在役低壓燃氣管網(wǎng)絕緣改造方法及應(yīng)用

尹志彪 褚大軍 顏丹平 段 蔚 張 輝

（1.北京永逸舒克防腐蝕技術(shù)有限公司 北京 100029; 2.北京市燃氣集團有限責(zé)任公司 高壓管網(wǎng)分公司 北京 100011）

在役低壓燃氣管網(wǎng)絕緣改造方法及應(yīng)用

尹志彪1,2 褚大軍1,2 顏丹平2 段 蔚1,2 張 輝1,2

（1.北京永逸舒克防腐蝕技術(shù)有限公司 北京 100029; 2.北京市燃氣集團有限責(zé)任公司 高壓管網(wǎng)分公司 北京 100011）

結(jié)合北京燃氣低壓管網(wǎng)實際情況，提出了將引入管加裝帶法蘭絕緣接頭的絕緣改造方法，加工制作了帶法蘭絕緣接頭，并在某小區(qū)進行了實際應(yīng)用。

低壓燃氣管網(wǎng) 絕緣改造 陰極保護

0 引言

CJJ95-2003《城鎮(zhèn)燃氣埋地鋼質(zhì)管道腐蝕控制技術(shù)規(guī)程》規(guī)定新建的高壓、次高壓、公稱直徑大于或等于100mm的中壓管道和公稱直徑大于或等于200mm的低壓管道必須采用防腐層輔以陰極保護的腐蝕控制系統(tǒng)[1]。由于陰極保護增大了管線建設(shè)成本，致使大部分在役低壓管道公稱直徑均小于200mm，且無陰極保護。近年來，據(jù)北京燃氣搶修數(shù)據(jù)統(tǒng)計，未施加陰極保護的低壓管線發(fā)生腐蝕漏氣事故的比例占整個管網(wǎng)腐蝕漏氣事故的70%以上，成為了管網(wǎng)腐蝕漏氣的重災(zāi)區(qū)。CJJ95-2013《城鎮(zhèn)燃氣埋地鋼質(zhì)管道腐蝕控制技術(shù)規(guī)程》規(guī)定新建管道應(yīng)采用防腐層輔以陰極保護的腐蝕控制系統(tǒng)，僅有防腐層保護的在役管道宜追加陰極保護系統(tǒng)[2]。

若需對在役燃氣管線追加陰極保護，首先必須對燃氣引入管進行絕緣改造。而在役燃氣引入管多采用直接焊接、法蘭連接或者螺紋連接，埋地燃氣管道和戶內(nèi)管道電導(dǎo)通，限制了對低壓燃氣管網(wǎng)追加陰極保護措施。

1 燃氣引入管的連接方式

燃氣管道連接方式一般有焊接、螺紋連接和法蘭連接。管道公稱直徑大于DN50或使用壓力大于10KPa的燃氣管道宜采用焊接連接；當(dāng)設(shè)計無明確規(guī)定時，管道公稱直徑小于或等于DN50的燃氣管道宜采用螺紋連接；閥門、儀器儀表等連接一般采用法蘭連接。

1.1 焊接

焊接是將管段連接處和焊條進行加熱，使焊接金屬處于融化狀態(tài)，待冷卻后兩段被焊管段連接成一整段管道。焊接具有焊口強度高、工藝簡單、長久耐用、嚴密性好等特點，管段之間可直接焊接，無需其他管件，管路美觀，使用可靠，成本較低，無需維修。焊接是管道連接方法中應(yīng)用最為廣泛的方法之一，主要包括手工電弧焊、氬弧焊和氧/乙炔氣焊等。

1.2 螺紋連接

螺紋連接又稱絲扣連接，是將管段連接處外部加工出外螺紋，螺紋應(yīng)光滑端正，無斜絲、斷絲、破絲或亂絲等現(xiàn)象，再在外螺紋上安裝帶內(nèi)螺紋的管件（如三通、彎頭、閥件等），管道與管件連接時應(yīng)同心，不應(yīng)使用管接頭進行強力對口，同時采用聚四氟乙烯作為密封材料，不得將密封材料擠入連接管內(nèi)，通過管件把兩根管段連接起來，形成一條完整的管路。

1.3 法蘭連接

法蘭連接主要由法蘭、墊片與螺栓螺母組成，通過擰緊法蘭之間的連接螺栓，壓迫法蘭中間的墊片，使其能產(chǎn)生足夠的彈塑性變形，將兩個法蘭壓緊面間達到密封效果。法蘭連接具有拆卸安裝方便、接合強度高、嚴密性好等特點，主要用于連接管道與管件及附屬設(shè)備（如閥門、波形伸縮節(jié)、調(diào)壓器等）。在法蘭連接時應(yīng)注意法蘭中心與管道同軸，管道與法蘭端面應(yīng)平行，不得用螺栓強力對口，螺栓規(guī)格統(tǒng)一，螺孔應(yīng)一一對正，緊固力度均勻?qū)ΨQ，螺栓上應(yīng)涂抹機油或黃油防銹蝕。

2 燃氣引入管絕緣改造方法

由于焊接、螺紋連接和法蘭連接的引入管把埋地管道與戶內(nèi)管道形成了一個整體，均不具有絕緣功能，不能在原有管道上進行絕緣改造，必須將原引入管廢除，加裝帶有絕緣接頭或絕緣法蘭的引入管[3]。

2.1 絕緣法蘭

絕緣法蘭是對同時具有埋地鋼質(zhì)管道要求的密封性能和電化學(xué)保護工程所要求的電絕緣性能的管道法蘭的統(tǒng)稱。它包括一對剛法蘭、兩法蘭間的絕緣密封件、法蘭緊固件和緊固件絕緣零件以及與兩片法蘭已分別相焊的一對鋼質(zhì)短管。若加裝絕緣法蘭，則需在絕緣法蘭兩側(cè)加裝避雷器或等電位連接器等避雷裝置，由于雷電的不可預(yù)見性，經(jīng)常使得避雷裝置損壞，而引入管一般裸露在空氣中，其絕緣墊片容易老化，需定期檢查和更換，且絕緣法蘭存在因裝配受力不均或運輸損壞而造成法蘭漏電或漏氣等問題。

2.2 絕緣接頭

絕緣接頭是同時具有埋地鋼質(zhì)管道要求的密封性能、強度性能和電防腐蝕所要求的絕緣性能的管道接頭的統(tǒng)稱。它包含組合件、絕緣板、填料、密封環(huán)、短管等。絕緣接頭是絕緣法蘭的升級換代產(chǎn)品，是埋地鋼質(zhì)管道陰極保護系統(tǒng)中不可缺少的重要管件。20世紀90年代，開始使用絕緣接頭代替絕緣法蘭，絕緣接頭具有強度高、整體性好、絕緣性能優(yōu)、現(xiàn)場安裝簡便等特點，廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)。

3 帶法蘭絕緣接頭試制

引入管連接埋地管道和戶內(nèi)管道，一般從地上引入，距地面800mm處穿墻進入戶內(nèi)。在引入管上安裝有截止閥，方便戶內(nèi)在燃氣改造或者發(fā)生燃氣泄露時能將氣源切斷。若對引入管進行絕緣改造，引入管下方的地下管線多涉及到開挖賠償?shù)葐栴}，所以只能在引入管露出地面處實施。而引入管露出地面的長度為800mm左右，其中截止閥長度為300mm，而允許安裝絕緣接頭的長度只有不到500mm，

若在安裝現(xiàn)場將絕緣接頭焊接在入戶管上，則焊接熱量會導(dǎo)致接頭內(nèi)的絕緣墊片受熱變形?；诮刂归y為法蘭連接，設(shè)計帶法蘭的絕緣接頭，在接頭加工車間里用水浴焊接，能快速消除焊接熱量，避免焊接法蘭盤過程中致使絕緣墊片受熱變形，而帶法蘭的絕緣接頭方便現(xiàn)場安裝，達到能在有限長度的引入管上進行絕緣改造的目的[4]。

采用北京永逸舒克防腐蝕技術(shù)有限公司生產(chǎn)的ZHJ整體型絕緣接頭，試制了兩個DN80/1.6MPa帶法蘭絕緣接頭，并對該接頭進行型式試驗，檢測結(jié)果如下。

由表1中檢測數(shù)據(jù)可知，該帶法蘭絕緣接頭符合北京燃氣檢驗標(biāo)準(zhǔn)。

4 絕緣改造技術(shù)實際應(yīng)用

北京燃氣某小區(qū)低壓管線，管線管徑為DN50-DN200，總長度10076m，外防腐層為塑化瀝青，啟用年限9年，未施加陰極保護。2009～2014年發(fā)生腐蝕漏氣事故8起，2014年對管道進行外腐蝕檢測發(fā)現(xiàn)管道涂層平均絕緣面電阻率為2484Ω?m2，共檢測出26處涂層破損點，平均每公里2.6個，管壁均有不同程度減薄跡象，亟需給管道追加陰極保護。

表1 DN80/1.6MPa帶法蘭絕緣接頭檢測數(shù)據(jù)

據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于小區(qū)早期由不同施工單位分期施工，小區(qū)引入管共73處，其中焊接23處、螺紋連接24處和法蘭連接26處。依據(jù)現(xiàn)場需要改造的引入管狀況，選擇相應(yīng)規(guī)格尺寸的帶法蘭絕緣接頭和短接管。按照帶氣切接線的要求準(zhǔn)備相應(yīng)的設(shè)備、人員、作業(yè)方案和應(yīng)急預(yù)案，首先預(yù)制帶法蘭絕緣接頭的引入管，將該新引入管連接埋地管道和戶內(nèi)管，再切除舊引入管，并封堵舊管線接口，最后，對新接的引入管進行氣密性試驗、打壓試驗和置換放散。圖1為該小區(qū)引入管改造后現(xiàn)場照片。

圖1 引入管絕緣改造現(xiàn)場照片

對該小區(qū)追加陰極保護后，用電位差法測試絕緣接頭前后的電位（相對于Cu/CuSO4），獲得的數(shù)據(jù)如圖2所示，由此證明，該陰極保護系統(tǒng)末端電位良好，絕緣接頭絕緣效果較好，為在役燃氣引入管絕緣改造起到了示范效應(yīng)。

圖2 引入管絕緣接頭前后電位

5 結(jié)論

（1）結(jié)合在役燃氣引入管現(xiàn)場實際情況，將ZHJ整體式絕緣接頭加工成帶法蘭絕緣接頭，通過型式試驗證明該接頭完全符合北京燃氣企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為后期的絕緣改造提供了技術(shù)支持；

（2）基于在役燃氣低壓管網(wǎng)引入口無絕緣裝置，無法直接追加陰極保護，首次提出利用帶法蘭絕緣接頭改造低壓燃氣引入管，該絕緣改造技術(shù)操作簡單，經(jīng)濟可行，免后期維護，使得低壓燃氣管網(wǎng)絕緣改造成為了可能，為在役燃氣低壓管網(wǎng)追加陰極保護奠定了基礎(chǔ)；

（3）通過現(xiàn)場實際應(yīng)用證明，利用帶法蘭絕緣接頭絕緣改造引入管技術(shù)，改造后的低壓燃氣管網(wǎng)絕緣效果良好，為在役燃氣引入管絕緣改造起到了示范效應(yīng)。

[1]CJJ95-2003.城鎮(zhèn)燃氣埋地鋼質(zhì)管道腐蝕控制技術(shù)規(guī)程.

[2] CJJ95-2013.城鎮(zhèn)燃氣埋地鋼質(zhì)管道腐蝕控制技術(shù)規(guī)程.

[3]韓永清, 崔連明. 燃氣管道入戶處的絕緣作法[J]．煤氣與熱力，2000，20（2）:139-141.

[4]王宏偉, 孫銳, 毛亮, 張穎博. 燃氣引入管的敷設(shè)與應(yīng)力分析[J]．煤氣與熱力，2005，25（8）:49-53.

表4 不同存放的容器試驗數(shù)據(jù)

4 結(jié)果與討論

（1）環(huán)境溫度設(shè)置在（20-24）℃，標(biāo)定EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的重復(fù)性臨界極差符合國標(biāo)規(guī)定值，以消除環(huán)境溫度的影響；

（2）將配置金屬指示劑溶液中加入三乙醇胺試劑，滴定終點判斷敏銳。減少金屬指示劑的誤差影響；

（3）將EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液放置塑料容器中的濃度穩(wěn)定性更好，減少玻璃容器的誤差影響；

（4)通過對影響EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定因素有效控制，提高標(biāo)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

參考文獻

[1] 劉珍. 化驗員讀本（上冊）[M] .北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004 :225， 234

[2]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局. JJG 196-2006，常用玻璃量器檢定規(guī)程[s] .北京:中國計量出版社，2007.

[3]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫局. GB/T 601-2002，化學(xué)試劑 滴定分析（容量分析）用標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備[s] .北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002

The Method and Application of Insulation Reconstruction for low Pressure Gas Pipe Network in Service

YIN Zhi-biao1,2CHU Da-jun1,2YAN Dan-ping2DUAN Wei1,2ZHANG Hui1,2
(1.Beijing Yong Yi Shu Ke Corrosion-resistant Technology Co., Ltd. Beijing 100029, China; 2. Beijing Gas Group High Pressure Pipe Branch Company, Beijing 100011, China)

Based on the actual situationofow-pressure gas pipeline in Beijing Gas, it' s proposed a kind of method that the insulation joint with flange is installed on introduction pipe, the insulating joints with fangeis manufactured and applicated in a district.

low pressure gas pipe; insulation transformation; cathodic protection

TB304

A

10.13726/j.cnki.11-2706/tq.2016.11.010.04

尹志彪（1987-），男，湖南桃江人，碩士，工程師，主要研究天然氣管網(wǎng)腐蝕控制。