外鍍鋅管在地上燃氣管道中的應(yīng)用

1、外鍍鋅管在地上燃氣管道中的應(yīng)用摘要：針對城市地上燃氣管道的腐蝕問題，提出了采用外鍍鋅管的技術(shù)方案；并通過焊接工藝試驗和評定提出了焊接工藝參數(shù)及施工中的注意事項。關(guān)鍵詞：燃氣管道防腐；外鍍鋅管；焊接工藝 目前，深圳市燃氣管網(wǎng)中使用的是液化石油氣。地上上升立管總閥后至調(diào)壓器前為中壓B級管道，設(shè)計壓力為01MPa，石油氣的運行壓力為007MPa,調(diào)壓器后為低壓管道，石油氣的運行壓力為2800Pa。調(diào)壓器前的中壓B級管道采用輸送流體用20#無縫鋼管(GBT8163-1999)，連接方式主要是焊接及法蘭連接，并在人工除銹后刷兩道紅丹防銹底漆和兩道銀粉面漆進行防腐。而調(diào)壓器后的低壓管道為輸送流體用鍍鋅管，

2、絲扣連接，施工后刷兩道銀粉面漆。1 現(xiàn)狀及原因分析 (1)現(xiàn)狀 地上管道的設(shè)計使用年限為15年。但由于深圳市為海洋性氣候，空氣潮濕，鹽堿度較大，而且因除銹防腐施工工藝的限制、現(xiàn)場施工的環(huán)境條件及除銹防腐質(zhì)量的共同影響，地上中壓無縫管多出現(xiàn)局部生銹甚至腐蝕穿孔的現(xiàn)象。尤其在一些靠海地區(qū)，地上中壓燃氣管道在使用數(shù)年后未達到設(shè)計年限時即出現(xiàn)大面積的腐蝕。為此，深圳市供氣單位每年對地上管網(wǎng)的維修保養(yǎng)費用耗資極大。 (2)原因分析 無縫鋼管管材本身化學(xué)成分的局部不均勻性導(dǎo)致其在外界因素的影響下，易形成為微電池，在表面產(chǎn)生局部腐蝕點。當(dāng)管材短時間暴露在大氣中即會產(chǎn)生整體的面腐蝕；時間一長，因其化學(xué)成分的局

3、部不均勻?qū)е赂g速度的不一致，即會在面腐蝕的基礎(chǔ)上產(chǎn)生局部的腐蝕凹坑。 施工工藝：對于無縫管的防腐，其關(guān)鍵的工序就是除銹和防腐層的涂敷，而該二道工序均為現(xiàn)場人工作業(yè)?，F(xiàn)場人工作業(yè)時，因施工工藝的限制，施工質(zhì)量極難達到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求，導(dǎo)致鐵銹未能徹底去除干凈而殘留在鋼管的表面、涂敷層不均勻未能達到防腐保護效果等的缺陷。 施工環(huán)境：燃氣管道安裝是與土建等同步進行，交叉作業(yè)，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境極為惡劣。施工中，除銹防腐安裝后的管道其表面防腐層易遭局部或整體性的機械損傷和化學(xué)損傷(如墻體酸洗時損傷表面油漆)，而后的返修因現(xiàn)場條件的限制很難達到質(zhì)量要求。 地理環(huán)境：深圳地處沿海，空氣潮濕、鹽堿度相對較高，腐蝕

4、性強，同時室外溫度高，更加速了管道的腐蝕生銹。2 對策 針對上述存在的問題及對其進行的原因分析，為從根本上有效解決地上中壓管道的腐蝕問題，我們擬將地上中壓管道采用鍍鋅鋼管替代無縫鋼管。根據(jù)GB3092-93標(biāo)準(zhǔn)要求，鍍鋅管應(yīng)采用GB700-88規(guī)定的Q235A制造，其化學(xué)成分和物理性能與20#無縫管基本相近，見表1。表1成分性能鋼類含C量(%)含Mn量(%)含Si量(%)抗拉強度(MPa)延伸率(%)標(biāo)準(zhǔn)20#0.170.240.350.650.170.3741020GB699-88Q2350.140.220.300.650.3037546026GB700-883 焊接性試驗 雖然鍍鋅管具有良

5、好的耐腐蝕性能，但關(guān)鍵的問題是如何防止鍍鋅層對焊接質(zhì)量的影響。為此，我們與華南理工大學(xué)焊接試驗室對鍍鋅管的焊接性能進行了技術(shù)論證。 (1)技術(shù)要求和焊接條件 設(shè)備：BX1-200型交流焊機 焊條：大西洋牌E4303 坡口：單邊角度30°35°，鈍邊01mm，間隙2±05mm 焊接參數(shù)：電流70110A(具體根據(jù)不同接頭試驗后確定) 鍍鋅管表面狀態(tài) 鍍鋅管v形坡口對接(打坡口后管外壁表面不除鋅) 鍍鋅管v形坡口對接(在坡口兩側(cè)管外壁表面5mm范圍除鋅) 無縫鋼管件(彎頭)與鍍鋅管v形坡口對接(打坡口后管外壁表面不除鋅) 無縫鋼管件(彎頭)與鍍鋅管v形坡口對接(打坡口

6、后管外壁表面5mm范圍除鋅) 鍍鋅管與Q235鋼法蘭的角焊。 (2)焊接試驗實施及工藝規(guī)范的優(yōu)化 在第一次焊接試驗中采用的規(guī)范如表2所示。表2序號接頭形式面狀態(tài)焊接電流焊接位置1鍍鋅管V形坡口對接不除鋅7580A全位置2鍍鋅管V形坡口對接除鋅(兩側(cè)5mm范圍)7580A全位置3無縫管管件與鍍鋅管V形對接不除鋅7580A全位置4無縫管管件與鍍鋅管V形對接除鋅(兩側(cè)5mm范圍)7580A全位置5鍍鋅管與Q235鋼法蘭角焊不除鋅100110A全位置 試驗表明： 由于對接的焊口加工了坡口，且鈍邊薄、間隙較大，雖然焊接過程中對管材的端口有一定的熔化量，但坡口兩邊外壁的鍍鋅層對焊接過程的影響較小。因此，使

7、焊縫中氣孔存在的敏感性主要取決于管內(nèi)壁鍍鋅層的蒸發(fā)量。 由于管內(nèi)壁的鍍鋅層均未清除，在使用32mm焊條進行管與管對接焊時(包括管與彎頭的對接)，推薦電流設(shè)定在7580A，并注意控制熔池溫度以減少管材端口的熔化量，避免鍍鋅層的蒸發(fā)。然而，盡管采用了小電流，仍然難以避免管內(nèi)壁鋅的蒸發(fā)造成的內(nèi)、外氣孔缺陷。 在進行管與法蘭的焊接時，推薦焊接電流在100110A。由于法蘭件較厚，使焊接過程的散熱較好，因此在正常的施焊中，能獲得符合質(zhì)量要求的焊縫。 根據(jù)第一次試驗結(jié)果，我們在第二次鍍鋅管焊接形式重新對焊接工藝作了調(diào)整和優(yōu)化。目的是控制焊接過程對管接頭的熱輸入，避免鍍鋅層蒸發(fā)導(dǎo)致氣孔的產(chǎn)生。施焊中采用了2

8、5mm焊條，焊接規(guī)范如表3。在這一工藝條件下，焊接過程氣孔的敏感性大大下降，并使焊接操作容易，焊縫外表平整美觀。表3序號接頭形式面狀態(tài)焊接電流焊接位置1鍍鋅管V形坡口對接(單層焊)除鋅(管內(nèi)外壁兩側(cè)5mm范圍)6570A全位置2鍍鋅管V形坡口對接(兩層焊)同上6570A全位置3無縫管管件與鍍鋅管坡口對接(單層焊)同上6570A全位置 (3)無損探傷檢測 對以上兩次焊接性試驗的試件均進行了100的X射線無損檢測(執(zhí)行JB4730-94標(biāo)準(zhǔn))，報告結(jié)果如下： 第一次鍍鋅管焊接試驗，經(jīng)檢測，發(fā)現(xiàn)有較多的內(nèi)部氣孔，X射線評片級別為級。因此，這一檢測結(jié)果表明，該工藝條件不能滿足和確保管與管對接(含管與管

9、件對接，不包括管與法蘭的焊接)的實際施工過程的質(zhì)量要求。 第二次鍍鋅管焊接試驗中改進和優(yōu)化了工藝規(guī)范。檢測結(jié)果表明，在優(yōu)化厚的工藝條件下，管與管、管與管件的對接焊均達到了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。X射線評片級別均為I級。因此，優(yōu)化后的工藝能滿足和確保鍍鋅管對接焊的實際施工過程的質(zhì)量要求。 (4)機械性能 對以上達到X射線評片級別為I級的試件進行焊縫接頭的力學(xué)性能試驗。試件抗拉強度的檢測報告見下表4。表4試驗項目實測值鍍鋅管有坡口對接(單層焊)試件1#鍍鋅管有坡口對接(兩層焊)試件2#123123抗拉強度(MPa)388400405426409398斷口情況母材斷母材斷母材斷母材斷母材斷母材斷 檢測結(jié)果表明，無

10、論單層焊(1#)還是兩層焊(2#)，經(jīng)過拉伸試驗后均斷裂在遠離焊接部位的母材處。表證了焊接接頭能滿足所規(guī)定的強度要求。 (5)焊接試驗結(jié)論 鑒于鍍鋅層對焊縫質(zhì)量的影響，從現(xiàn)場施工的實際情況出發(fā)，在滿足下列工藝條件時，無論是單層焊還是兩層焊，鍍鋅管對接焊均能達到焊接質(zhì)量的要求： a、焊口兩側(cè)開v形坡口(單邊角度30°35°)，組對留間隙(2±05mm)； b、清除管口內(nèi)壁5mm范圍以內(nèi)的鍍鋅層； c、采用較小直徑的焊條(E4303，25mm)，不僅有利于控制熱輸入，而且有利于施工操作； d、焊接電流擬設(shè)為6570A。4 實施 通過焊接性試驗后，在實施過程中，為進一步

11、確保焊接質(zhì)量，在鍍鋅管材、無縫管件的選購時，我們向供貨廠商提出了特定要求： (1)鍍鋅管外表面采用熱浸鍍鋅處理，內(nèi)表面不鍍鋅。以從根本上解決管道內(nèi)壁鍍鋅層對焊接質(zhì)量的影響。 (2)鍍鋅管直焊縫處外表面有焊縫線標(biāo)識。以保證鍍鋅管對接組裝時，直焊縫錯開，避免焊接應(yīng)力集中。 (3)定購與鍍鋅管材規(guī)格(外徑、內(nèi)徑、壁厚)相一致的無縫管件(彎頭、三通等)，以方便焊口組對，防止錯邊，影響焊接質(zhì)量。 同時，根據(jù)焊接性試驗，在滿足上述試驗條件的前提下，我們制定了相應(yīng)的焊接工藝卡，對一些工藝參數(shù)提出更為具體的要求： (1)單層焊和多層焊的打底層焊接必須采用E430325mm焊條。 (2)必須采用機械方法將焊接坡口兩側(cè)30mm范圍內(nèi)外鍍鋅層清除干凈。 實際作業(yè)時，因為從根本上消除了鍍鋅層對焊接質(zhì)量的影響，其第一層焊的焊接電流可略微提高，一般取75±5A為宜，以提高焊接速度。 管道涂敷及焊縫部位的防腐： (1)外鍍鋅管安裝完畢后，應(yīng)清除管道表面污物，直接涂敷兩層銀粉面漆以保護鍍鋅層。 (2)焊縫部位須待焊縫冷卻至室溫，并按要求徹底清理干凈、露出金屬光澤后，方可涂刷兩道紅丹防銹底漆和兩道銀粉面漆進行防腐。 經(jīng)過一年多的實施，在實際工程施