涂覆镀锌钢管在住宅地上明支燃气管道的应用分析

上海燃气市北销售有限公司 许叶忠 姚 亮

涂覆镀锌钢管在住宅地上明支燃气管道的应用分析

上海燃气市北销售有限公司 许叶忠 姚 亮

通过中性盐雾(NSS)试验，可以得出环氧防腐涂层能使涂覆镀锌钢管比常规镀锌钢管具有更优良的防腐蚀性能。通过明支燃气管道的新装工程和旧改工程的试点，对管材的工程经济性进行了分析，同时总结了应用中存在的问题，并提出了相应的解决方案，为今后类似的新建公房及老公房地上明支管道项目提供借鉴。

燃气 地上明支管道 涂覆镀锌钢管 螺纹连接

1 现状分析

住宅地上明支燃气管道是指敷设在居民住宅建筑的内部或外墙面，连接小区楼栋的室外燃气立管与燃气表(燃气立管至用户燃气表前)，直贯住宅建筑上下的供气管道。本市现有管道燃气用户约540万户，其中早期敷设接近30年使用年限的高龄管道用户约 40万，今后每年还将逐步新增大量高龄管道用户。在日常运营过程中已发生或将可能发生用气安全隐患的燃气管道系统，特别是早期管道材质及防腐工艺水平较低，加上老式住宅厨房的通风条件较差，地上明支燃气管道出现老化与腐蚀现象日益增多。

目前上海地区燃气管道常用管材为热镀锌钢管，其机械性能良好，使用寿命为 30年，但在实际使用过程中发现，热镀锌钢管出现不同程度的腐蚀现象，如图1所示。

图1 工程中拆下的已被腐蚀的热镀锌钢管

被腐蚀部位大都处于楼板、厨房工作台、零部件和管道连接的丝扣处，易积水和长年处于湿度较高的地方。

究其原理，主要因为热镀锌钢管中Zn会与Cl发生电化学腐蚀反应。NaCl(食盐主要成分)都可分解成Na+及Cl-，即形成一个带有Na+、Cl-离子的电解质溶液，而锌对钢管基体的保护是牺牲阳极作出的，在含有Cl-的电解质溶液中，钢管表面的阳极锌离子(Zn2+)和阴极(如 Cl-)形成微电池，众多的微电池不断发生电化学腐蚀，经过长时间的电化学腐蚀反应，锌层被完全腐蚀，露出钢基体，钢基体在含有侵蚀性阴离子(如 Cl-)以及溶解氧或氧化剂存在的环境中发生点蚀，点蚀一旦发生，便可能由于自催化过程而继续生长，造成不同位置的穿孔现象。

近年来，一种新型的管材——涂覆镀锌钢管在广州和佛山地区得到了推广使用，它主要是在热镀锌钢管外壁又增加了一层环氧防腐涂层，因此较常规热浸镀锌钢管具有更好的防潮、防腐蚀性能，在一定程度上延长了管道的使用寿命，对于在上海这样的沿海潮湿地区推广应有较好的前景。

2 抗腐蚀性能的对比

按照管材适用标准《低压流体输送用焊接钢管》(GB/T 3091—2015)可知，热镀锌钢管与涂覆镀锌钢管在抗拉强度、屈服强度和抗冲击力等力学性能基本一致。在抗腐蚀性能方面，我们委托了第三方检测机构上海宝冶工程技术有限公司对DN32的模拟管道系统(如图2)进行中性盐雾(NSS)试验。该系统由6件玛钢宽边管件、1件热镀锌钢管、4件涂覆钢管组成，其中3处螺纹接口涂漆处理、4处螺纹接口缠绕生料带、3处螺纹接口未进行处理。

图2 DN32的模拟管道系统

中性盐雾(NSS)试验是一种人工加速腐蚀性测试，在特定的试验箱内，将浓度为(5±0.5)%，pH值为6.5～7.2的NaCl溶液通过喷雾装置进行喷雾，让盐雾沉降到模拟管道系统上，经过一定时间观察其表面腐蚀状态。

试验前，测得热镀锌钢管镀锌层平均厚度为69.6μm，涂覆钢管镀锌层(含涂层)平均厚度174μm。

经过295 h的试验，模拟管道系统表面状况如图3所示。

图3 模拟管道系统经过295小时试验后表面状态的对比

可以看到，涂覆钢管表面未发生任何变化，而热镀锌钢管其表面性状已经发生改变。将该模拟管道系统常态下继续放置一段时间(约11个月)，再次测得热镀锌钢管镀锌层平均厚度为52.3 μm，涂覆钢管镀锌层(含涂层)平均厚度仍为174 μm。

从以上分析可知，涂覆镀锌钢管在力学、物理性能与热镀锌钢管无明显差异，但其环氧防腐涂层对钢基体的整体防腐使得涂覆镀锌钢管在抗腐蚀性能上优于热镀锌钢管。

3 涂覆镀锌钢管的试点工程

3.1 工程概况

3.1.1 长阳路新建公房项目

新建公房室内燃气管道的施工，建筑面积7901m²，幢数1幢，层数14层，户数104户，立管6根，其中北墙DN50立4根、南墙DN100立2根。本项目内管采用广东华捷生产的涂覆镀锌钢管，零件选用玛钢宽边管件，见图4。支架仍然利用原先的角铁支架。施工工具使用传统套丝机及管钳。

图4 一般管件和玛钢宽边管件

3.1.2 泰山一村、二村老公房超龄明支管改造项目

本项目由六层老式公房组成，分别建造于1983年和1985年，总户数2 800户。地上明支燃气管道改造采用广东华捷生产的涂覆镀锌钢管，零件选用宽边玛钢管件，走廊及室外支架采用不锈钢支架，并在抱箍上套绝缘套管。施工工具使用滚压套丝机及无花扳手。

3.2 应用中的问题及对策

3.2.1 螺纹连接方式

目前上海地区的燃气管螺纹工艺为切削螺纹，螺纹连接处，钢管的镀锌层被完全切除，不仅钢管的壁厚造成了一定的削减，也降低了连接部位的防腐蚀性能，在实际使用中，经常会遇到镀锌钢管套丝后不久，螺纹附近就发生锈蚀现象，而且涂覆镀锌钢管上若采用切削螺纹，则存在因涂层硬度大导致切削刀头极易损坏、切削螺纹一次合格率降低等问题。

为了解决以上问题，此次试点中采用了滚压管螺纹技术，见图 5，由于滚压轮的高寿命与滚压工艺的稳定性，钢管的热浸镀锌层被很好地保留，且挤压后螺纹处金属密度增加，形成了良好的金属抗氧化表面，与传统生料带等软密封材料相结合的密封形式也降低了螺纹连接点泄漏的风险。

图5 涂覆镀锌钢管滚压螺纹

3.2.2 涂覆层的保护措施

3.2.2.1 管道支架

燃气管道安装时发现如果采用原先的角铁支架(图 6右)，不可避免会对涂覆层有所损坏，经过现场多次试验，最终选用不锈钢支架，并在抱箍上套绝缘套管(见图6左)，更好地保证了涂覆层。

图6 管道支架的选用

3.2.2.2 施工机具

常规的施工机具很容易刮花涂层，通过采用滚压套丝机(图7)和无花扳手(图8)，基本上可以避免这一问题。

图7 滚压套丝机

图8 无花扳手

3.2.3 穿楼板套管

此次试点工程中仍然使用镀锌钢管做套管，按照《城镇燃气室内工程施工与质量验收规范》(CJJ 94—2009)中4.1.6条要求：穿楼板套管上端应高于最终形成的地面5 cm，下端与楼板底齐平。目前市北公司要求套管上端高于毛坯地面10 cm，但实际施工参差不齐，套管上端高于毛坯地面高度不统一，见图9。

图9 施工现场穿楼板套管

为保证工程质量，经过多番实践，穿楼板套管建议统一长度，且上端高出毛坯地面15 cm，在工厂预制好，现场安装即可，如图10所示。

图10 预制穿楼板套管安装示意

3.3 工程经济性分析

以新建公房项目为例，通常，每户厨房内竖向立管长度3 m，规格DN32到DN50，使用的管件均为普通玛钢管件，采用切削螺纹外缠生料带方式连接。假设热镀锌钢管按照 30年更换一次，涂覆镀锌钢管按照50年(预期)更换一次，而新建公房的使用寿命为 70年，可推出在新建公房的生命周期内若使用热镀锌钢管需更换两次，若使用涂覆钢管仅需更换一次。以上述假设为前提，采用目前公司实际管材采购单价(表1)对每户的成本进行分析，则在建筑全生命周期内镀锌钢管和涂覆镀锌钢管的工程成本计算结果见表2。

表1 镀锌钢管与涂覆钢管单价

表2 新建工房每户成本分析(建筑全生命周期)

由表2可以得出，在不考虑资金的时间价值的前提下，使用涂覆镀锌钢管后，对于新建公房，在整个生命周期内每户管材成本节约37.38～67.5元。如果再加上更换管材的人工成本及资金的时间价值，实际所节约的成本应该更多。

4 结语

涂覆镀锌钢管较常规热浸镀锌钢管具有更好的防潮、防腐蚀性能，在建筑物全生命周期内，可减少管道维护更换次数，不仅节约了工程成本，而且在一定程度上延长了管道的使用寿命，对于在上海这样的沿海潮湿地区推广应用有较好的前景。

对于新建公房及老公房改造项目可根据不同的敷设方式选择相适应的组合方案，主要包括涂覆镀锌钢管与不同类型零件的搭配、滚压管螺纹的制作方式、连接处的防腐处理、施工机具的选用、支架形式以及特殊位置的处理等，建议方案见表3。

表3 不同改造项目可采用的方案

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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