天然气管道安装与防腐技术

天然气管道安装与防腐技术

石宇熙Ξ

(常州技术师范学院基建科　213001)

摘　要　本文以西安市天然气管道安装工程为例,介绍天然气高压、中压管道施工中选材、安装、防腐、检测技术及常见问题判断与处理措施。

主题词　天然气 管道 管道安装 防腐技术 焊缝检查 压力试验

天然气管道敷设是比较复杂的安装工程,管道埋设在地下,安装与防腐是保证质量的关键,本文结合作者在天然气管道施工的经验,探讨安装与防腐技术并对施工中常见问题进行分析判断,确保工程以更合理、更科学的方案进行施工。

1　管材选用

管材选用主要应考虑管径的大小、管壁厚度、材质及焊接材料的性能。

天然气管道管径的大小主要与流量、流速有关,根据介质的压力值、管顶的覆土深度及荷载的分布形式确定管材与管壁厚度。在西安市天然气高中压管网的设计中,钢管的材质均为Q235,高压管网设计压力P N= 1.6M Pa,选用 630×8mm的螺旋焊缝钢管;中压管网设计压力P N=0.4M Pa,管径≥325mm,壁厚6mm时选用螺旋焊缝钢管,否则选用直缝钢管。

焊接材料的选用根据母材的化学成分、机械性能和使用条件综合考虑。当同种钢材焊接时,焊接金属的机械性能和化学成分与母材相当;异种钢材焊接时,焊接材料应按合金含量较低一侧的钢材选用。选用的焊条药皮要均匀、无明显的裂纹、脱皮、表面无孔、焊芯无锈蚀等现象;存放时注意防潮、防雨、防霜及油类侵蚀。

2　管道防腐

钢管在土壤中的腐蚀主要是由电化学反应引起,虽然管道在输送天然气的过程中,介质中的硫化氢、二氧化碳和硫化物也能与钢管发生化学反应,但造成管道的腐蚀并不是主要的。电化学反应是由于管道与土壤电解质的电位不同,形成了一个原电池导致钢管发生电化学腐蚀,其腐蚀速度取决于土壤的成分、含盐的种类、数量、pH值、含水率、电阻率、透气性、细菌(厌气性硫酸盐还原菌)等。一般情况下含盐量大,或pH值低,电阻率小,土壤的腐蚀性大;因此依据电阻率的大小能判断土壤的腐蚀性。此外土壤中的杂散电流也能引起钢管的腐蚀,杂散电流从地下钢管一端流入,又从另一端流出,流入端成为阴极,流出端变为阳极,导致钢管腐蚀。

根据土壤的腐蚀特性要对钢管做必要的防腐处理,防止或阻缓土壤对管壁的腐蚀速度。防腐前先对表面做除锈处理,采用喷砂(或抛丸)的方式,达到《船体除锈标准》(GB3092)的b1级或(SYJ4007—86)标准中的近白级(Sa2.5级)。天然气管道防腐材料选用环氧煤沥青+玻璃布,选用环氧煤沥青是因为它能与被覆涂的钢管同时膨胀、收缩

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焊管・第24卷第6期・2001年11月

Ξ石宇熙,女,工程师,1989年毕业于西安建筑科技大学,现就职于常州技术师范学院基建科。

而不会干裂,并具有机械隔离性、附着力、耐化学溶剂及耐水等较好的特性。施工中对埋入无腐蚀性土壤中的钢管采用加强级防腐处理即环氧煤沥青——玻璃布共3层,总厚度≥5.5mm,对埋入软弱土基及腐蚀性土中钢管采用特加强级防腐处理:环氧煤沥青——玻璃布共4层,总厚度≥7mm。防腐后钢管外观测试要求表面平整、无气泡、麻面、皱纹、瘤子等缺陷;并用电火花检漏仪对涂层的绝缘性进行检测,以不打火花为合格。

为防止杂散电流对管道的腐蚀,一般在高压管线及附属设备上增加牺牲阳极加以保护,即用一块电位较低的金属与管道、设备联结,使两者在电解质中构成原电池;电位较低的金属作为阳极会逐渐被腐蚀,通常牺牲阳极腐蚀到最后尺寸至少十年,因此根据被保护物的长度、土壤电阻率及保护年限确定牺牲阳极,降低或阻止金属的电化学腐蚀速度,使作为阴极的金属管道得到保护。西安市高压管线上每300m设置一组牺牲阳极,阳极采用水平方式,埋设在距离被保护管道2m 以上的土壤中,阳极填料包的主要成分推荐如下:硫酸钙15%,硫酸镁35%,膨润土50%;同时对距电力电缆过近的高中压管道要增加一级牺牲阳极加以保护。

焊缝防腐时除采用加强级环氧煤沥青或煤焦瓷漆以外,还可采用热收缩套。当采用环氧煤沥青补口、补伤时要认真除锈、配漆、缠包;补口时每层玻璃布应将原管端沥青涂层接口处搭接在5c m以上,补口完毕后经电火花检测后方可回填。

3　管道及附属设备的安装

3.1　管道敷设

布管时注意首尾相接,相邻两管口应呈锯齿错开,组对前应在距管沟边缘1m以外做好支撑,其高度为40～50c m;同时要对管内进行清扫,腔内不能有杂物。管道敷设应尽可能在地面进行预制组装,把适当数量的管子和管路附件组合在一起,然后分段进行吊装连接,以减少固定焊口。根据运输和吊装机具的能力,以及现场的实际情况,保证管段的各组合部分在吊装时的牢固可靠,并使管道的挠度不超过管段长度的1 500。组装时避免强力对口,防止产生附加应力。管端如有轻度变形可用专用工具校正,不能用锤直接敲击管壁;当校正无效时将变形管段切除以保证管口椭圆度偏差在直径1%之内。

3.2　对口与焊接

对口前应将焊接端的坡口面及内外管壁20mm范围内污垢、铁锈、毛刺清除干净,不能有裂纹及夹层等缺陷。两管的中心线要在一条直线上,管子和管件对口做到内壁平齐;等厚对接焊缝不超过管壁厚度的10%(≤1 mm),不等厚对接焊缝不超过薄壁管管壁厚度的20%(≤2mm)。

管子对口找正后,两焊接管端之间留出1～2mm的间隙,先用点焊固定。根据管径大小确定焊点数,每处点焊长度为8～12 mm,点焊的高度为管壁厚度的2 3,点焊的操作工艺应与正式施焊相同。

管道焊接时要垫牢,不能将管子悬空以避免焊缝在焊接及热处理过程中产生附加应力。焊接引弧应在坡口内进行,严禁在管壁上起弧。管道采用多层焊接方式,施焊时层间熔渣应清除干净,并进行外观检查,合格后方可进行下一层焊。每道焊口必须连续焊完,两相邻焊道起点位置应错开20～30mm。露天焊接时,必须采取适当措施,以保护焊接处不受风、雨、雪的直接影响。管道弯头的弯曲部分不允许有对接焊缝,焊缝与弯曲起点的距离大于管子外径并不得小于 100mm。对接焊缝之间的距离大于管子外径并不得小于 200mm。钢板卷管对焊时,纵焊可以对正,否则应互相错开100mm以上;并且焊缝上不宜开孔连接支管。管道变径时宜采用偏心异径管,同时注意焊接时保持管底平齐。

下向焊时,焊接起弧点应保证熔透,焊缝

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・焊管・2001年11月