涂覆鍍鋅鋼管在住宅地上明支燃?xì)夤艿赖膽?yīng)用分析

上海燃?xì)馐斜变N售有限公司 許葉忠 姚 亮

涂覆鍍鋅鋼管在住宅地上明支燃?xì)夤艿赖膽?yīng)用分析

上海燃?xì)馐斜变N售有限公司 許葉忠 姚 亮

通過中性鹽霧(NSS)試驗(yàn)，可以得出環(huán)氧防腐涂層能使涂覆鍍鋅鋼管比常規(guī)鍍鋅鋼管具有更優(yōu)良的防腐蝕性能。通過明支燃?xì)夤艿赖男卵b工程和舊改工程的試點(diǎn)，對(duì)管材的工程經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析，同時(shí)總結(jié)了應(yīng)用中存在的問題，并提出了相應(yīng)的解決方案，為今后類似的新建公房及老公房地上明支管道項(xiàng)目提供借鑒。

燃?xì)?地上明支管道 涂覆鍍鋅鋼管 螺紋連接

1 現(xiàn)狀分析

住宅地上明支燃?xì)夤艿朗侵阜笤O(shè)在居民住宅建筑的內(nèi)部或外墻面，連接小區(qū)樓棟的室外燃?xì)饬⒐芘c燃?xì)獗?燃?xì)饬⒐苤劣脩羧細(xì)獗砬?，直貫住宅建筑上下的供氣管道。本市現(xiàn)有管道燃?xì)庥脩艏s540萬戶，其中早期敷設(shè)接近30年使用年限的高齡管道用戶約 40萬，今后每年還將逐步新增大量高齡管道用戶。在日常運(yùn)營(yíng)過程中已發(fā)生或?qū)⒖赡馨l(fā)生用氣安全隱患的燃?xì)夤艿老到y(tǒng)，特別是早期管道材質(zhì)及防腐工藝水平較低，加上老式住宅廚房的通風(fēng)條件較差，地上明支燃?xì)夤艿莱霈F(xiàn)老化與腐蝕現(xiàn)象日益增多。

目前上海地區(qū)燃?xì)夤艿莱Ｓ霉懿臑闊徨冧\鋼管，其機(jī)械性能良好，使用壽命為 30年，但在實(shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn)，熱鍍鋅鋼管出現(xiàn)不同程度的腐蝕現(xiàn)象，如圖1所示。

圖1 工程中拆下的已被腐蝕的熱鍍鋅鋼管

被腐蝕部位大都處于樓板、廚房工作臺(tái)、零部件和管道連接的絲扣處，易積水和長(zhǎng)年處于濕度較高的地方。

究其原理，主要因?yàn)闊徨冧\鋼管中Zn會(huì)與Cl發(fā)生電化學(xué)腐蝕反應(yīng)。NaCl(食鹽主要成分)都可分解成Na+及Cl-，即形成一個(gè)帶有Na+、Cl-離子的電解質(zhì)溶液，而鋅對(duì)鋼管基體的保護(hù)是犧牲陽極作出的，在含有Cl-的電解質(zhì)溶液中，鋼管表面的陽極鋅離子(Zn2+)和陰極(如 Cl-)形成微電池，眾多的微電池不斷發(fā)生電化學(xué)腐蝕，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的電化學(xué)腐蝕反應(yīng)，鋅層被完全腐蝕，露出鋼基體，鋼基體在含有侵蝕性陰離子(如 Cl-)以及溶解氧或氧化劑存在的環(huán)境中發(fā)生點(diǎn)蝕，點(diǎn)蝕一旦發(fā)生，便可能由于自催化過程而繼續(xù)生長(zhǎng)，造成不同位置的穿孔現(xiàn)象。

近年來，一種新型的管材——涂覆鍍鋅鋼管在廣州和佛山地區(qū)得到了推廣使用，它主要是在熱鍍鋅鋼管外壁又增加了一層環(huán)氧防腐涂層，因此較常規(guī)熱浸鍍鋅鋼管具有更好的防潮、防腐蝕性能，在一定程度上延長(zhǎng)了管道的使用壽命，對(duì)于在上海這樣的沿海潮濕地區(qū)推廣應(yīng)有較好的前景。

2 抗腐蝕性能的對(duì)比

按照管材適用標(biāo)準(zhǔn)《低壓流體輸送用焊接鋼管》(GB/T 3091—2015)可知，熱鍍鋅鋼管與涂覆鍍鋅鋼管在抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和抗沖擊力等力學(xué)性能基本一致。在抗腐蝕性能方面，我們委托了第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)上海寶冶工程技術(shù)有限公司對(duì)DN32的模擬管道系統(tǒng)(如圖2)進(jìn)行中性鹽霧(NSS)試驗(yàn)。該系統(tǒng)由6件瑪鋼寬邊管件、1件熱鍍鋅鋼管、4件涂覆鋼管組成，其中3處螺紋接口涂漆處理、4處螺紋接口纏繞生料帶、3處螺紋接口未進(jìn)行處理。

圖2 DN32的模擬管道系統(tǒng)

中性鹽霧(NSS)試驗(yàn)是一種人工加速腐蝕性測(cè)試，在特定的試驗(yàn)箱內(nèi)，將濃度為(5±0.5)%，pH值為6.5～7.2的NaCl溶液通過噴霧裝置進(jìn)行噴霧，讓鹽霧沉降到模擬管道系統(tǒng)上，經(jīng)過一定時(shí)間觀察其表面腐蝕狀態(tài)。

試驗(yàn)前，測(cè)得熱鍍鋅鋼管鍍鋅層平均厚度為69.6μm，涂覆鋼管鍍鋅層(含涂層)平均厚度174μm。

經(jīng)過295 h的試驗(yàn)，模擬管道系統(tǒng)表面狀況如圖3所示。

圖3 模擬管道系統(tǒng)經(jīng)過295小時(shí)試驗(yàn)后表面狀態(tài)的對(duì)比

可以看到，涂覆鋼管表面未發(fā)生任何變化，而熱鍍鋅鋼管其表面性狀已經(jīng)發(fā)生改變。將該模擬管道系統(tǒng)常態(tài)下繼續(xù)放置一段時(shí)間(約11個(gè)月)，再次測(cè)得熱鍍鋅鋼管鍍鋅層平均厚度為52.3 μm，涂覆鋼管鍍鋅層(含涂層)平均厚度仍為174 μm。

從以上分析可知，涂覆鍍鋅鋼管在力學(xué)、物理性能與熱鍍鋅鋼管無明顯差異，但其環(huán)氧防腐涂層對(duì)鋼基體的整體防腐使得涂覆鍍鋅鋼管在抗腐蝕性能上優(yōu)于熱鍍鋅鋼管。

3 涂覆鍍鋅鋼管的試點(diǎn)工程

3.1 工程概況

3.1.1 長(zhǎng)陽路新建公房項(xiàng)目

新建公房室內(nèi)燃?xì)夤艿赖氖┕ぃㄖ娣e7901m2，幢數(shù)1幢，層數(shù)14層，戶數(shù)104戶，立管6根，其中北墻DN50立4根、南墻DN100立2根。本項(xiàng)目?jī)?nèi)管采用廣東華捷生產(chǎn)的涂覆鍍鋅鋼管，零件選用瑪鋼寬邊管件，見圖4。支架仍然利用原先的角鐵支架。施工工具使用傳統(tǒng)套絲機(jī)及管鉗。

圖4 一般管件和瑪鋼寬邊管件

3.1.2 泰山一村、二村老公房超齡明支管改造項(xiàng)目

本項(xiàng)目由六層老式公房組成，分別建造于1983年和1985年，總戶數(shù)2 800戶。地上明支燃?xì)夤艿栏脑觳捎脧V東華捷生產(chǎn)的涂覆鍍鋅鋼管，零件選用寬邊瑪鋼管件，走廊及室外支架采用不銹鋼支架，并在抱箍上套絕緣套管。施工工具使用滾壓套絲機(jī)及無花扳手。

3.2 應(yīng)用中的問題及對(duì)策

3.2.1 螺紋連接方式

目前上海地區(qū)的燃?xì)夤苈菁y工藝為切削螺紋，螺紋連接處，鋼管的鍍鋅層被完全切除，不僅鋼管的壁厚造成了一定的削減，也降低了連接部位的防腐蝕性能，在實(shí)際使用中，經(jīng)常會(huì)遇到鍍鋅鋼管套絲后不久，螺紋附近就發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，而且涂覆鍍鋅鋼管上若采用切削螺紋，則存在因涂層硬度大導(dǎo)致切削刀頭極易損壞、切削螺紋一次合格率降低等問題。

為了解決以上問題，此次試點(diǎn)中采用了滾壓管螺紋技術(shù)，見圖 5，由于滾壓輪的高壽命與滾壓工藝的穩(wěn)定性，鋼管的熱浸鍍鋅層被很好地保留，且擠壓后螺紋處金屬密度增加，形成了良好的金屬抗氧化表面，與傳統(tǒng)生料帶等軟密封材料相結(jié)合的密封形式也降低了螺紋連接點(diǎn)泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

圖5 涂覆鍍鋅鋼管滾壓螺紋

3.2.2 涂覆層的保護(hù)措施

3.2.2.1 管道支架

燃?xì)夤艿腊惭b時(shí)發(fā)現(xiàn)如果采用原先的角鐵支架(圖 6右)，不可避免會(huì)對(duì)涂覆層有所損壞，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)多次試驗(yàn)，最終選用不銹鋼支架，并在抱箍上套絕緣套管(見圖6左)，更好地保證了涂覆層。

圖6 管道支架的選用

3.2.2.2 施工機(jī)具

常規(guī)的施工機(jī)具很容易刮花涂層，通過采用滾壓套絲機(jī)(圖7)和無花扳手(圖8)，基本上可以避免這一問題。

圖7 滾壓套絲機(jī)

圖8 無花扳手

3.2.3 穿樓板套管

此次試點(diǎn)工程中仍然使用鍍鋅鋼管做套管，按照《城鎮(zhèn)燃?xì)馐覂?nèi)工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(CJJ 94—2009)中4.1.6條要求：穿樓板套管上端應(yīng)高于最終形成的地面5 cm，下端與樓板底齊平。目前市北公司要求套管上端高于毛坯地面10 cm，但實(shí)際施工參差不齊，套管上端高于毛坯地面高度不統(tǒng)一，見圖9。

圖9 施工現(xiàn)場(chǎng)穿樓板套管

為保證工程質(zhì)量，經(jīng)過多番實(shí)踐，穿樓板套管建議統(tǒng)一長(zhǎng)度，且上端高出毛坯地面15 cm，在工廠預(yù)制好，現(xiàn)場(chǎng)安裝即可，如圖10所示。

圖10 預(yù)制穿樓板套管安裝示意

3.3 工程經(jīng)濟(jì)性分析

以新建公房項(xiàng)目為例，通常，每戶廚房?jī)?nèi)豎向立管長(zhǎng)度3 m，規(guī)格DN32到DN50，使用的管件均為普通瑪鋼管件，采用切削螺紋外纏生料帶方式連接。假設(shè)熱鍍鋅鋼管按照 30年更換一次，涂覆鍍鋅鋼管按照50年(預(yù)期)更換一次，而新建公房的使用壽命為 70年，可推出在新建公房的生命周期內(nèi)若使用熱鍍鋅鋼管需更換兩次，若使用涂覆鋼管僅需更換一次。以上述假設(shè)為前提，采用目前公司實(shí)際管材采購單價(jià)(表1)對(duì)每戶的成本進(jìn)行分析，則在建筑全生命周期內(nèi)鍍鋅鋼管和涂覆鍍鋅鋼管的工程成本計(jì)算結(jié)果見表2。

表1 鍍鋅鋼管與涂覆鋼管單價(jià)

表2 新建工房每戶成本分析(建筑全生命周期)

由表2可以得出，在不考慮資金的時(shí)間價(jià)值的前提下，使用涂覆鍍鋅鋼管后，對(duì)于新建公房，在整個(gè)生命周期內(nèi)每戶管材成本節(jié)約37.38～67.5元。如果再加上更換管材的人工成本及資金的時(shí)間價(jià)值，實(shí)際所節(jié)約的成本應(yīng)該更多。

4 結(jié)語

涂覆鍍鋅鋼管較常規(guī)熱浸鍍鋅鋼管具有更好的防潮、防腐蝕性能，在建筑物全生命周期內(nèi)，可減少管道維護(hù)更換次數(shù)，不僅節(jié)約了工程成本，而且在一定程度上延長(zhǎng)了管道的使用壽命，對(duì)于在上海這樣的沿海潮濕地區(qū)推廣應(yīng)用有較好的前景。

對(duì)于新建公房及老公房改造項(xiàng)目可根據(jù)不同的敷設(shè)方式選擇相適應(yīng)的組合方案，主要包括涂覆鍍鋅鋼管與不同類型零件的搭配、滾壓管螺紋的制作方式、連接處的防腐處理、施工機(jī)具的選用、支架形式以及特殊位置的處理等，建議方案見表3。

表3 不同改造項(xiàng)目可采用的方案

Application of Coated Galvanized Steel Pipe in Residential Gas Pipeline

North Shanghai Gas Business CO., Ltd. Xu Yezhong Yao Liang

Through neutral salt spray (NSS) test, it can be concluded that epoxy anti-corrosion coating can make coating galvanized steel pipe better corrosion resistance than conventional galvanized steel pipe. This paper analyzes the engineering economy of the new project and the old reform project of the new branch gas pipeline,meanwhile, it summarizes problems existing in the application, and puts forward corresponding solutions, which provides reference for the similar newly-built and renovation project of residential gas pipeline.

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