huán)境惡劣，造成施工質(zhì)量較難控制。另一方面城燃企業(yè)近幾十年的高速發(fā)展對于施工人員、組織的需求極大，由于施工班組到施工人員的素質(zhì)參差不齊，因此很難做到各施工單位間的標(biāo)準(zhǔn)化和一致化水平，過程監(jiān)管尤其是高勞動力水平的質(zhì)量管控難度極大。這些都導(dǎo)致了大規(guī)模人工防腐的方式質(zhì)量不穩(wěn)定，漏氣情況較多。早期由于工程成本費(fèi)用較低，該方式在城燃企業(yè)被廣泛使用，但從HR公司運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)來說大規(guī)模人工聚乙烯膠粘帶防腐質(zhì)量管理難度較大，不宜大規(guī)模使用。

以HF市A小區(qū)為例：該小區(qū)燃?xì)夤芫W(wǎng)建設(shè)于2007年，小區(qū)低壓管線全長約5200 m，由于小區(qū)伴行建設(shè)有供熱管道，主管道為DN200鋼管采用3PE工廠化防腐，其余支管為DN50至DN90的聚乙烯膠粘帶防腐。運(yùn)行多年后風(fēng)險(xiǎn)較大，僅2017—2019年間該小區(qū)就發(fā)生了7次漏氣搶修作業(yè)。

HR公司為解決聚乙烯膠粘帶防腐的現(xiàn)場施工質(zhì)量難以控制的問題，先后通過加強(qiáng)施工過程管控、集中在車間開展防腐等方式，但收效并不明顯。

與人工防腐質(zhì)量不穩(wěn)定相對應(yīng)的是3PE加強(qiáng)級（工廠化）防腐由于底層為環(huán)氧粉末涂料的優(yōu)異性能，利用工廠化燒結(jié)工藝在鋼管外表面形成一層結(jié)合力強(qiáng)、防腐性能優(yōu)異的環(huán)氧層，有效隔絕水氣環(huán)境，是目前燃?xì)庑袠I(yè)最優(yōu)異的防腐材料之一，其早期由于國產(chǎn)化程度不高、產(chǎn)能不夠、造價(jià)較高推廣速度較慢。但隨著我國自西氣東輸一期工程開始吸收引進(jìn)3PE防腐工藝以來，其發(fā)展迅速，經(jīng)過多年的國產(chǎn)化應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)，工藝逐漸成熟、產(chǎn)能大幅增加，已能支持國內(nèi)各類鋼質(zhì)管道上的大規(guī)模應(yīng)用需要。

自2014年開始HR公司在DN200以下埋地鋼管推廣3PE加強(qiáng)級（工廠化）防腐，雖然初始工程造價(jià)有了一定的提高，但對于管道本質(zhì)安全管控有了較大的提升。2014～2021年以來，隨著推廣規(guī)模的增加，DN200以下3PE加強(qiáng)級（工廠化）防腐單位采購成本及造價(jià)迅速下降，同期人工成本的迅速增加，至2021年DN200以下口徑3PE防腐單位綜合造價(jià)已經(jīng)較聚乙烯膠粘帶防腐低10%，3PE工廠化加強(qiáng)級防腐各項(xiàng)指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)性均有了較大的優(yōu)勢。

針對聚乙烯膠粘帶漏氣風(fēng)險(xiǎn)較大的管道，HR公司逐步開展改造改建，上文提到的A小區(qū)，也在2020—2021年間逐步將聚乙烯膠粘帶人工防腐鋼管改造成為PE管或3PE加強(qiáng)級（工廠化）防腐鋼管，自改造完成以來一切運(yùn)行良好，未發(fā)生泄漏。

4 異形件的粘彈體防腐的應(yīng)用

隨著近年來HR公司大規(guī)模普及PE管、3PE加強(qiáng)級（工廠化）防腐鋼管，過去大規(guī)模人工防腐的弊端得到了根本性的改變。

但3PE加強(qiáng)級（工廠化）防腐鋼管也存在著一定的短板，人工補(bǔ)口不方便，對于異型件的防腐捉襟見肘。對于埋地放散管、法蘭等異型件，往往利用四油三布等石油煤瀝青、環(huán)氧煤瀝青防腐的方式對異型件進(jìn)行修補(bǔ)。但這些方式不能完美地解決防腐的實(shí)際問題，傳統(tǒng)的“四油三布”防腐方式工序較多，對現(xiàn)場操作工人要求較高，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，操作不當(dāng)時(shí)容易降低防腐功效，甚至加速腐蝕。

表2 HR公司近3年部分區(qū)域的埋地管道因腐蝕而產(chǎn)生的維修情況表

根據(jù)HR公司近年來鋼質(zhì)管網(wǎng)腐蝕情況的分析，目前HR公司埋地鋼管的腐蝕漏氣情況主要有埋地人工防腐鋼管防腐層腐蝕泄漏、埋地異形件腐蝕、法蘭密封泄漏等，認(rèn)為隨著人工防腐聚乙烯膠粘帶防腐工藝的退出，鋼管的本質(zhì)安全性有了較大的提高。埋地人工防腐鋼管的泄漏逐漸下降，放散閥、放散管等異型件的腐蝕問題逐漸增加，成為管控重點(diǎn)。

為切實(shí)解決異形件防腐的問題，HR公司技術(shù)人員通過對各類防腐技術(shù)（重點(diǎn)是輸氣領(lǐng)域）的研究，認(rèn)為黏彈體在施工的防腐性能、實(shí)施便利、方便管控方面均有一定的優(yōu)勢，目前國產(chǎn)黏彈體的發(fā)展進(jìn)度也較快，可實(shí)施性好。

黏彈體防腐材料是一種一般不會老化、固化的粘性聚合物，具有獨(dú)特的冷流特性，在防腐劑修復(fù)的過程中可以達(dá)到自修復(fù)功能，已達(dá)到完全保護(hù)的效果。黏彈體防腐材料無需涂刷底漆，無脫落、無開裂、無硬化，具有優(yōu)異的粘接密封性和良好的耐化學(xué)性，并且無陰極剝離現(xiàn)象。徹底杜絕水分侵入及微生物腐蝕，使其具有獨(dú)特的長效性。針對管線本體、管線補(bǔ)口、防腐層損傷修復(fù)、異型設(shè)備（彎頭、三通、法蘭、閥門等）防腐等的適應(yīng)性良好。油氣輸送領(lǐng)域已經(jīng)大面積開展此類材料的使用，但作為城鎮(zhèn)燃?xì)庀到y(tǒng)使用仍然較少。

HR公司通過分析后決定在城市燃?xì)夤艿喇愋渭腽楏w進(jìn)行防腐的研究和應(yīng)用，提升管網(wǎng)的防腐質(zhì)量和效果。

通過對黏彈體的技術(shù)特性及市場上各黏彈體廠家的推薦做法的研究，HR公司形成了具有自身特色的黏彈體施工工藝。

（1）徹底清理干凈腐蝕產(chǎn)物或腐蝕坑內(nèi)殘留的填充物，將粗糙的焊縫和尖銳凸起打磨平滑。

（2）使用黏彈體膏對異形件中包括螺栓、法蘭縫隙、焊縫等處進(jìn)行涂抹填充，整壓嚴(yán)實(shí)，無漏點(diǎn)，無空隙，并將其原本不規(guī)則的外表塑造成平滑的外形。

（3）纏繞黏彈體膠帶，膠帶之間的搭接長度不小于50 mm。

（4）聚乙烯膠粘帶保護(hù)施工，為防腐的可靠性，HR公司在黏彈體膠帶施工完成后，還利用聚乙烯膠粘帶對黏彈體膠帶進(jìn)行一次再保護(hù)，提升防腐的可靠程度。

與通常的黏彈體施工方式相比，HR公司在黏彈體施工方式增加了一層聚乙烯膠粘帶對異型件及黏彈體防腐結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)，取得了一定的效果。

通過HR公司的實(shí)際應(yīng)用情況，在接氣連接器、不停輸封堵、放散管、放散閥本體、埋地法蘭等異性件方面范圍內(nèi)推廣使用黏彈體防腐材料，與過去的防腐形式相比將增加防腐成本約50萬元/年。比較延長管網(wǎng)使用壽命提升及腐蝕帶來就造成嚴(yán)重后果，HR公司認(rèn)為城市燃?xì)猱愋渭?yīng)用黏彈體防腐的效果較好。

但黏彈體防腐目前仍有一定的問題需要解決：（1）市場產(chǎn)品良莠不齊，國內(nèi)外產(chǎn)品質(zhì)量尚有一定的差距，建議國內(nèi)各企業(yè)加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)、提升產(chǎn)品水平，開發(fā)更適應(yīng)國內(nèi)城燃行業(yè)的黏彈體產(chǎn)品及施工工藝，提升產(chǎn)品可靠性。（2）人工消耗大，受大環(huán)境影響，城燃行業(yè)各地均表現(xiàn)出一定的技術(shù)工人缺乏、勞動力密集性的防腐工藝推廣有一定的難度，黏彈體工藝有待于進(jìn)一步提升，開發(fā)工廠集中防腐工藝以降低現(xiàn)場工人的實(shí)際工作強(qiáng)度及耗時(shí)。（3）目前黏彈體產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性仍然較差，需要進(jìn)一步通過技術(shù)革新和規(guī)模效應(yīng)降低生產(chǎn)成本。（4）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不完善。目前黏彈體雖然已在油氣管道領(lǐng)域大面積使用，中石油等也編寫了一系列的技術(shù)規(guī)格書，但各廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品也還沒有形成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)格，目前專門針對黏彈體的防腐標(biāo)準(zhǔn)體系暫未建立，這也一定程度影響了黏彈體技術(shù)在行業(yè)里的推廣和普及。建議盡快成立相關(guān)研究，規(guī)范黏彈體防腐的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、施工。

整體測算認(rèn)為黏彈體的整體成本依然較高，以DN300口徑計(jì)算每公里僅黏彈體防腐就需要僅50～60萬防腐成本，價(jià)格較高，大面積推廣城燃企業(yè)難以承受，目前只能作為異形件、修補(bǔ)或局部加強(qiáng)防腐等級的補(bǔ)充。因此，有待價(jià)格進(jìn)一步降低、技術(shù)進(jìn)一步革新、工時(shí)下降后，討論全面推廣普及的可能性。

5 結(jié)束語

綜上所述，燃?xì)庑袠I(yè)作為安全風(fēng)險(xiǎn)較高的行業(yè)，腐蝕對燃?xì)庑袠I(yè)尤其是埋地鋼管的危害極大，選取水平較可靠的防腐方式是提高燃?xì)夤艿辣举|(zhì)安全，保障燃?xì)獍踩?yīng)的手段。

根據(jù)可靠性、經(jīng)濟(jì)性等來選用防腐效果較為理想的工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的環(huán)氧類防腐管道，其效果較好。

工廠生產(chǎn)的防腐適宜于規(guī)?；⑴炕褂?，對于部分放散閥、放散管、閥門等管道、工藝設(shè)備，由于零散、分散、特殊的補(bǔ)口不適宜采用工廠化的防腐手段。黏彈體防腐技術(shù)的防腐工藝先進(jìn)，特別合適與異形件的防腐增強(qiáng)，可以作為城燃行業(yè)異形件防腐的重要手段。

[1]劉暢. 城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿啦牧蠈Ρ确治雠c應(yīng)用研究[D]. 北京: 北京建筑大學(xué)，2020.

[2] 張玉星. 北京燃?xì)饴竦毓艿栏g控制現(xiàn)狀及技術(shù)進(jìn)展[J]. 煤氣與熱力，2020，40(12): 27-31，43.

[3] CJJ63－2018. 聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社，2018.

[4] GB50028－2006. 城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[5] 肖劍，孫軼，王怡，等. 燃?xì)夤艿腊惭b及其防腐技術(shù)探討[J]. 能源技術(shù)與管理，2020，45(2): 155-156，177.

[6] 張玉星，邢琳琳，王一君，等. 城鎮(zhèn)燃?xì)怃撡|(zhì)管道腐蝕原因與對策研究[J]. 城市燃?xì)猓?019(11): 22-25.

Anti-Corrosion Control and Practice of Buried Gas Pipeline in HR Company

Combined with the development situation of urban gas pipeline, this paper summarizes the anti-corrosion situation of different gas sources; this paper comprehensively analyzes the problems and shortcomings of anti-corrosion of steel gas pipeline, summarizes the problems existing in various anti-corrosion technologies based on the common anti-corrosion control methods and matters for attention in the current urban fuel industry, puts forward corresponding suggestions for the existing problems, and provides new ideas for anti-corrosion of urban gas pipeline.

3PE enhanced (industrialized) anti-corrosion; viscoelastic anti-corrosion; gas pipeline; special shaped parts; application

TU996

A

1008-1151(2022)04-0056-03

2022-01-14

董忠（1981－），男，合肥燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司高級工程師，從事燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)生產(chǎn)、安全、調(diào)度、管理等工作。