城市天然氣工程第五章 燃?xì)夤艿兰捌涓綄僭O(shè)備

1、第五章 燃?xì)夤艿兰捌涓綄僭O(shè)備 第一節(jié) 管材及其連接方式 第二節(jié) 燃?xì)夤艿赖母綄僭O(shè)備 第三節(jié) 鋼制燃?xì)夤艿赖姆栏?第一節(jié) 管材及其連接方式 用于輸送燃?xì)獾墓懿闹饕袖摴?、鑄鐵管、 PE塑料管，必須根據(jù)燃?xì)獾男再|(zhì)、系統(tǒng)壓 力及施工工藝要求來選用。 一、鋼 管 （一）鋼管的特點(diǎn) 鋼管具有強(qiáng)度高、韌性好、抗沖擊性和嚴(yán)密性 好，能承受很大的壓力，抗壓、抗震的強(qiáng)度大，塑性好， 便于焊接和熱加工等優(yōu)點(diǎn)，壁厚較薄，節(jié)省金屬等優(yōu)點(diǎn)， 但耐腐蝕性較差，需要有妥善的防腐措施。燃?xì)夤艿朗褂?的鋼管一般應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)低碳鋼（Q235）或低合金鋼 （16Mn）。 （二）鋼管的分類與連接 鋼管是燃?xì)夤こ讨袘?yīng)用最多的管材，按照制

2、造 方法分為無縫鋼管和焊接鋼管。 一、鋼 管 1. 無縫鋼管。用優(yōu)質(zhì)碳素鋼或低合金鋼經(jīng)熱軋（32630mm） 或冷拔加工(5200mm)而成，多用于輸送較高壓力的燃?xì)夤?道。其化學(xué)成分應(yīng)嚴(yán)格保證。 連接方式多采用焊接，當(dāng)與閥件等連接時(shí)用法蘭連接。 2. 焊接鋼管（又稱卷焊鋼管）。焊接鋼管又分為螺旋鋼管和 直縫鋼管。螺旋鋼管用卷材制成，造價(jià)比鋼板卷制的直縫 鋼管低廉，焊縫在管子上形成的線條也比直縫鋼管均勻。 但它的焊縫較長，鋼材和焊接的質(zhì)量需很好控制。連接方 式多采用焊接或法蘭連接。 3. 鍍鋅焊接鋼管即水、煤氣鋼管，多用于配氣支管、用氣管。 連接方式多采用螺紋（即絲扣）連接。目前各地多采用聚

3、四氟乙烯密封帶或密封膠代替鉛油油麻作螺紋接口的密封 填料。 一、鋼 管 （三）鋼管檢驗(yàn)三）鋼管檢驗(yàn) 各類鋼管出廠時(shí)都應(yīng)附有出廠合格證明書， 證明書上應(yīng)注明鋼號(hào)，水壓試驗(yàn)和機(jī)械性能試驗(yàn)等 內(nèi)容。 鋼管出廠時(shí)要進(jìn)行外觀檢查，管子表面應(yīng) 平滑，沒有斑疤、沙眼、夾皮及裂紋；鋼管外徑的 偏差不得超過允許值；管子橢圓度公差不得超過外 徑允許偏差范圍；管子端面與軸線應(yīng)垂直。 二、塑料管 適用于燃?xì)夤艿赖乃芰瞎苤饕蔷垡?烯管，聚乙烯塑料燃?xì)夤艿篮喎QPE燃?xì)夤艿溃?性能穩(wěn)定，脆化溫度低（80），具有質(zhì)輕、 耐腐蝕及良好的抗沖擊性能，材質(zhì)延伸率大，可 彎曲使用，內(nèi)壁光滑，管子長、接口少，運(yùn)輸施 工方便、勞動(dòng)強(qiáng)

4、度低，是較為理想的燃?xì)廨斔陀?管材。 二、塑料管 1. 燃?xì)庥镁垡蚁┕懿牡奈锢?、力學(xué)性能 聚乙烯管材的性能與其密度和分子量有關(guān)，并 隨材料的密度、模量及屈服應(yīng)力的提高而提高。用于 輸送燃?xì)獾木垡蚁┕懿模谡５墓ぷ鳁l件下，需要 有較高的強(qiáng)度和韌性，良好的抗變形能力、耐應(yīng)力開 裂性能和熱穩(wěn)定性能。 2. 聚乙烯塑料管道的特點(diǎn) （1）抗老化能力強(qiáng)，壽命長（50年以上） （2）耐腐蝕、耐化學(xué)性好 （3）柔韌性、耐壓性好 （4）重量輕，施工簡單、方便 二、塑料管 管材質(zhì)量比較管材質(zhì)量比較 單位：（單位：（kg/mkg/m） 規(guī) 格D100D200D300 鋼制管材12.7041.6362.54 PE

5、管材3.2010.6326.03 （5）接頭強(qiáng)度高、嚴(yán)密性好，安全系數(shù)高 （6）摩阻系數(shù)小。 聚乙烯塑料管道管壁光滑，粗糙度與鋼管相比相差近20倍， 水力摩阻系數(shù)小，當(dāng)管道內(nèi)徑為25mm時(shí)，其水力阻力系數(shù)比 鋼管小1/2，因此，在同樣管徑、同樣長度、同樣壓力降的情 況下，PE管的輸氣能力要比鋼管高的多，綜合流速等因素，可 提高30左右。 二、塑料管 （7）對(duì)溫度變化敏感。 熔點(diǎn)低，容易軟化和分解； 熱膨脹系數(shù)大，熱脹冷縮現(xiàn)象顯著； 使用溫度范圍小，溫度過高時(shí)材料變軟，溫度過低時(shí)材料變脆。 （8）老化現(xiàn)象。 隨著時(shí)間的推移，聚乙烯管以及其它塑料管會(huì)出現(xiàn)變色、發(fā)軟、 變粘、發(fā)脆、龜裂、粉化以及物理

6、、化學(xué)性能下降的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱 之為塑料的老化。 引起塑料老化的原因有物理、化學(xué)、生物方面的因素，包括紫外線 照射、高溫、高能輻射、日照、水分、酸、堿、鹽、空氣及微生物等。 其中，紫外線、高溫、氧氣是引起塑料老化最普遍、最主要的因素。 為防止燃?xì)庥镁垡蚁┧芰瞎艿睦匣?，除了在原料中加入穩(wěn)定劑和抗 老化劑外，聚乙烯塑料管在燃?xì)夤芫W(wǎng)工程上，只宜作埋地管道使用。 二、塑料管 （9）硬度差。 3. 聚乙烯塑料管在燃?xì)夤芫W(wǎng)工程中的應(yīng)用范圍 聚乙烯燃?xì)夤芊譃镾DR11和SDR17.6兩個(gè)系列。SDR是 指管外徑與壁厚的比值。取決于PE管的使用條件。 表表1-6 1-6 不同種類燃?xì)獾脑试S工作壓力（不同種類

7、燃?xì)獾脑试S工作壓力（MPaMPa） 燃?xì)夥N類 允許工作壓力 SDR11SDR17.6 天然氣0.40.20 液化石油氣（氣態(tài)）0.10.005 人工煤氣0.20.005 二、塑料管 4. 聚乙烯燃?xì)夤艿肋B接使用設(shè)備施工機(jī)具（電熱熔焊機(jī)、熱熔對(duì)接焊 機(jī)），采用電熔套筒連接或熱熔對(duì)接連接方式，不得采用螺紋連接 和粘接。聚乙烯管與金屬管道連接，采用鋼塑過渡接頭連接。 5. 施工中注意事項(xiàng) 由于聚乙烯塑料管長時(shí)間處于日照和高溫的環(huán)境中易加速其 老化，同時(shí)管材的硬度較差，容易被尖銳的硬物劃傷。因此，在管 材的存放、搬運(yùn)以及運(yùn)輸過程中，應(yīng)加強(qiáng)管理，并注意如下事項(xiàng)： （1）驗(yàn)收管材、管件必須驗(yàn)收產(chǎn)品使用說明

8、書、產(chǎn)品合格證、質(zhì)量保 證書和各項(xiàng)性能檢驗(yàn)報(bào)告等，并在同一批產(chǎn)品中抽樣，按現(xiàn)行國家 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)格尺寸和外觀性能檢查，必要時(shí)宜進(jìn)行全面測試。 （2）存放 （3）搬運(yùn) （4）運(yùn)輸 三、鑄鐵管 一、鑄鐵管的分類與特點(diǎn) 1、灰口鑄鐵管 抗拉強(qiáng)度、抗彎曲、抗沖擊力、焊接性能 等較鋼管差，但抗腐蝕性好。 2、球墨鑄鐵管 抗拉強(qiáng)度、抗彎曲、抗沖擊力等較好，抗 腐蝕性好，焊接性較差。 三、鑄鐵管 二、鑄鐵管的連接方式及其應(yīng)用 鑄鐵管的連接方式主要是柔性機(jī)械接口承插連接。 九十年代中期以前，灰口鑄鐵管廣泛應(yīng)用于城市 燃?xì)忸I(lǐng)域。但由于其脆性大，管網(wǎng)的事故率較高。 九十年代中期以后，球墨鑄鐵管得到了較廣泛的 應(yīng)用，

9、由于在鑄鐵熔煉時(shí)在鐵水中加入少量球化 劑，使鑄鐵中石墨球化，其抗沖擊性能是灰口鑄 鐵管的10倍以上。但由于其接口限制，只能應(yīng)用 于中低壓管網(wǎng)中。 四、燃?xì)夤懿牡倪x用 1、中、低壓燃?xì)夤艿?因其內(nèi)壓較低，可選用的管材較廣泛，主要有 聚乙烯管、球鐵管、鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管、 鋼管。一般而言，當(dāng)DN200時(shí)，采用球鐵管、鋼管較多。 2、次高壓、高壓燃?xì)夤艿酪话阍诔菂^(qū)周圍敷 設(shè)，人口密度相對(duì)較大，氣體在管道中積聚了 大量的彈性壓縮能，一旦發(fā)生破裂，材料的裂 紋擴(kuò)展速度極快，且不易止裂，后果嚴(yán)重。采 用具有良好抗脆性破壞能力和良好焊接性能的 鋼管。 第二節(jié) 燃?xì)夤艿赖母綄僭O(shè)備 為了保證管網(wǎng)的安全運(yùn)行并

10、考慮到檢修、 接線方便，在管道的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)置必要的 附屬設(shè)備，主要有閥門、補(bǔ)償器、凝水缸、 放散管等。 一、閥 門 閥門時(shí)燃?xì)夤艿乐兄匾目刂圃O(shè)備，用以切斷和接通管線， 調(diào)節(jié)燃?xì)獾膲毫土髁?。因此?duì)它的質(zhì)量和可靠性有以下嚴(yán)格要 求： 嚴(yán)密性好。閥門關(guān)閉后不泄漏，閥體無砂眼、氣孔、裂紋及非致密 性缺陷，必須嚴(yán)密。閥門屬于易損零部件，應(yīng)有較長壽命。如在 管道運(yùn)行期間，密封處或易損件發(fā)生問題，燃?xì)夤艿赖纳a(chǎn)安全 受到威脅，往往會(huì)導(dǎo)致停氣。 強(qiáng)度可靠。閥門除承受與管道相同的試驗(yàn)與工作壓力外，還要承受 安裝條件下的溫度、機(jī)械震動(dòng)和自然災(zāi)害（如地震、地裂帶）等 各種復(fù)雜的應(yīng)力。閥門斷裂事故會(huì)造成巨大的損失

11、。 耐腐蝕。閥門中的金屬材料和非金屬材料應(yīng)能長期經(jīng)受燃?xì)獾母g 而不變質(zhì)。 閥門是具有可靠的大扭矩驅(qū)動(dòng)裝置，應(yīng)開關(guān)迅速，動(dòng)作靈活。 一、閥 門 （一）（一） 閥門的分類閥門的分類 按工業(yè)管道的壓力Pg（MPa）級(jí)別，通常將閥門分為低壓閥門 （ P g 2 . 5 ） ； 中 壓 閥 門 （ 4 P g 6 . 4 ） ； 高 壓 閥 門 （10Pg100）和超高壓閥門（Pg100）。城市燃?xì)夤艿雷罡?壓力Pg2.5MPa，所用閥門均屬低壓閥門。但是，在天然氣長輸 管線上，燃?xì)鈮核驼竞透邏簝?chǔ)配站，液化石油氣輸送管線和液化 石油氣灌瓶廠一般均使用中壓閥門，甚至可能使用高壓閥門。 按閥門的功用分閉路

12、閥（回流閥）、止回閥、安全閥和減壓閥等。 按閥門啟閉零件的結(jié)構(gòu)分閘閥、截止閥、球閥、蝶閥和旋塞閥等。 按閥門啟閉時(shí)的傳動(dòng)方式可分成人工控制閥門（手動(dòng)傳動(dòng)和齒輪傳 動(dòng)）、電動(dòng)控制閥門、電磁控制閥門、氣動(dòng)控制閥門和液壓控制 閥門等。除人工控制閥門外，其余閥門均可用于自動(dòng)控制和自動(dòng) 調(diào)節(jié)的燃?xì)夤苈分小?按閥門的材料可分為鑄鐵、鑄鋼、鍛鋼、PE塑料，材料不同，閥門 的結(jié)構(gòu)、密封方式、操作方式有所不同。 一、閥 門 （二（二 ） 常用閥門介紹常用閥門介紹 1. 干線切斷閥分為以下兩類： （1）球閥。球閥的球形閥心上有一與管道相同的通道，將 閥心相對(duì)閥體轉(zhuǎn)動(dòng)90，就可使球閥關(guān)閉或開啟。球心上 有閥桿和滑動(dòng)

13、軸承。 （2）平板閥。它是一種通孔閘閥，閘板的兩面平行。 一、閥 門 一、閥 門 一、閥 門 2. 旋塞閥。旋塞閥廣泛用于小管徑的燃?xì)夤艿?，?dòng)作靈 活，閥桿旋轉(zhuǎn)90即可達(dá)到完全啟閉的要求，可用于 關(guān)斷管道，也可以調(diào)節(jié)燃?xì)饬?。根?jù)密封方法不同分 為無填料和有填料旋塞。 一、閥 門 3. 蝶閥。蝶閥分為手動(dòng)蝶閥、電動(dòng)蝶閥與氣動(dòng)蝶閥，見 圖1-6。可以單獨(dú)操作或集中控制，體積小、重量輕、 結(jié)構(gòu)簡單，容易拆裝和維護(hù)，90開關(guān)迅速，操作扭 矩小，可以達(dá)到完全密封。 二、補(bǔ)償器 1、用于消除因管段脹縮對(duì)管道產(chǎn)生應(yīng)力的設(shè)備， 常用于架空管道。 2、安裝在閥門的下側(cè)（按氣流方向），利用其伸 縮性能，方便閥門的

14、拆卸和檢修。 3、高層建筑沉降補(bǔ)償。 4、類型：鋼制波形補(bǔ)償器，補(bǔ)償量10mm； 帶法蘭的金屬軟管 三、凝水缸 為排除燃?xì)夤艿乐械睦淠蚴桶樯鷼夤艿乐?的輕質(zhì)油，管道敷設(shè)時(shí)應(yīng)有一定的坡度，以便在 低處設(shè)凝水缸，將匯集的水排出。 由于管道內(nèi)燃?xì)鈮毫Σ煌?，凝水缸有兩種結(jié)構(gòu)。 在低壓管道上，因管道內(nèi)壓力較低，要依靠抽水 設(shè)備排出。高中壓管道上，積水可在排水管旋塞 打開后自行噴出。 四、放散管、閥門井 1、放散管 用于排放管道內(nèi)部的空氣或燃?xì)?，在管道投入運(yùn) 行時(shí)，排出管道內(nèi)的空氣，在管道檢修時(shí)，排放 管道內(nèi)的燃?xì)?，防止在管?nèi)形成爆炸性氣體。通 常與閥門一起設(shè)在閥門井內(nèi)。 2、閥門井 為便于閥門的操

15、作以及管道的放散，通常在閥門 和放散管處設(shè)閥門井。 第三節(jié) 鋼制燃?xì)夤艿赖姆栏?金屬的腐蝕是一種普遍存在的自然現(xiàn)象， 它造成的損失十分巨大。某城市一條D325 的輸氣干管，使用僅4年曾3次爆管，從爆 管部位看，嚴(yán)重的腐蝕是引起爆管的直接 原因。 設(shè)法減緩和防止腐蝕是保證安全生產(chǎn)的根 本措施。 一、鋼管腐蝕的原因 1、化學(xué)腐蝕 由化學(xué)反應(yīng)引起，指金屬和周圍介質(zhì)如氧、硫 化氫、二氧化硫等接觸發(fā)生反應(yīng)。 對(duì)輸送凈化后的燃?xì)獾墓艿蓝?，化學(xué)腐蝕的 危害不大。 2、電化學(xué)腐蝕 金屬和電解質(zhì)溶液接觸，形成原電池而發(fā)生電 化學(xué)反應(yīng)引起的腐蝕，在管道的內(nèi)壁和外壁都 會(huì)發(fā)生，當(dāng)燃?xì)庵泻畼O少時(shí)，內(nèi)壁的腐蝕不 嚴(yán)

16、重。主要發(fā)生在管道的外壁，這種腐蝕使鋼 管表面出現(xiàn)凹穴，以至穿孔，對(duì)鋼管的安全和 壽命威脅最大。 一、鋼管腐蝕的原因 3、雜散電流對(duì)鋼管的腐蝕 由于外界各種電氣設(shè)備的漏電與接地，在 土壤中形成雜散電流。該電流流經(jīng)燃?xì)夤?道時(shí)，形成電解電池。 4、細(xì)菌作用 微生物參與腐蝕過程，如硫酸鹽還原菌， 將可溶的硫酸鹽轉(zhuǎn)化為硫化氫，加速了管 道的腐蝕。 二、鋼管的防腐方法 管道內(nèi)壁的防腐主要通過燃?xì)獾膬艋瘉韺?shí) 現(xiàn)，一般不采取其它特別的措施。 架空管道的腐蝕主要是化學(xué)腐蝕，危害不 是很嚴(yán)重，通常是在管道外壁涂上油漆覆 蓋層。 對(duì)于埋地鋼管的腐蝕，需根據(jù)土壤的腐蝕 性強(qiáng)弱采取相應(yīng)的防腐措施。 二、鋼管的防腐方

17、法 1、土壤的腐蝕等級(jí)劃分 關(guān)于土壤的腐蝕性，我國還沒有一種統(tǒng)一的方法 和標(biāo)準(zhǔn)來劃分它，研究顯示，土壤電阻率、透氣 性、濕度、酸度、鹽分、氧化還原電位等都是影 響土壤腐蝕性的因素，這些因素又相互影響和聯(lián) 系，很難找出它們之間直接的、定量的相關(guān)性。 目前，許多國家采用土壤電阻率對(duì)土壤腐蝕性進(jìn) 行分級(jí)。土壤電阻率和土壤有機(jī)質(zhì)含量、含水量、 含鹽量有關(guān)，表示土壤導(dǎo)電能力的大小。 土壤腐蝕等級(jí)劃分參考表 等級(jí) 電阻率 國家 極強(qiáng)強(qiáng)中弱極弱 美國202045456060100 前蘇聯(lián)100 中國50 二、鋼管的防腐方法 2、管道外壁防腐的基本方法 為了增加鋼管和土壤之間的電阻，減少腐蝕電流， 一般采用管道外壁加防腐絕緣層的方法。但防腐 層難免由于不同的原因而造成局部破壞，美國等 國家明確規(guī)定，采用了絕緣層防腐的同時(shí)必須采 用陰極保護(hù)。 防腐絕緣層的種類很多，有瀝青絕緣層、聚乙烯 膠帶、環(huán)氧煤瀝青、塑料絕緣層等。 二、鋼管的防腐方法 3、電保護(hù)法陰極保護(hù) 分為外加電源陰極保護(hù)法和犧牲陽極保護(hù)法。 外加電源法：利用外加的直流電源，使鋼管對(duì)土 壤造成負(fù)電位的保護(hù)方法