燃?xì)夤こ讨袖摴艿膽?yīng)用及防腐方法

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簡(jiǎn)介： 簡(jiǎn)單介紹了城市燃?xì)夤艿赖姆N類(lèi)和材料。重點(diǎn)介紹了幾種不同材質(zhì)的鋼管及其適用范圍，并對(duì)其進(jìn)行了比較。詳細(xì)介紹了埋地鋼管的土壤腐蝕類(lèi)型及比較常見(jiàn)的防腐方法。最后指出了城市燃?xì)夤艿乐写嬖诘囊恍﹩?wèn)題和解決途徑。
關(guān)鍵字：城市燃?xì)?鋼管 應(yīng)用 防腐

0 前言
近十余年，我國(guó)的城市燃?xì)馐聵I(yè)蓬勃發(fā)展，設(shè)計(jì)、施工和管理等各方面技術(shù)都有了很大進(jìn)步。尤其是今年來(lái)，不少城市發(fā)展城市燃?xì)馐聵I(yè)，對(duì)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、提高人民生活水平和促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有重要意義。

現(xiàn)代化的城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)是復(fù)雜的綜合設(shè)施，其主要部分是燃?xì)夤芫W(wǎng)。燃?xì)夤芫W(wǎng)敷設(shè)造價(jià)約占項(xiàng)目總造價(jià)的60%~70%，其中管材費(fèi)用約占管網(wǎng)敷設(shè)造價(jià)的60%以上[1]。用于輸送燃?xì)獾墓懿姆N類(lèi)很多，主要有鋼管、鑄鐵管和PE塑料管等三類(lèi)。我們必須根據(jù)燃?xì)庑再|(zhì)、系統(tǒng)壓力和施工要求來(lái)選用，并應(yīng)滿足機(jī)械強(qiáng)度、抗腐蝕、抗震和氣密性等基本要求。

1 鋼管的應(yīng)用
鋼管是燃?xì)夤こ讨袘?yīng)用最多的管材。其主要優(yōu)點(diǎn)是：強(qiáng)度高、韌性好、承載應(yīng)力大，抗沖擊性和嚴(yán)密性好，可塑性好，便于焊接和熱加工，壁厚較薄、節(jié)省金屬。但其耐腐蝕性較差，需要有妥善的防腐措施。燃?xì)夤こ讨惺褂玫匿摴芤话阌蓛?yōu)質(zhì)低碳鋼（Q235）或低合金鋼（16Mn）制成。

1.1 鋼管的選材

用于城市燃?xì)夤艿赖匿摴苤饕袩o(wú)縫鋼管和焊接鋼管兩大類(lèi)。無(wú)縫鋼管的強(qiáng)度很高，但受生產(chǎn)工藝和成本的限制，一般是DN200以下的小口徑鋼管。焊接鋼管種類(lèi)較多，按焊接方式可分為直縫焊接鋼管和螺旋縫焊接鋼管兩類(lèi)。其中，直縫焊接鋼管（以下簡(jiǎn)稱(chēng)直縫管）又包括直縫雙面埋弧焊（LSAW）鋼管和高頻電阻焊（ERW）鋼管等幾種。螺旋縫焊接鋼管（以下簡(jiǎn)稱(chēng)螺旋管）則是螺旋縫雙面埋弧焊（HSAW）鋼管。

將直縫管和螺旋管的制造工藝進(jìn)行比較，則前者的優(yōu)勢(shì)在于：

① 螺旋管的制造工藝決定其殘余應(yīng)力要大于直縫管，因直縫管采用整體擴(kuò)徑工藝，殘余應(yīng)力接近零，而螺旋管不能做到這一點(diǎn)；

② 螺旋管焊縫錯(cuò)邊量大多在1.1~1.2mm范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)要求錯(cuò)邊量要小于壁厚的10%，對(duì)于薄壁管，錯(cuò)邊量很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，而直縫管不存在此問(wèn)題；

③ 與直縫管相比，螺旋管焊縫流線較差，應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴(yán)重；

④ 螺旋管熱影響區(qū)大于直縫管，而熱影響區(qū)是焊管質(zhì)量的關(guān)鍵；

⑤ 螺旋管幾何尺寸精度差，給現(xiàn)場(chǎng)施工，如對(duì)口、焊接帶來(lái)一定困難；

⑥ 同樣管徑，螺旋焊管可能達(dá)到的厚度遠(yuǎn)小于直縫管，如直縫管板厚一般為6~25mm，最厚可達(dá)45mm，而螺旋管壁厚最大只能達(dá)到18mm；

⑦ 直縫管焊縫比螺旋管縮短60%，焊縫缺陷出現(xiàn)概率低；

⑧ 直縫管母材為單張控軋鋼板，可進(jìn)行100%無(wú)損探傷，而螺旋管母材為熱軋鋼板卷，不能做到100%的無(wú)損探傷；

⑨ 直縫管采用先成型后焊接的工藝，在焊接前有條件檢查成型縫的質(zhì)量，焊縫的間隙、坡口、錯(cuò)邊等可檢測(cè)處理，而螺旋管采用邊成型邊焊接的工藝，即使在焊接進(jìn)程中發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)邊、開(kāi)縫等缺陷也很難隨時(shí)停機(jī)處理，可見(jiàn)直縫管的焊接質(zhì)量要優(yōu)于螺旋管[2]。

因此，直縫管的工藝質(zhì)量綜合性能要憂于螺旋管。目前國(guó)內(nèi)直縫管的生產(chǎn)情況是：公稱(chēng)直徑DN400及其以下為高頻電阻焊鋼管，公稱(chēng)直徑DN400以上為直縫雙面埋弧焊鋼管。對(duì)于直縫雙面埋弧焊鋼管，按成型工藝的不同，共有UOE、JCOE、HME、RBE和PFP等五種成管方式，以前兩者最為常見(jiàn)。由于UOE成型焊接鋼管生產(chǎn)線的成型設(shè)備技術(shù)含量高，生產(chǎn)效率高，成型工藝較簡(jiǎn)單，成型好，成型后焊接應(yīng)力??；且由于生產(chǎn)中采用水壓整體擴(kuò)徑，可有效消除鋼管內(nèi)應(yīng)力，提高了管材的強(qiáng)度和尺寸精度，所以質(zhì)量?jī)?yōu)于JCOE成型焊接鋼管。

但是，螺旋管用卷板制管，造價(jià)比用鋼板卷制的直縫鋼管低廉。而且，螺旋管的焊縫在管子上形成的線條比直縫管均勻，焊縫避開(kāi)了主應(yīng)力方向。所以螺旋管在城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)中也還是有一定應(yīng)用。

1.2 鋼管的選用

城市燃?xì)夤艿腊ㄝ敋飧晒堋⒎峙涔艿?、用?hù)引入管和室內(nèi)燃?xì)夤艿?，各管道都有不同的用途。按輸氣壓力的不同，又可分為低壓（不高?.01MPa）、中壓（0.01~0.4MPa）、次高壓（0.4~1.6MPa）和高壓（1.6~4.0MPa）。一般來(lái)說(shuō)，管道壓力越高，管道漏氣的可能性越大，對(duì)管道的質(zhì)量要求也越高；但采用較高壓力的管道，則可以減少整個(gè)管網(wǎng)的初投資。不同用途、不同壓力和不同直徑的管道，就必須有不同材質(zhì)和不同工藝。

城市燃?xì)夤芫W(wǎng)中，高壓、次高壓管道和輸氣干管一般都選用鋼管，但是也存在著鋼管類(lèi)型的選用問(wèn)題。近年來(lái)，直縫管在壓力較高的管道中呈現(xiàn)出逐漸取代螺旋管的趨勢(shì)。目前，高頻電阻焊（ERW）鋼管比螺旋管價(jià)格還要低，而且質(zhì)量可靠性高于螺旋管，有著良好的性?xún)r(jià)比，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。有一種取法是管道外徑￠≤406mm采用直縫電阻焊ERW鋼管，￠＞406mm采用直縫雙面埋弧焊鋼管（UOE成型工藝）[3]。

中低壓管道方面，PE管柔韌性好、耐腐蝕、管道內(nèi)壁光滑等優(yōu)點(diǎn)，使得PE80材質(zhì)PE管成為小直徑中低壓燃?xì)夤芫W(wǎng)的主要管材。而在國(guó)外，高密度的PE100材質(zhì)PE管由于在價(jià)格和維護(hù)成本方面具有鋼管無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，已成為埋地中低壓燃?xì)夤艿拦懿牡氖走x[1]。但當(dāng)管道管徑較大、大于PE管的經(jīng)濟(jì)界限管徑時(shí)，則應(yīng)選用鋼管。例如，DN200以上的中壓管道是以選用直縫電阻焊ERW鋼管為主。

城市里人口積聚、車(chē)輛集中、施工區(qū)繁多、地下設(shè)施復(fù)雜，燃?xì)夤艿浪幁h(huán)境特殊，故對(duì)管道的選用提出了更高的要求。在重點(diǎn)區(qū)域應(yīng)選用直縫管，減少制管焊縫長(zhǎng)度，提高焊縫質(zhì)量，降低發(fā)生事故的可能性。另外在確定管道鋼級(jí)時(shí)，應(yīng)在按經(jīng)濟(jì)比選出的鋼級(jí)基礎(chǔ)上再降低一級(jí)，以增加管道壁厚，提高管道線性剛度。

2 鋼管腐蝕及防腐
在城市燃?xì)夤芫W(wǎng)中，燃?xì)夤艿酪话悴扇〉叵路笤O(shè)，這容易給金屬管道包括鋼管帶來(lái)嚴(yán)重的腐蝕。而且與長(zhǎng)輸管道相比，城市燃?xì)夤艿蓝酁榄h(huán)狀、枝狀，管件密布，管道變徑較普遍；隨著城市建設(shè)的進(jìn)展逐步形成并拓展，質(zhì)量缺陷較多；周邊環(huán)境復(fù)雜甚至突變，城市雜散電流干擾嚴(yán)重。這都要求做好鋼管的防腐工作。