浅谈天然气钢制球阀防腐工艺新材料的应用

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　　摘 要：本文主要分析钢制天然气阀井阀体腐蚀特点，已采取较为有效的防腐措施，并通过STAC防腐矿脂带对球阀本体的防腐技术实践分析，提出天然气钢制球阀防腐工艺新材料的应用
　　关键词：天然气;钢制球阀;玻璃钢井体;STAC防腐技术
　　
　　汉中市天然气投资发展有限公司自2009年成立以来，建设的各种压力级制的钢制天然气管道已超过上百公里，钢制埋地阀井近20座。随着时间推移，钢制管道及附属设施的防腐管理成为运行维护的重点之一。。汉中位于陕西南部，在纬度上仍属北方，但由于秦岭巴山山脉和汉中盆地地形的影响，该区域气候为亚热带的气候特征，降水明显，湿度较同纬度地区相对偏高，建成的钢制球阀地下阀井内长期运行在积水潮湿的环境中，为了避免钢制管线球阀腐蚀泄漏或锈死控制失效，汉中市天然气投资发展有限公司引进STAC复层包覆技术对地下阀井内的钢制球阀进行防腐处理。实践证明防腐效果良好，已在公司建设钢制阀井防腐处理时主要选择STAC进行加强级的防腐处理。
　　1 阀井内设施的腐蚀的类型
　　天然气钢制阀井井体结构一般为砖混结构，在地下水位较高的南方地区或北方雨季时期，阀井内易产生不同程度积水，形成阀井内设施（阀门、法兰、连接管道、放散阀）部分长期浸泡在水中，部分暴露在潮湿的空气中，且井内积水流动性很差，发酵产生多种微生物，在氧浓差电池、微生物的作用下，管道法兰连接处缝隙及螺栓发生强烈的局部腐蚀。其腐蚀类型有以下几种。
　　1.1 宏观氧浓差电池
　　阀井内钢制的燃气设施在长期积水或潮湿的环境下，处于潮湿区域内的阀井设施氧含量较低，该处自然电位较低，处于干燥区域阀井设施，由于氧气充足，自然电位相对较高，因此在处于积水和非积水（潮湿与干燥）的阀井设施之间由于氧含量的差异导致存在電位差而形成了腐蚀电池，理论上腐蚀最为严重的位置位于积水和空气的交界面处。
　　1.2 缝隙局部腐蚀
　　阀井内设施阀体与管道及放散阀有多处采用法兰、螺栓连接，在这些连接件或焊接接头缺陷处可能出现狭窄缝隙，其缝宽足以使电解质溶液进入，在缝隙内部贫氧，缝外富氧，使缝内金属与缝外金属构成短路原电池，缝内金属相对缝外金属是阳极，腐蚀反应使得缝内的氧很快耗尽，加剧浓差，在缝内发生强烈腐蚀，形成缝隙局部腐蚀，该类腐蚀多发生在法兰连接面，螺母压紧面、管道锈层下金属表面。这类腐蚀长期作用下导致法兰连接处的密封失效、螺栓预紧失效。
　　1.3 微生物腐蚀
　　土壤中的硫酸盐还原菌诱发的厌氧腐蚀是常见的微生物腐蚀，阀井内潮湿、积水的环境，易发酵产生各种微生物，由其在处于农田或植被丰富区域的阀井，在施工建设回填过程中，植被等有机物会有助于微生物的活动，有利于硫酸盐还原厌氧生活和繁殖，微生物一般在阀井内设施的局部附着。金属表面附着的部位难以和氧气接触，进而产生氧浓差电池使附着物下面的金属被强烈腐蚀。与此同时，好氧菌在代谢作用下也会消耗大部分氧气而造成氧浓差差异加剧，消耗氧气量大的区域相对于其他区域为阳极，产生局部腐蚀。
　　2 阀井内设施腐蚀的处理难点
　　阀井内设施主要包含阀门、法兰、连接关键、主管道、旁通管道、放单阀门等，其工件尺寸不一，形状各异，出厂防腐在安装施工过程中十分容易遭到破坏，且阀井内空间受限，采光受限。发生腐蚀后表面处理困难，管线采用的强制电流或牺牲阳极保护很难达到。且每一次阀井内受限空间的检维修将消耗大量的人力和精力，同时阀井设施频繁防腐处理维护作业风险较高，易发生窒息、淹溺等事故。
　　3 阀井内常用的防腐措施
　　目前燃气阀井针对防腐失效集中问题，有多种应对措施，在此仅简述几种我公司已采用并行之有效的措施。
　　3.1 采用直埋式全焊接阀门
　　直埋式全焊接球阀采用特殊的结构设计，具有免维护的特点，埋地前在阀门外涂敷PU特殊防腐涂层，同时将3根分别为阀座和阀杆紧急注脂的注入管、中腔放空管及阀杆根据埋地深度适当延长，安装时将阀体及大部分管道直接埋入地下。
　　3.2 采用防水性更高的玻璃钢井体
　　公司在2014年在一条工业供气专线建设时引进玻璃钢井体，效果较为显著，后期也对存在类似的其他阀井井体进行改造。玻璃钢井体按照阀井的尺寸采用圆形玻璃钢在厂一次性预制到位，现场安装时根据管道埋深进行现场开孔，其中管道穿井壁处采用玻璃丝绵填塞，并用聚氨酯密封胶密封防水。
　　3.3 使用STAC矿脂油性防腐蚀胶带防腐
　　STAC矿脂油性防腐蚀系统包括油性底漆、腻子、油带、保护带四个部分。这个系统是一种基于油性矿脂憎水的防腐蚀机理，使得工件表面形成几个连续层次的油性防护层，使得腐蚀因子（水、空气）无法渗透，能够阻止腐蚀的产生和蔓延。这种防腐系统由于材料的特殊性，使得其具有优于其他防腐措施的一些特性：
　　（1）材质以饱和的惰性矿脂为主要成分，能够长期耐酸、碱、盐物质的腐蚀。
　　（2）材料具有不固化、不硬化、不开裂的特点。
　　（3）材料是矿脂类，具有优异的可塑性和柔韧性。
　　（4）可以在有水及水下环境进行在线防腐，操作也较为简单，且材料可反复多次使用。
　　（5）同时这种材料也满足对环境无害、人体无害的一些基本要求。
　　4 STAC防腐技术的工艺处理
　　结合汉台分公司汉中末站至新希望LNG气化站天然气管道1#阀井内设施STAC矿酯油性防腐胶带系统施工案例，现将该工艺处理过程和步骤进行简要介绍：
　　（1）对阀井内设施表面进行除锈。
　　（2）施涂STAC底漆：用手直接向井内管道及附属设施表面均匀的涂刷一薄层STAC底漆（也可使用刷子、手套等工具）。
　　（3）施用STAC腻子：涂覆腻子时可以使用油灰刀或带手套进行。
　　（4）缠绕STAC油带：STAC油带每缠一道应保证与前一道有至少25mm的搭边。
　　（5）缠绕STAC外保护带，在STAC防腐油带外再螺旋缠绕一层自粘性的外防护带或塑料膜。
　　5 结语
　　汉台分公司汉中末站至新希望LNG气化站天然气管道1#阀井内设施STAC矿酯油性防腐胶带系统施工后半年拨开防腐层，防腐层性能完好，无老化、龟裂等现象，被保护的管道表面无锈迹。STAC系统防腐目前已在公司地埋式燃气管道、阀门设施及出地管道工程建设和生产过程加强级防腐中推广应用。
　　参考文献：
　　[1]城镇燃气设计规范 GB50028-2006.
　　[2]燃气工程施工.北京：中国计划出版社，2001.2.
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