天然气管道安装与防腐技术(精)

天然气管道安装与防腐技术石宇熙(摘要, 、安装、防腐、。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。在西安市天然气高中压管网的设计中, 钢管的材质均为Q 235, 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(GB 3092 的b 1级或(SYJ 400786 标准中的近白级(Sa 2. 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1焊管第24卷第6期2001年11月石宇熙, 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、瘤子等缺陷; , , 一般在护, 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4050c 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, 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%(1mm , 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12mm 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812mm , 点焊的高度为管壁厚度的23, 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2030mm 。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2焊管2001年11月接头处可以稍加打磨, 根焊道内突起的熔敷金属应用砂轮打磨避免夹渣, 焊缝焊完后应将表面的飞溅物、溶渣等清除干净, 焊后错边量不应大于0. 15倍壁厚, 局部不得大于2mm , 焊缝宽度应比坡口宽2. 53. 5mm 。焊缝返修不能超过两次, 母材上的焊疤、擦伤等缺陷应打磨平滑, 深度大于0. 5mm 的缺陷应修补。凡是可以转动的管子, 接, 向距焊口mm , 但高强钢不得打钢印。管道穿墙基时应设置套管, 套管口应与墙面相平, 套管内径比管道外径大2030mm , 间隙用沥青油麻绳或石棉绳填塞。套管内的主管上不允许有焊缝, 套管不能当作支架来支承管子, 要保证天然气管能在套管内自由移动。3. 3法兰连接法兰连接主要用于检修时需要拆卸的部位与带法兰的阀件和设备等, 如果过多地用法兰连接, 将会增加泄漏的可能并降低管道的弹性。天然气高、中压法兰一般采用平焊法兰, 要求法兰表面光滑、无砂眼、裂纹、毛刺等以保证法兰强度和连接的可靠性。法兰与管子焊接时, 法兰的密封面应垂直于管子中心线, 其偏差度可用角尺和钢尺检查, 当D g 300mm 时允许偏差为1mm , 当D g >300mm 时允许偏差度为2mm 。管子插入法兰内, 距密封面应有一定的距离, 一般为法兰厚度的一半, 最多不超过法兰厚度的2 3, 便于内口焊接。平焊法兰与管道连接时, 法兰的内外两面都要与管子焊接, 以防止单面焊接时造成整个连接的突然断裂。法兰与法兰连接时应保持在同一轴线, 法兰螺纹部分要求完整、无损伤, 其螺孔中心偏差一般不超过孔径的5%, 并保证螺栓自由穿入。螺栓紧固后应与法兰紧贴, 不得有楔缝, 需要加垫圈时, 每个螺栓所加垫圈不应超过一个。法兰连接应使用同一规格螺栓, 螺栓及螺母的螺纹应完整, 无伤痕、毛刺等缺陷, 安装方向一致, 紧固螺栓应对称均匀, 松紧适度, 紧固后外露长度不大于2。片, 分层及, 。, 一。法兰与管道的焊缝或法兰之间的连接处, 应离开支架200mm (个别对接焊缝允许离支架边缘50mm , 最好能放在两支架间距的1 41 5处以保证最小弯矩。3. 4波形补偿器安装一般在完成气密性及强度试验后才安装补偿器。波纹伸缩节安装时要注意方向, 一定要安装在球阀下方(按气流方向 , 以便阀门的拆卸和检修; 同时根据当时的气温用支撑装置调整拉伸或压缩量, 并与支撑装置一起安装在管道上, 待管道支架固定好后, 再将支撑除去。4焊缝的检查焊完后, 对焊缝表面进行外观检测, 焊缝表面不得有裂纹、未熔合、气孔和夹渣等缺陷, 形成这些缺陷主要是由于以下技术不当造成的。(1 未焊透。主要是坡口开得不正确, 钝边太厚, 对口间隙太小, 焊接速度太快, 焊接电流太小, 焊条熔点低, 焊接表面有脏物等。(2 咬肉。主要是焊接电流太大, 电弧太长, 焊条摆动不对。出现咬肉减小了焊接的基本金属厚度, 使应力集中, 降低焊件强度。当咬肉(咬边 深度大于或等于0. 5mm , 长度大于或等于40mm , 应清理后加以补焊。(3 气孔。由于焊接速度太快或电流太大, 焊条潮湿或摆动不对, 表面有油脂、铁锈等。3第24卷第6期石宇熙:天然气管道安装与防腐技术(4 夹渣。在多层焊接时焊渣清理得不干净, 熔化金属粘度大; 焊条药皮太重, 焊条摆动不当而产生的。当焊缝的夹渣和气孔超过管壁厚度的10%时应将缺陷铲除进行补焊。(5 裂缝。焊缝有硫、磷等杂质, 或由于热应力集中, 冷却太快形成的。天然气管道焊缝的内部检测要求进行100%的超声波探伤和X 射线探伤, 接口处要做磁粉探伤X 伤数量按, 则加倍探伤, , 不合格的部位返修后仍按原规定进行探伤。对穿越道路、铁路、断裂带、桥梁、管件接头等处的管道均做100%的X 射线探伤。5管道分段耐压试验天然气管道用压缩空气作为试验介质。压力表的精度等级不应小于1级, 压力表不应少于2块, 分别装在管道两端。对于地形起伏变化较大处, 试验压力以最高点压力为准。吹扫的管道长度不宜超过3km , 调压设施不能与管道同时吹扫, 吹扫起点压力为0. 1M Pa , 逐渐提高风速, 稳定风速20m s 。强度试验压力为设计压力的1. 5倍, 当试验压力为23M Pa 时, 分两次升压, 在压力为50%试验压力时, 稳压0. h , 进行观察, 力3, 次升压, , 达到6h , 并检查管道有无断裂、变形、渗漏等现象, 压降小于2%试验压力时强度试验为合格。强度试验合格后方可进行气密性试验并要求两种试验分开进行。气密性试验压力为设计压力的1. 15倍, 压力达到工作压力时, 恒压保持24h , 当D N 300mm 时, 允许压降率为1. 5%; 若压降率超过上述数值时, 应找到漏气处将其消除, 然后进行复试直到合格。参考文献1石宇熙. 城市燃气管道敷设中存在问题分析. 上海煤气, 2000, (2262城镇燃气输配工程施工及验收规范. 北京:中国建筑工业出版社, 1990(收稿日期:20010626激光观测器可改善螺旋焊管焊缝质量制造螺旋焊管最大的问题之一, 是不好保证管内焊缝质量, 以致生产的管子不适合输送油、水、化学液体及气体之类流体物质。M eta V isi on System s 公司发明了一种以激光为基础的新型焊缝跟踪系统, 特别能保证螺旋焊管从焊管机出来时就达到焊接的完整性。数年前M eta 公司就已开发出这种自动跟踪焊缝及自动控制焊管机焊头的Sp iral M aster 系统。此系统现已改进升级, 具有更强的控制能力及附加功能。由此, 焊接速度提高, 废品及返工产品绝迹, 生产用员减少, 使产量大增, 利润丰盈。Sp iral M aster 装有两个非接触式激光探头, 对接口几何形状进行检测。头一个探头安装在内径(I D 焊位前面, 用于跟踪焊缝