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城镇燃气管道腐蚀原因浅析及管道非开挖修复技术

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发表于 2017-12-14 10:18:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
      城市燃气是城市发展和人民生活的重要保障。它不仅保护环境、减轻污染、使人们生活更加便利、还促进了经济的发展,其发展现状是城市现代化的重要体现。

      燃气管道是燃气运输的必备手段,也是连接上游资源和下游用户的纽带。但由于埋地钢制管道受土壤环境和天然气自身的作用,管道内表面和外表面经常会发生各种腐蚀反应而导致管道泄漏,给管道的运行带来了极大的安全隐患。
城市燃气管道发生腐蚀可分为管道内表面腐蚀和外表面腐蚀。

      内表面腐蚀的原因为:管道中所传输的天然气的主要成分水分、H2S、CO2、O2等酸性气体造成的类似原电池的电化学反应和破坏金属晶格的化学反应。这两种腐蚀反应都能够造成管道内表面疏松、脱落以致穿孔,不能再承受压力和输送天然气。天然气管道输送的介质中含有H2S、CO2溶于水,生成酸性腐蚀介质,碳钢在酸性腐蚀介质中发生电化学反应腐蚀,在阳极区的Fe被氧化为Fe2+,所放出的电子自阳极(Fe)流至钢中的阴极(Fe3C)上被H+吸收而被还原成氢气,即发生了析氢腐蚀。

      因此,城市燃气管道内表面非开挖修复技术就显得尤为重要了。主要有以下三种:

         (1)管道穿插技术:根据穿插管口径分为异径非开挖穿插和挤压穿插技术。挤压穿插技术按照形式的不同又可分为均匀缩径法和“U”型内衬法,其中“U”型内衬法使用更加广泛。其工艺方法是先将外径等于被修复管道内径HDPE衬管,通过U形压制设备将PE管从“O”形压成“U”形,截面缩小40%,插入母管定位后通过充入水压或气压将HDPE管恢复原形,恢复后PE管会紧贴被修复管道内壁,为旧管道提供一个母管内径完全吻合的内衬管,形成“管中管”复合结构。由于耐腐蚀、使用寿命长、焊接及维修方便、施工费用少、工期短等优点,此技术在管道修复上得到了广泛应用。

         (2)胀管法:利用气动锤的冲击力或静拉力从旧管内部将其破碎,并将破碎的管道碎片挤压到周围的土层中,同时将新管或套管从气动锤的后面拉入或顶入,完成管线的更换工作。此法为目前唯一一种能够在不开挖的条件下实现管道扩孔增容的方法。

(3)CIPP紫外线光固化法:将玻璃纤维编制成管状形状,浸渍或注入树脂后拉入原有管道,在紫外灯的作用下固化形成具有一定强度的内衬管以实现管道修复加固的目的。其工艺原理为旧管道清洗达到修复标准后通过牵引设备把渗透好树脂的玻璃纤维拉入待修的旧管道中,接着用压缩空气使软管张开紧贴旧管内壁,然后使用紫外线加热固化软管,形成一层坚硬的“管中管”结构,从而使已发生破损或失去输送功能的城市燃气埋地管道在原地原位得到改建和更新。



      外表面腐蚀的原因:管道外表面情况较为复杂,它不仅和土壤性质、电阻率、含水量、PH值、杂散电流、干扰电流、微生物等有关,还和管道材质、组织结构的均匀性、包含杂质的种类、数量、焊缝熔渣和机械加工残余应力等有关。埋地的金属管道会和土壤构成一个电极体系,主要的腐蚀类型有氧浓度差异引起的腐蚀、微生物引起的腐蚀和杂质电流引起的腐蚀,其中氧浓度差异引起腐蚀最为主要。即吸氧腐蚀。在这个过程中原价态的铁被氧化成高价铁离子,发生腐蚀反应,铁离子会和阴极反应生成的OH-结合生成Fe(OH)2,Fe(OH)2会继续被氧化成更加稳定的Fe3O4或Fe2O3,铁离子还可以与土壤中的其他元素结合成为铁的腐蚀产物,例如硫酸铁、硫化亚铁等。

城市燃气管道外表面防腐技术:

      对于压力低的非主干管道,一般直接采用防腐涂层法,可增大回路电阻,减少腐蚀电流,提高管道耐腐蚀性;给管道外加直流电源,使钢管对土壤造成负电位,形成阴极保护,这样可减小阴极电位差。防腐涂层治表,而阴极保护法治本,故二者相结合才是表本兼治的经济有效方法。


      近年来,管道非开挖技术在燃气管道得到了广泛应用,地下燃气管道修复的工程量在逐年加大。在交通繁忙的地段采取原有的开挖路面埋设新管的方式将无法满足新形式下城市建设的要求,非开挖管道更新修复技术无疑对原有技术的不足提出了弥补,可尽量减少对交通、周围环境的影响,提高施工效率,同时降低成本,对我们的生活以及城市建设作出了极大贡献。



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