燃气管网腐蚀与PE管技术的应用

1．前言

1．1夏、秋之季管网腐蚀状况：

94年的夏季，就有20多户发现水堵的现象，当时以为是气体内所含的水，经公司有关的技术人员利用压差递推法将水堵的管段找到，将水排除为止；而到了95年，松泰小区发生着火后，才开始引起重视，95年以来，由于地下土壤土质密实，水位较高，夏、秋之季低压管网腐蚀主要表现为管网大量水堵，几年来，我们在夏秋之季投入了大量的人力、物力、财力，利用压差递推法排水；钻孔测漏法寻找漏点近600余起，排除了一些隐患。

1．2冬、春之季的管网腐蚀状况

管网腐蚀在冬季和春季主要表现在管道冻堵的同时，泄漏天然气沿地下裂缝向地面、向暖气沟、下水道等具有一定的空间渗漏。遇明火或静电引燃或引爆。94年以来发生了如下典型的管网腐蚀现象：

(1)94年冬季至95年春季，松泰小区3.1公里的中、低压室外燃气管网，大面积腐蚀，经对启出的1日钢管统计，有176个圆形小孔。泄漏的燃气串入一居民家，遇明火引燃；一中压管线燃气泄漏，串入沿线的3个饭店的室外台阶，一顾客烟头引燃，造成三个饭店门前一片火海,95年，山河路一低压管线腐蚀穿孔，串入100米外的一居民家中起火，烧毁少量财产。

(2)96年冬，区医院西侧，有一低压管线腐蚀穿孔，串入一平房居民家的炕洞内造成爆炸，将一老者从炕上掀到窗外，造成轻度受伤,97年春天，另有造纸厂南侧的一15米中压燃气管线腐蚀泄漏，串入一居民楼的下水，遇居民明火点燃，一居民遭惊吓。

(3)97年春节，区医院西侧一中压燃气管线腐蚀穿孔，泄漏燃气串入120米外的一平房小卖部的煤炉底下，被居民点火引燃；98年冬季，禹山路一低压主干线腐蚀泄漏，串入城市下水，沿城市下水进入一居民的室内，一孕妇点燃煤炉时引爆了天然气，造成民房爆裂，孕妇重度烧伤，一老者轻伤。

(4)自95年到2000年之间，有32起管网腐蚀泄漏串入居民楼的暖气沟、下水道内被巡线员发现，采取了打开暖气沟、下水道的检查井进行放散、并强制通风，控制明火和静电，同时确定来气方向，再利用钻孔测漏法查找漏点，消灭了32起重大事故隐患。

c)2001年1月9日一低压管线腐蚀泄漏，串入气象局锅炉房的配电室，一锅炉工启动电器开关时引爆，造成整个锅炉房门窗被毁，一人轻度烧伤。

2．分析钢管腐蚀的原因

针对以上事故的发生，根据钢管所处土壤环境，结合钢管腐蚀的基本原理，做如下分析：

2．1钢管腐蚀机理

2．1．1化学腐蚀：是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。也就是说金属直接和介质接触引起的金属离子的溶解过程，在金属表面均匀发生，腐蚀速度缓慢。钢铁在空气中或土壤里的腐蚀就属于这种情况。但很少见，几乎与电化学腐蚀同时发生。

2．1．3细菌腐蚀:细菌对钢铁的腐蚀机理较为复杂，但主要在一些土壤中有以下三种细菌参加腐蚀过程：硫酸盐还原菌、硫氧化菌、铁菌三种。

2．2结合实际分析腐蚀原因

2．2．1钢管铺设条件及管道所处环境

(1)90年施工建设期间，施工部门多，经验少，工期短，速度快，采用石油沥青防腐，由于工程指挥部管理不到位，造成防腐质量极差。

(2)90年双阳正逢50年不遇的大水，施工人员管理混乱，有的作好的防腐在下管时被破坏了，有极个别的还没来得及作防腐受洪水的制约就被埋在沟里了。70％以上的管道基础均遭水浸泡而受到破坏，进而，使运行的管道产生不均匀沉降。引起焊口开焊。

(3)管材的用量大而急，供应厂家不固定，使每批的管材材质含量不尽统一。

(4)双阳的土壤多以煤灰渣为主，且水位高，经有关部门测定PH值均在7、5—9、5之间，而且有一部分管道是在沼泽地中通过的。

(5)各种用电设备接地导线、高压变电接地、各种避雷接地杂乱分布；三线一地、二线一地的接地未经任何处理直埋地下随处可见，象松泰小区、泰山路、长青路等高压输电线路和燃气管道平行铺设近4处约500米。

2．2．2管道腐蚀原因

从管道腐蚀现象看，大多数是集中穿孔腐蚀，也有一少部分是均匀腐蚀。结合腐蚀机理，不难看出电化学腐蚀是双阳管网腐蚀的主要原因，纯化学腐蚀和细菌腐蚀也不同程度地存在。

(2)交流杂散电流是双阳区管网腐蚀的又一主要原因当管道接近或长距离平行于电力线时，高压电力线将在附近埋地钢管上感应产生二次交流电，出现很高的感应电压，管道周围土壤间产生可达几伏或几十伏的电位差。从而，形成腐蚀原电池。交流杂散电流的腐蚀比直流杂散电流腐蚀速度快，更易形成小孔腐蚀。如松泰小区、泰山路、长青路等5处的燃气管道的集中穿孔腐蚀就是交流杂散电流的腐蚀。

(3)异金属接触产生的腐蚀原电池、钢管本身成分含量复杂产生的原电池、氧浓差产生腐蚀原电池、盐浓差腐蚀原电池也不同程度的存在。

(4)细菌腐蚀的存在可能性很小，即使存在也和其他腐蚀同时发生。

3、分三个阶段彻底解决管道腐蚀问题

第一阶段——强化管理阶段(94—95年)

(1)94年引进并对比使用新型防腐材料环氧煤沥青防腐、聚乙烯胶带防腐，虽然减少了新辅设钢管的腐蚀程度，但原有地埋钢管从根本上没有解决问题。

(2)加强管网的安全巡检工作，全面系统地掌握全区暖气沟和下水道的走向和位置，对全区的暖气沟、下水道进行24小时定点监测，同时对确保冬季的安全输气，实行一天一碰头，一周一总结，发现问题，全员出击。同时又制定了事故处理办法和巡线员管理办法等各项安全管理规定，并经职代会讨论批准。对管网实施严格的监控，两年间发现并处理了30多起隐患。

(3)双阳区的实际情况，编写、制定设计、施工及验收规范，对每年的工程施工现场实施规范化管理(如对钢管的外防腐实行100％的电火花检测等)，加强职工操作技能的培训。全面提高新建工程质量。

(4)针对管网的电化学腐蚀，曾经考虑牺牲阳极法或排流法来保护燃气钢管。如采用牺牲阳极法，在电阻率特别大的双阳，由于牺牲阳极的负电位不能人为地自由调整，其保护性能不理想，电位太低，管线得不到保护，电位太高则管线容易大量析氢。对管线不利。且阳极消耗太快，造价太高：如采用外加电流法，由于市街管网多呈枝状，致使整个管网对地电阻特别低，恒电位仪输出过大，无法工作。如加绝缘法兰，工程量过大，且又难以确定排流方向。地下地上电力线路电流干扰，恒电位仪不能正常工作等被论证均不能采用。

第二阶段——PE管引进局部试点阶段(95年—98年)

(2)通过对松泰小区管网的成功改造，积累了经验，同时规定对全区的新建、改建的小区燃气配套工程建设，室外燃气管线完全采用PE管进行铺设。

(3)用PE管改造了15.5公里的长输管线

a)前期工程采用工程两同步，既提前过河和提前预制、安装凝水缸同步走；提前设计、放线和提前过路，铺设套管同步走。后期工程采用现场施工两同时，即焊接同时在挖沟；下管同时在测坡。

b)过河完全采用φ426钢制套管，采用围堰法，对套管外现场浇筑混凝土配重块，在工程全面开工的同时，对沿途5条河流提前预制，提前恢复通水，c)全程管线随自然地形确定标高，管顶埋设深度不得小于自然地面下—1.6米。

d)全程根据地形地貌加设了10个凝水缸，凝水缸采用钢制外加石油沥青防腐和聚乙烯冷缠胶带联合防腐，并能满足通球需要；和PE管的连接采用尼龙防腐的法兰对接。

(2)改造方案：

a)怎样保证对居民不停气的前提下，铺设PE管道，是确定管网改造方案的中心。按照规范，根据现实用气情况，结合长远规划，对双阳区市街管网从新设计，在不影响居民供气的前提下，分区、分块，从未断向始断进行施工，总的原则是：按设计图纸进行放线；按线、按图布管焊接；沟上分段打压和区块打压；开沟处理局部障碍，切断PE管沟下焊接；检定特殊焊口，实施沟下联网打压；外网做完，留下进户。最后带气接口，置换通气。合格后再接入户管。

b)怎样处理沟上连网的管线和原有管网的管线交叉，是一必须解决的难题。当沟上焊完燃气管线，在开沟遇到其他管道时，将燃气管割断，实施沟下焊接，对该焊口进行特殊标记，待连网打压时特殊检定。

c)改造后的管网唯一存在的一段入户钢管的防护是又一个关键的问题。庭院管线一般要求距建筑物基础2米内不得有焊口，用无缝钢管一次性预制煨成，并完全采用环氧煤沥青防腐，并进行100％的电火花检测；进户管线采用室外钢管进户，外加聚氨脂保温层保温。

d)方案确定后，严密的组织机构是方案实施的保证。建立了一整套的技术、质量监督组织。公司成立了指挥部，组建了质检组，技术组。完全由自己的安装公司施工，每个施工队配备一名队长、一名施工员、一名质检员、一名土方管理员，实行施工组织、施工记录、施工质量、竣工图责任到人、终生负责、层层包保，签定合同，存档备查。

(3)带气焊接：在保证不影响居民供气的前提下，新旧管网的临时带气接口和P置管的带气接口是整个管网改造的一个关键。

考虑传统的带气焊接方法外(盲板法、微正压法、惰性气体置换法、空气置换法、传统阻气球法、用黄粘油和化石粉砌墙法、利用高压氮气混入法)有诸多不安全因素，所以，我们确定小于100mm的低压钢管焊接采用微正压焊接法；大于100mm的低压或中压钢管焊接，采用阻气球法和混入法的综合法。也就是在将要开口的管段上焊一个特制的丝扣短管，然后用钻孔机根据普通的阻气球或导向式耐压阻气球的导管直径钻孔，再利用阻气球将气隔断，同时，在将要开口的管段的两侧各焊一个短丝，并钻孔，一个作为氮气置换的入口，另一个作为氮气置换的出口，将阻气球隔断的管段进行小范围的置换，进而改线、焊接。最后将一种特制钢制丝扣盲堵拧在各钻孔的短丝上，再进行焊接。大口径的就使用96年由上海煤气公司开发设计的，由苏州橡胶四厂生产的导向式耐压阻气球，小口径低压的就使用普通的阻气球；而PE管的带气接口，完全采用沟下电熔套筒的带气电熔焊接。其结果都安全可靠，30余起带气焊接无一问题出现。

(4)置换方案：置换是整个管网改造的又一关键环节为了确保管网置换的安全，我们对改造完的小区，采取完成一个小区的焊接、打压、下管、回填，人力就集中一次，并分成若干组，一组配备一名巡线员、一名通讯员、2名安装人员，分户到组，集中利用一天的时间，先拆旧管网的进户并封堵，后接新管网的进户，再组织人员进行置换，置换时，根据管网的分布情况，确定主、次；远、近放散点，各组再对各个进户三通进行放散置换，并由12名巡线员携带检测仪分片测试，测试燃气浓度达到60％时为合格。即停止放散置换。

4、结论：

以PE管取替燃气钢管，作为解决埋地钢管腐蚀的对策，尤其是解决电化学腐蚀，是最佳选择。