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第三章
一般规定

一、埋地钢质管道涂覆防腐层的必要性

3.0.1 城镇燃气埋地钢质管道必须采用防腐层进行外保护。

1.本条为强制性条款,必须严格执行。条文规定城镇埋地钢质管道外表面必须涂覆防腐层,使其与腐蚀环境实现物理隔离,达到腐蚀控制的目的。并且防腐层的涂覆应符合《城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》(CJJ 95 —2003,以下简称《规程》)第 5 章及国家现行标准的要求。

2.城镇埋地钢质管道腐蚀控制对象不仅是管道本身,而且包括地下管道附件(阀门、凝水器、调压箱、支架等)、地下管道设施(阀门井、凝水器井等)。

3.埋地钢质管道在运行过程中有可能遭到破坏,一旦遭到破坏就会导致燃气不同程度的泄漏,造成环境污染、燃气供应中断,甚至引发中毒、爆炸、火灾等严重事故,使生命、财产受到损失。

目前,管道被破坏的原因有以下几种情况:腐蚀破坏、机械破坏、强度破坏、人力破坏。其中,腐蚀破坏是指:埋地钢质管道与土壤环境介质发生物理—化学相互作用,使管道钢的性能发生变化,导致管道破坏。

当采用埋地钢质管道输配城镇燃气时,管道除具有规定的材料性能和良好的焊接性能外,还应采取相应技术措施防止机械破坏和强度破坏。同时对管道腐蚀的严重性和防护的重要性要充分认识,如不采取技术、经济和管理等措施,腐蚀破坏随时可能影响管道的正常运行。

4.管道埋地后,应注意下列几方面:

(1)管道长期处于土壤腐蚀环境中,要求在这种隐蔽状态下保证燃气供应不间断,其运行状态主要通过仪器仪表来观测。管道的安全可靠运行与腐蚀控制系统的功能有效发挥、检测准确性、管理到位度、维修及时性等密切相关;

(2)城镇的迅速发展使地下各种设施不断增加,多种管道之间以及燃气管道和其他金属设施之间的相互关联和影响日益突出;

(3)大地中杂散电流的增加以及土壤类型、污染情况及细菌活动等的变化,使管道腐蚀问题和腐蚀控制技术、管理越来越复杂;

(4)随着城镇气化地域不断扩大、气化深度不断加深及管道输配压力的不断提高,对城镇燃气供应的安全可靠保障要求越来越高。

5.为确保管道安全可靠运行和提高管道的使用寿命,建立有效的、规范的腐蚀控制系统势在必行。腐蚀控制是指:在掌握埋地钢质管道的土壤环境中的腐蚀规律和腐蚀反应机理的基础上,使腐蚀破坏限制在一定范围内,将腐蚀程度降低到最小。就城镇燃气而言,对埋地钢质管道进行腐蚀控制,就是总结多年城镇燃气发展过程中埋地管道腐蚀与防护的经验,并不断采用新技术、新设备、新材料、新工艺,将设计、施工、运行、管理贯穿于管道腐蚀控制的全过程,建立起技术可行,经济合理,管理有序的腐蚀控制系统。

二、埋地钢质管道必须采用防腐层辅以阴极保护(联合保护)的腐蚀控制系统

3.0.2 新建的高压、次高压、公称直径大于或等于 100mm的中压管道和公称直径大 于或等于200mm的低压管道必须采用防腐层铺以阴极保护的腐蚀控制系统。管道运行 期间阴极保护不应间断。

1.本条为强制性条款,必须严格执行。条文明确规定了城镇燃气埋地钢质管道必须采用防腐层辅以阴极保护的腐蚀控制系统及其实施范围。

2.建立腐蚀控制系统是保证管道安全可靠运行的重要措施。燃气是城镇生存和发展的重要基础能源,与居民生活、工业生产、企业经营密切相关,保证燃气安全可靠供应至关重要。为此,提出对城镇燃气供应要力求做到:燃气质量合格、供气压力稳定、连续供应不间断、不出现涉及人身和财产的安全事故。这是最基本的要求。

(1)城镇燃气主要以管道作为载体进行输配,管道一般埋设于地下,直接与土壤接触。管内输送的主要是易燃易爆的天然气、人工煤气、液化石油气,并且为有压输送,气体积聚了大量压缩能。

(2)按照城镇管道压力(MPa)级制可分为:高压(2.5< P ≤ 4.0,1.6< P ≤ 2.5)、次高压(0.8< P ≤ 1.6,0.4< P ≤ 0.8)、中压(0.2< P ≤ 0.4,0.01 ≤ P ≤ 0.2)、低压( P <0.01)管道,共 7 级。高压和次高压管道多采用钢管,中压和低压管道可采用钢管、球墨铸铁管、聚乙烯管或钢骨架聚乙烯塑料复合管。《规程》中的埋地钢质管道主要涉及高压、次高压管道和部分中压、低压管道。

(3)阴极保护的应用主要考虑了国内城镇燃气发展的技术、经济、管理等方面的实际情况,目前是规定在高压、次高压管道和中压、低压干管范围内。如各方面条件允许,可扩大应用范围,以利于管道腐蚀控制。

在役管道的腐蚀与防护情况各地区不尽相同,在同一城镇内也存在差异:管道使用的防腐层多种并存,且完整性程度也各不相同;阴极保护的应用范围参差不齐;管道施工水平也存在差距。能够达到《规程》要求的腐蚀控制技术为数不多。因此,要达到《规程》要求的程度,各方面还有许多工作要做。

3.埋地钢质管道防腐层辅以阴极保护联合使用的腐蚀控制系统,是一项科学有效的腐蚀控制措施,已被国内外大量实践所证明,并陆续出台相应的法规,其已成为一些国家的普遍做法。《规程》规定的双保护腐蚀控制系统与国际上广泛实行的防腐蚀立法规定相一致,符合目前埋地钢质管道腐蚀控制技术的状况,是保障我国城镇燃气管道安全可靠运行的重要措施。

美国腐蚀工程师协会标准NACE RP 0169 —96 明确规定:“新的管道系统除非调查表明不需要腐蚀控制,否则,在最初设计时,就应规定要采取用防腐层辅以阴极保护或其他已证明有效方法的腐蚀控制”;“已建带有防腐层的管道系统,除非调查表明不需要阴极保护,否则,应提供和保持阴极保护”。前苏联国家标准《防腐蚀和老化的共同保护系统》ГOCT 9.015 —74规定:“地下钢管和(液化)石油储槽应防止由周围介质和杂散电流引起的腐蚀,除采用防腐层外,还应采用电化学阴极保护”。同样,日本、英国等国家对埋地钢质管道采用阴极保护技术也做了强制性规定。

20世纪70年代初,采用阴极保护技术的管道已达到:德国1.7万千米、法国2万千米,前苏联 6 万千米、美国 64 万千米。

4.我国城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制采用在管道外表面涂覆防腐层的单一措施的状况,已延续了较长时间。随着城镇燃气事业的发展,投入使用钢质管道数量不断增加,管道被腐蚀而引起的事故屡屡发生。腐蚀与防护成为影响管道安全运行和使用寿命的关键因素。随着对腐蚀与防护重要性认识的深化,加速了对腐蚀控制新技术、新设备、新材料、新工艺的采用,促进了腐蚀控制工程设计、施工、运行和管理水平的提高。目前,一些城镇的燃气管道全部或局部采用了阴极保护技术,取得了很好的效果和经验。

昆明市是燃气管道应用阴极保护技术较早的城市。该市燃气工程始建于 1983 年,1986年投入使用,管道总长度超过800 km。针对该地区土壤腐蚀性强、地下设施复杂的特点,对管道腐蚀控制采用了防腐层与阴极保护联合保护的方式,与管道同时投入使用,有效地控制了埋地管道外腐蚀,保证了正常燃气供应。

据了解,在20 世纪 80 年代中期以后,北京、上海、广州、贵阳、成都、沈阳、西安、深圳等城市的燃气管道都在不同范围内应用了阴极保护。实践证明,阴极保护是一项有效的防腐蚀措施,用较少的投资(一般占工程总投资的 2 %~4 %),可延长管道寿命几倍乃至几十倍,降低泄漏几率,减少事故,体现了很好的经济效益、社会效益和环境效益。

一些燃气公司不仅应用阴极保护,而且加强科研进行专题研究,配备和培训专业技术人员,建立腐蚀与防护工作体系,拓宽了应用的广度和深度。从全国来看,金属的腐蚀与防护技术整体水平不断提高。北京科技大学、中国科学院金属研究所、中国科学院福建物质结构所二部等部门的科研成果为金属腐蚀与防护的技术发展创造了有利条件。

《规程》编制过程中,编制组对1.7万余千米的城镇燃气埋地钢质管道腐蚀与防护的历史与现状进行了调研。内容包括:管道腐蚀控制系统的基本情况;管道防腐层和阴极保护设施的应用及其生产、施工、检测、管理水平;管道腐蚀与防护科研成果和技术发展方向;在役管道的腐蚀状况和相应的事故情况等,为《规程》的制定提供了依据。

综上所述,可以看出,城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制确定为防腐层辅以阴极保护联合保护方式不仅十分必要而且各方面条件都已经成熟。

5.目前,我国城镇燃气管道超过10万千米,已形成一定规模。随着陕京管道建成并投入使用和西气东输的实施,长距离、高压力、大口径的长输管道大量增加,它标志着大规模发展天然气的时期已经到来。据了解,近期涉及利用天然气的城市约150座,若干城市燃气输配管道连接在同一条长输管道上,形成具有一定规模的燃气输配网络,改变了过去城镇燃气独立分布的状态。这样,一个城镇在燃气供应过程中参数的调整、用量的变化、事故的发生有可能影响到另一个或若干个城镇。

无论是长输管道还是城镇燃气管道一旦因腐蚀导致发生事故,都会对城镇的正常生产、生活秩序、社会环境、交通运输带来不可估量的损失。所以,这也是《规程》中第3.0.1 条和第 3.0.2 条定为强制性条款的原因。

三、在役埋地管道(仅有防腐层)应逐步追加阴极保护

3.0.3 仅有防腐层保护的高压、次高压和公称直径大于或等于150mm的中压在役管道应逐步追加阴极保护系统。

本条款对在役管道追加阴极保护系统的范围和时限作了规定。这一规定主要考虑了我国城镇燃气管道的现状,以及燃气企业的经济能力和技术水平。

在追加阴极保护系统时,需要考虑:第一,管道在已有完好的外防腐层的基础上,应创造条件尽快追加阴极保护,以延长现已运行的管道寿命,减少事故;第二,追加阴极保护系统应采取统一设计、分段实施的步骤。同时,对仅有防腐层保护的在役管道追加阴极保护也是一些国家的通用的、法定的做法。

四、埋地管道的干扰腐蚀与排流保护

3.0.4 处于干扰腐蚀地区的管道,应采取防干扰的排流保护措施。

随着城镇工业生产和国民经济迅速发展,城镇地区大量增加直流电力输配系统、电气化轨道交通、工业电解装置、阴极保护系统及其他直流供电设施等,它们都会通过接地体向大地排放电流或因设备缺陷而漏电,使大地中杂散电流显著增多。此外,还存在着由于交流电气化铁路和高压交流电力系统架空输电线路而对管道产生的交流干扰腐蚀。这些干扰腐蚀源的不断增加使得干扰腐蚀可能性也在显著增加。所以,管道对干扰腐蚀的防护十分重要。

对排流保护的要求和效果评定见本《规程》第七章。

五、腐蚀控制系统的选用

1.选用腐蚀控制系统的基本因素

3.0.5 管道腐蚀控制系统的确定,应考虑下列因素:

1 土壤环境因素:

1)土壤环境的腐蚀性;

2)管道钢在土壤中的腐蚀速率;

3)管道相邻的金属构筑物状况及其与管道的相互影响;

4)对管道产生干扰的杂散电流源及其影响程度。

2 技术经济因素:

1)管道输送介质的性能及运行工况;

2)管道的预期工作寿命及维护费用;

3)管道腐蚀泄漏导致的间接费用;

4)用于管道腐蚀控制的费用。

3 环境保护因素:

1)管道腐蚀控制系统对人体健康和环境的影响;

2)管道埋设的地理位置、交通状况和人口密度;

3)腐蚀控制系统对土壤环境的影响。

确定管道腐蚀控制系统的基本考虑因素为:土壤环境、技术经济、环境保护三类因素。这三个方面是针对建立城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制系统提出的,细化为十一项。对于特定的城镇、工程、管道,考虑的侧重面可能不同,但以下共性问题需注意:

(1)对埋入地下接触土壤的钢质管道,了解土壤环境是控制腐蚀的基础。应对土壤的电阻率、质地、松紧程度、含水量、含盐量、有机质含量、湿度等主要指标进行测定,对导致管道电化学腐蚀、杂散电流腐蚀、细菌作用腐蚀的原因进行分析。只有做好基础工作,建立的腐蚀控制系统才能有效。

(2)在确定管道腐蚀控制的费用时,需要进行经济计算和经济分析,确定合理的投资依据和投资回报。虽然腐蚀控制工程只是整体管道工程中的一个局部项目,但是在技术可行的前提下找到经济合理点是十分必要的。腐蚀控制系统的预期寿命和维护费用直接影响管道的预期寿命和维护费用,所以计算腐蚀控制系统的初始投资和年运行费用时,要进行综合比较分析,不能片面的强调降低成本。

(3)防腐层的性能和施工状况直接影响管道腐蚀控制效果。腐蚀控制系统投入使用后,防腐层长期处于与土壤接触的复杂多变的环境中,防腐层的自然老化以及电化学、细菌、植物根系等因素都会破坏防腐层,使管道失去保护。因此,为保证使用周期内防腐层性能可靠,应优化选择防腐层:

1)考虑其力学性能、物理性能和物理-化学性能,以及加工性能;

2)考虑其使用寿命、更新周期、初始投资、运行费用;

3)应进行综合分析,特别是性能价格比。

(4)管道腐蚀控制系统的设计是燃气管道系统设计的一部分。为达到合理设计、规范施工的目的,应注意以下几个环节:

1)按照设计程序有序地进行设计;

2)选择几个方案进行技术经济比较;

3)施工应依据设计图纸和国家现行标准进行;

4)综合考虑经济和技术、施工和检测、运行和维护的均衡统一。

通过设计确认腐蚀因素,提出技术要求,优化材料选择,规范施工方法,保证腐蚀控制系统在预期寿命内能够可靠、经济地运行。

2.现有实例和经验的借鉴

3.0.6 管道腐蚀控制系统的确定可参比类似在役管道实施、运行和检测结果。

设计新建管道的腐蚀控制系统时,在新建管道的腐蚀环境和设计参数范围内,可以参考和比较类似的在役管道的腐蚀与腐蚀控制系统运行状况,充分借鉴现有实例和已有经验。这不仅能在一定程度上减少设计工作量和费用,而且可以获得腐蚀控制的实际数据。

在NACE RP 0169 —96中规定:“确定外部腐蚀控制必要性的基础数据为:腐蚀检测、运行记录、目视检查、类似系统在类似环境中的测试结果……”。实际上,此条款除有助于设计工作外,同时是对在役管道腐蚀控制系统日常的运行、管理、检查、维护提出的要求。

埋地钢质管道腐蚀控制系统的建立对提高城镇燃气供应的安全可靠性、延长管道使用寿命起到了重要的作用。但埋地管道的腐蚀环境和腐蚀机理是复杂的,腐蚀控制是在一定范围内和一定条件下工作的,因此,稍有不慎,仍可能会发生腐蚀破坏事故,对此应予经常注意。据资料统计,在美国,45 %管道损坏是由外壁腐蚀引起的,输气干线和集气管道的泄漏事故中 74 %是因腐蚀造成的。

在城镇燃气埋地钢质管道腐蚀导致事故发生时,除及时妥善处理外,认真地进行事故分析总结也很重要,这对认识埋地钢质管道腐蚀过程的机理和规律、提出有效的腐蚀控制方法、评定腐蚀试验和检测方法可靠性、检验腐蚀控制系统运行和维护状况都是十分有益的。这也是参比类似在役管道和借鉴已有经验的作用。

3.专业技术人员的作用

3.0.7 进行管道腐蚀控制系统设计、施工及管理的技术人员应具有防腐蚀专业技术资格,实施操作人员应经过规定的专业培训。

《规程》第3.0.7条是保证城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制系统的设计、施工和管理规范化、专业化的需要,是提高腐蚀控制工程技术水平的关键,也是加强腐蚀控制工程管理水平的基础。

腐蚀与防护是一门重要的学科。腐蚀控制系统的选用、设计、施工、检测维护和运行管理是技术含量很高的专业性工作,对其每一个步骤、每一个方面都必须十分精心、十分认真地由专业技术人员操作实施。必须对操作实施人员进行技术资格认定,相应地应对操作实施人员进行按规定要求的专业培训。提高他们的专业技术素质。这些都是为城镇燃气埋地钢质管道提供先进可靠的腐蚀控制系统的人员保障和技术保障。 TQN85QiTnw2Zaf97Bao8hMh7t8YBGEMZEXxyB9P4Sv8iPCVw94EIfqJdG9SA1g7h

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