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浅谈燃气输配管道管材的选用


浅谈燃气输配管道管材的选用
郁有哲
摘要 简单介绍了各种管材的性能和优缺点,对各种管材做了比较, 讨论了如何合理选用管材。 关键词 燃气管材,比较,选择 随着改革开放的不断深入和人民生活水平的日益提高, 我国城市 燃气事业有了突飞猛进的发展。天然气作为一种环保、经济、优质、 安全的绿色能源,走进千家万户,深受广大用户的喜爱。但是,我国 幅员辽阔,天然气资源主要

集中在中西部地区,而市场则相对集中在 中东部和南部地区,国内的天然气输配基础设施短缺,阻碍了将天然 气由供应源头输送至最终用户, 输气管道的建设对天然气市场的发展 气着巨大的推动作用。 根据《天然气官网布局及“十一五”发展规划》 ,2006—2010 年, 我国将建设天然气管道约 1.6 万公里,到 2010 年管道总长度将达到 4.4 万公里。因此,大量的天然气输配系统正在建设之中。管材是燃 气工程中最主要的施工用料之一,目前燃气管道的管材主要有钢管、 铸铁管和聚乙烯管,如何合理的选择管材是确保工程质量、安全供气 和降低工程造价的重点。

一.对管材的要求
由于输送燃气的管材种类繁多,性能各异,因此它们的用途也各 不相同。燃气管道的设计、施工人员要依据燃气介质的性质、系统压 力及施工要求等参数正确选用管材,并满足机械强度、抗腐蚀、抗震

及气密性等基本要求。对管材的基本要求有: 1.在介质的压力和温度作用下具有足够的机械强度和严密性; 2.有良好的可焊性; 3.当工作状况变化时对热应力和外力的作用有相应的弹性和安 定性; 4.抵抗内外腐蚀的持久性; 5.抗老化性好,寿命长; 6.内表面粗糙度小,并免受介质侵蚀; 7.温度变形系数小; 8.管子或管件间的连接结合要简单、可靠、严密; 9.运输、保存、施工都应简单; 10.管材来源充足,价格低廉; 燃气工程中,由于金属管材的机械强度高,管壁薄,运输方便、 施工容易,因而活的累广泛的应用。

二.管材的性能
1.1 钢管。 常用的钢管有普通无缝钢管和焊接钢管,具有承载应力大,可塑 性好, 便于焊接的优点。 与其他管材相比, 壁厚较薄、 节省金属用量, 但耐腐蚀性较差,必须采取可靠的防腐措施。钢管强度高、具有较好 的塑性和韧性、承受冲击和振动荷载的能力较强,可采用焊接方法施 工,便于安装;但容易腐蚀,工程维护费用大。 1.1.1 无缝钢管。普通无缝钢管用普通碳素钢、优质碳素钢、低合

金钢轧制而成。按制造方法又分为热轧和冷轧无缝钢管。冷轧无缝钢 管有外径5~200mm的各种规格。 热轧管外径有32~630mm的各种规格。 一般无缝钢管适用于各种压力级别的城市燃气管道和制气厂的工艺 管道,由于目前没有生产优质大口径无缝钢管的设备,无缝钢管只用 在DN≤250mm的燃气管道上。 1.1.2 焊接钢管。焊接钢管又称有缝钢管。主要有直焊缝管(DN200~ DN1800)和螺旋焊管(DN200~DN700)两种。直缝焊管采用钢板直缝卷 制,用电弧焊焊接而成;螺旋逢焊管是用钢板螺旋卷制后焊接而成。 材质以低碳钢(Q235)和低合金钢(16Mn)为主。 当选用钢管时,当直径在150mm以下时,一般采用低压流体输送 焊接钢管,它是燃气管道工程最常用的一种小直径的管材,适用于输 送各种低压力燃气介质(如户内燃气管道)。按其管壁厚度不同可分 为:薄壁管、普通管和加厚管三种。薄壁管不得用于输送燃气介质, 但可作为套管用。普通管工作压力PN=1.0MPa,厚壁管工作压力PN≤ 1.6MPa;大口径管道多采用螺旋焊接管,按输送介质的压力高低分为 甲类管和乙类管两种。甲类管常用于输送石油、天然气等高压介质, 乙类管用作低压力的流体输送管材。 螺旋焊接钢管的最大工作压力一 般不超过2.0MPa,最小外径为219mm,最大外径为1420mm,长度通常 为8~18m。 钢管壁厚应视埋设地点、土壤和交通荷载而加以选择,要求不小 于3.5mm,如在街道红线内侧则不小于4.5mm。当管道穿越重要障碍物 以及土壤腐蚀性甚强的地段,壁厚应不小于8mm。户内管壁厚不小于

2.75mm。 1.2 铸铁管。 铸铁管抗腐蚀性能很强。用于燃气输配管道的铸铁管,一般采用 铸模浇铸或离心浇铸方式制造出来。灰铸铁管的抗拉强度、抗弯曲、 抗冲击能力和焊接性能均不如钢管好, 但由于铸铁管其抗腐蚀性能良 好,使用寿命长(一般达5O年以上),生产简便等特点,在城市的中、 低压燃气管道中仍被广泛采用。 用于输送燃气介质的铸铁管一般需要 做气密性实验。 随着球墨铸铁铸造技术的发展,铸铁管的机械性能大大增强了, 从而提高了起安全性,降低了维护费用。国外铸铁管的直径为40~ 2600mm,长度为2~9m,其间各种管径已成系列化,输气压力最高达 0.7~1.6MPa。 国内常用普压连续铸铁直管、离心承插直管及管件,直径为75~ 1500mm,壁厚为9~30mm,长度为3~6m。 为了提高铸铁管的抗震性能,降低接口操作难度与劳动强度,国 内研制的柔性机械接口铸铁管已推广应用,直径为100~500mm,气密 性实验压力可以达到0.3MPa。 1.3 塑料管。 塑料管具有耐腐蚀、轻质、流体流动阻力小、使用寿命长、施工 简便、可盘卷、抗拉强度较大等一系列优点。近四十年来,经济发达 的国家相继在天然气输配系统中使用中密度聚乙烯和尼龙-11等各种 材质的塑料管。

可以作为燃气管道的塑料管有两类:一类是热塑性塑料管,如聚 乙烯(PE)管,聚氯乙烯(PVC)管、聚丁烯(PB)管等,一类是热固性环 氧树脂管(即玻璃钢管)。目前使用最多的是聚乙烯(PE)管,聚乙烯有 高、中、低密度之分,通常采用中密度聚乙烯作为管道材料。PE管具 有以下优点: (1)耐腐蚀,寿命可达50年,没有电化学腐蚀现象,不像钢管要 作外防腐层; (2)重量轻,可以盘成卷,运输、安装费用低: (3)接口采用电热熔或热熔连接,施工安全、快捷、劳动强度低 及处理事故较方便; (4)内壁光滑,其当量绝对粗糙度K只是钢管的1/20,摩擦阻力 小,输气能力比钢管提高30% ; (5)具有良好的柔韧、顺应性,使得PE管道系统能有效的抵御地 面沉降、地震等造成的危害,便于非开挖施工。 PE管的最大工作压力: 对于中高密度的PE管, 若是加厚管SDR=11, PG≤0.4MPa;若是普通管SDR=17,PN≤0.25MPa。目前我国生产出中 高密度PE管SDR=17.63;加厚型SDR=9.33~12.11,可用于中低压燃气 管道。 但是,PE管虽然伸长率比钢管高,但拉伸强度仅为钢管的1/5, 承受压力及剪切力、弯曲力的性能低于钢管。温度对其工作压力的影 响较大,适应温差的能力比钢管差。 目前用于燃气管道上的塑料管的最大工作压力为0.3MPa, 在少数

国家中达0.4~0.6MPa,最高工作温度为38℃。由于他的刚性不如金 属管,所以埋设施工时必须夯实沟槽底,才能保证管道坡度的要求。 虽然塑料管经剧烈碰撞易断裂,但易于及时发现并修复,塑料管的安 装费要比钢管低,如施工DN100的管子,每米可节省施工费7%,施工 DN50的管子每米可以节省施工费约17%。 1.4 其他管材。 有时还使用有色金属管材,如铜管和铝管。由于铜管和铝管价格 昂贵而不能广泛应用于燃气输配官道上。 在室内管道上还可以使用铝 制软连接管和铝塑、 钢塑复合管, 在有些方面有更优于塑料管的特性。

三.燃气管材的选择
1.依据燃气压力选择管材。 中压和低压燃气管道宜采用聚乙烯管、机械接口球墨铸铁管、钢 管或钢骨架聚乙烯塑料复合管。 聚乙烯燃气管道应符合现行国家标准 《燃气用埋地聚乙烯管材》GB15558.1和《燃气用埋地聚乙烯管 件)Gm5558.2的规定。机械接口球墨铸铁管应符合现行国家标准《水 及燃气管道用球墨铸铁管、管件和附件》GB/T13295的规定。钢管采 用焊接钢管、镀锌钢管或无缝钢管时,应分别符合现行国家标准《低 压流体输送用焊接钢管》GB/T3091、《输送流体用无缝钢管》GB/ T8163的规定。钢骨架聚乙烯塑料复合管应符合国家现行标准《燃气 用钢骨架聚乙烯塑料复合管}CJ/T125和《燃气用钢骨架聚乙烯塑料 复合管件>cj/T126的规定。次高压和高压燃气管道应采用钢管,并 且符合现行国家标准《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第l部

分:A级钢管》GB/'I97l1.1(L175级钢管除外)、《石油天然气工业 输送钢管交货技术条件第2部分:B级钢》GB/'I971 1.2和《输送流 体用无缝钢管}}GB/T8163的规定,或符合不低于上述三项标准相应 技术要求的其他钢管标准。 2.根据燃气性质选择管材。 城市燃气气源主要有天然气,液化石油气和人工煤气,除输送压 力不同外,各种气源的成分、物理化学性质也有很大的不同。因此, 根据燃气性质选择管材是必要的。 主要考虑燃气成分对各种管材的影 响,燃气物理化学性质对各种管材管道输送效果的影响等。一般讲, 液化石油气对管材的要求最为苛刻, 其次依次为人工干煤气、 湿煤气、 天然气 3.其他因素对管材选择的影响。 燃气管材的选择必须要考虑管道所处的地理位置、地形特点、土 壤性质,比如对于地下水位高,易沉降的地带,尽量不用铸铁管,对 于与供暖管道距离较近的地带,尽量不用塑料管等。另外,管材的选 择还要注意周围的环境因素,比如温度PE管的允许工作压力影响较 大,温差大的地区不宜采用PE管

结束语
(1)燃气管材的选择决定着燃气管道的输气质量,要本着安全、 经济、实用、可靠的原则,从技术经济上合理选择管材。 (2)燃气管材的合理选择不仅可以节约建设投资,而且可以提高 管网系统整体质量水平,降低运行管理费用。

参考文献
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