压力管道检验员取证培训课件燃气管道设计解析

1、压力管道检验员取证培训课件燃气管道设计解析1基础知识GB类公用管道： 定义：指城市或乡镇范围内用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道。 分级：分为GB1和GB2两级，GB1级为燃气管道。GB2级为热力管道。 基本特征：敷设于城镇地下；一般压力较低；选线条件复杂、困难。关于公用管道（1）公用管道的范围：指敷设在城市或乡镇区域内的管道，区别于长输管道的敷设范围。（2）公用管道的服务对象： 指公用事业或民用这样的两类用户，有别于工业用户。（3）公用管道输送介质种类： 城镇燃气：代表物：天然气、液化石油气、人工煤气等 城镇热力：代表物：高温热水、蒸汽、蒸汽凝结水等 （4）管道的属性 公共性：公用管道具

2、备了市政工程管道的某些特征 。 商品性：是为公共事业或民用提供燃料或热量的特殊商品。1基础知识（1）燃气管道设计内容和基本要求燃气管道设计是指用于向城市、乡镇或居民点供给居民生活、商业、工业企业生产、采暖通风和空调等各类用户作燃料用的新建、扩建或改建城镇燃气工程设计。由长距离输送管道气体分输站至城镇门站（或大用户）且管道设计压力不大于4.0Mpa 的管道工程设计，工业企业自建供生产工艺用且燃气质量符合规范要求的燃气工程设计，可按 燃气管道设计规范执行。城镇燃气工程设计，根据城镇总体规划进行设计，并应与城、镇的能源规划、环保规划、消防规划等相结合。城镇燃气工程设计应遵守的GB 50028-200

3、6 城镇燃气设计规范和其他现行的有关强制性国家标准的规定。（2）常用的术语 城镇燃气 城市、乡镇或居民点中，从地区性的气源点，通过输配系统供给居民生活、商业、工业企业生产、采暖通风和空调等各类用户公用性质的，且符合本规范燃气质量要求的燃气。城镇燃气一般包括天然气、液化石油气和人工煤气（人工煤气又简称为煤气） 。居民生活用气 gas for domestic use 用于居民家庭炊事及制备热水等的燃气（不包括采暖通风和空调用气）。商业用气 gas for commercial use 用于商业用户（含公共建筑用户）生产和生活的燃气（不包括采暖通风和空调用气）基准气 reference gas 代

4、表某种燃气的标准气体。自由膨胀序数 free swelling number（index） 是表示煤的粘结性的一项指标。这项指标是我国评价煤质量指标之一。煤的化学反应性（a）chemical reactivity of coal 是表示在一定温度下，煤与 CO2 互相作用，将 CO2还原成CO 的反应能力的一项指标，是我国评价气化用煤的质量指标之一。煤的热稳定性（TS）thermal stability of coal 是指煤块在高温作用下（燃烧或气化过程中）保持原来粒度的性质（即对热的稳定程度）的一项指标，是我国评价块煤质量指标之一。低压储气罐 low pressure gasholder

5、工作压力（表压）在 10kPa 以下依靠容积变化储存燃气的储气罐。分为湿式储气罐和干式储气罐两种。高压储气罐 high pressure gasholder 工作压力大于依靠压力变化储存燃气的储气罐。又称为固定容积储气罐。调压装置 regulator device 包括调压器及其附属设备。将较高燃气压力降至所需的较低压力调压单元总称。重要的公共建筑 important public building 指性质重要、人员密集，发生火灾后损失大、 影响大、伤亡大的公共建筑物。如省市级以上的机关办公楼、电子计算机中心、通讯中心以及体育馆、影剧院、百货大楼等。压缩天然气 compressed natur

6、al gas (CNG) 指压缩到压力大于或等于 10MPa 且不大于 25MPa 的气态天然气，用作车用燃料或供小规模城镇燃气用户使用。压缩天然气储配站 CNG distribution station 压缩天然气用汽车拖挂气瓶车或运输气瓶组至 本站，在此卸气、加热、调压、储存、计量、加臭后，送入城镇燃气输配管道。 压缩天然气瓶组供应站 压缩天然气用汽车运输气瓶组至本站，采用气瓶组作为储气设施，在此卸气、调压、计量和加臭后，送入城镇燃气输配管道。气化站 vaporizing station 指采用自然或强制气化方法，使液化石油气由液态转变为气态进行供气的设施。混气站 mixing stati

7、on 指生产液化石油气混合气进行供气的设施。液化石油气混合气 LPG-air mixture 指以液化石油气与空气或其它发热值低的可燃气体混配在一起，并符合城镇燃气气质指标要求的燃气。液化天然气 liquefied natural gas (LNG) 经加工后被液化的天然气。其主要组份为甲烷，组份可能含有少量的乙烷、丙烷、氮和通常 存在于天然气中的其它组份。管道暗设（piping concealment） 管道敷设的方式。暗设包括暗埋（直埋在墙体、地面内）和暗封（在管道井、吊顶内、管沟内、装饰层内贴墙敷设）。引入管 service pipe 指从室外配气支管引向用户室内燃气总阀门（当无总阀门时

8、，指室内地面 1m 高处）之间的管道。2相关标准对燃气管道设计的基本要求（1）设计压力选定城镇燃气输配系统一般由门站、燃气管网、储气设施、调压设施、管理设施、监控系统等组成。城镇燃气输配系统设计，应符合城镇燃气总体规划，在可行性研究的基础上，做到远、近斯结合，以近期为主，经技术经济比较后确定合理的方案。城镇燃气管道应按燃气设计压力 P分为 7 级，并应符合表 6.2.8 的要求。 燃气输配系统示意图表 6.2.8 城镇燃气设计压力（表压）分级 燃气输配系统各种压力级制的燃气管道之间应通过调压装置相连。当有可能超过最大允许工作压力时，应设置防止管道超压的安全保护设备。城镇燃气输配系统中管网按压力

9、分级原因如下：（1）管网采用不同的压力级制比较经济。（2）各类用户所需要的燃气压力不同。（3）在城市未改建的老区，不宜敷设高压或次高压管道。对于城市新建区道路宽阔，建筑物比较整齐、宽松，可敷设压力较高的燃气管道。（2）材料用于输送燃气的管材，必须具有足够的机械强度、优良的抗腐蚀性、抗震性、气密性及易于连接等各项性能。管材主要有以下几种：1）钢管。有良好机械性能、塑性、可焊性好。与其他金属相比，在相同的敷设条件下，管壁较簿，因此能节省金属用量。但钢管的耐腐蚀性较差。 根据制造方法不同钢管可分为无缝钢管、焊接钢管两种：a）无缝钢管：无缝钢管有高、中、低压锅炉用无缝钢管、工业管道中化工与石油化工用的

10、无缝钢 管以及输送各种压力流体的无缝钢管等；b）焊接钢管：焊接钢管按焊接方式可分为埋弧焊、高频焊、电阻焊等多种焊接钢管。按成型方式又可分为螺旋焊缝钢管和直缝焊缝钢管。2）铸铁管。铸铁管与钢管相比，铸铁管有极好的抗腐蚀性能，所以在城镇中、低压燃气管网中应用十分普遍；铸铁管是另一种重要的金属管材。与钢管相比，铸铁管有极好的抗腐蚀性能，所以在城镇中、低压燃气管网中应用十分普遍。铸铁管是由灰铸铁铸造而成，不易焊接，材质较脆，不能承受较大的应力，所以在动荷载较大的地区与重要地段，仍需局部采用钢管。高强度的球墨铸铁管正逐渐代替普通铸铁管，其抗拉强度由250MPa提高到400MPa，相当于钢管的性能。使用这

11、种铸铁管时，极少发生管道的折断或破裂事故，提高了运行的可靠性。在接口形式上也出现了很多柔性机械接口，提高了管道的抗震能力。3）聚乙烯（PE）等塑料管。硬质聚氯乙烯和聚乙烯塑料管具有质轻、抗腐蚀、摩擦阻力小、接口严密、抗拉强度较大以及施工简便等一系列优点，广泛应用在中、低压燃气管网中，缺点是老化问题；4）钢骨架聚乙烯塑料复合管，这种管材利用了钢材强度高而塑料抗腐性能好的特点，可用于中、低压燃气管道；聚乙烯燃气管道工程的设计应符合聚乙烯燃气管道工程技术规程CJJ 63-2008的有关要求。5）其他管材，国外有时还使用有色金属管材，如铜管和铝管等，以铝管应用较多，大都用于室内燃气计量表之后的管道。也

12、有使用玻璃钢管作燃气管道的。GB 50028-2006 城镇燃气设计规范 6.3 规定：压力不大于的室外燃气管道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，并应符合下列要求：1）聚乙烯燃气管应符合现行的国家标准 燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统 第1部分管材GB15558.1 和燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统 第2部分管件GB15558.2 的规定；2）机械接口球墨铸铁管应符合现行的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；3）钢管采用焊接钢管、镀锌钢管或无缝钢管时，应分别符合现行的国家标准低压流体输送用焊接钢管GB/T3

13、091、输送流体用无缝钢管GB/T8163 的规定；4）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。高压燃气管道采用的钢管管材和管道附件材料应符合下列要求：1）燃气管道所用钢管、管道附件材料的选择，应根据管道的使用条件（设计压力、温度、介质、特性、使用地区等）、材料的焊接性能等因素，经技术经济比较后确定。2）高压燃气管道选用的钢管，应符合现行的国家标准石油天然气工业输送钢管交货技术条件 第1 部分：A 级钢管（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 级钢管GB/T9

14、711.2 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它钢管标准。 3）燃气管道所采用的钢管和管道附件应根据选用的材料、直径、壁厚、介质特性、使用温度及施工环境温度等因素，对材料提出冲击试验和（或）落锤撕裂试验要求。4）当管道附件与管道采用焊接连接时，两者材质应相同或相近。5）管道附件中所用的锻件，应符合国家现行标准NB/T 47008-2010 承压设备用碳素钢和合金钢锻件、NB/T 47009-2010 低温承压设备用低合金钢锻件 、NB/T47010-2010 承压设备用不锈钢和耐热钢锻件等规定。6）管道附件不得采用螺旋焊缝钢管制作，严禁采用铸

15、铁制作。（3）城市燃气管道的连接方法一、钢管的连接钢管可以焊接、法兰连接以及螺纹连接等连接方式，以焊接为主。常用的焊接方法有气焊和电弧焊。当管壁厚度在4mm以下时，气焊能保证焊缝质量。当壁厚在4mm以上时，必须使用电弧焊。为保证焊接质量良好，在管端要根据管壁的厚度做成适当的坡口形式。 I形坡口多用于壁厚时，s取(0.5-1.5) mm. “V形坡口多用于=(4.020.0) mm，取s=(2.5-4.5) mm，=60-70，a=(0.5-2.0) mm。 X形坡口多用于壁厚在14m以上，其s、及a值与V形坡口同。燃气管道的焊接一般多采用V形坡口.当采用手工焊时应尽量减少固定焊口的数量，并必须

16、保证质量。与较大口径的管件连接时，常用法兰连接。钢管上的法兰盘，可以用焊接、螺纹、胀接等多种方法与管道连成一体。当采用焊接方法时，在管道工作压力为(0.2450.981)MPa时，一般采用平焊法兰连接形式。管道与法兰连接之后，再将一对法兰紧固，便连成管道。紧固时，要在一对法兰之间衬以软质垫圈，以保证连接的气密性。当输送焦护煤气时用石棉橡胶垫付圈；输送液化石油气和天然气时，常用耐油橡胶垫圈，以防止介质浸蚀垫圈破坏管道的气密性。螺纹连接通常用于直径较小的低压钢管。螺纹分圆柱及圆锥管螺纹两种。它们均为无间隙螺纹，可以保证管道的气密性，圆锥管螺纹用于螺纹较短，管壁较薄或要求较高的场合。二、铸铁管的连接

17、1、承插口连接铸铁管主要采用承插口连接，分刚性和柔性两种插口。 刚性插口，在低压燃气管道中浸油线麻和水泥做填料，在中压燃气管道中以耐油橡胶圈和水泥作填料（有时也加一道浸油线麻）。使用的水泥有普通500号硅酸盐水泥、自应力水泥等。柔性接口过去是以青铅和油麻做填料，但要耗用大量有色金属，而且操作也较复杂。为此，也可在承插口内设置一道耐油橡胶圈，如图3-16。这种做法简单易行，效果良好，对土壤的不均匀沉降和地震均有较强的抵抗力。2、机械接口具有很好的抗震性能。这些接口的填料以各种截面的橡胶圈为主，或再辅以油麻和铅，其外再用法兰盘与挡圈或卡箍紧固。螺栓等易腐蚀零件应经沥青防腐处理。三、塑料管的连接塑料

18、管普遍采用粘接和焊接。一般要利用承插口，承插口可在现场用油浴加热塑料管后扩口而得.粘接所需的粘接剂种类很多，通常采用(510)%聚氯乙烯树脂和环己酮溶液，这种粘接剂干燥快，连接可靠，也无特殊养护要求。塑料管的焊接是利用塑料焊枪喷出的热空气，将塑料焊条与塑料管的管壁在韧性流动的状态下熔为一体。焊接常与粘接并用，采用这种连接时施工也很简便。热熔接头塑料管亦可采用对焊连接-在采用承插口连接时，亦可在插口上缠绕电热丝，通电加热后，再使承口与插口熔为一体。电熔接头。聚乙烯（PE）的焊接城市燃气管道附属设备附属设备有阀门、补偿器、凝水缸、放散管及检漏管等；此外为在地下管网中安装阀门和补偿器，还要修建闸井。

19、（一）阀门阀门的种类很多，燃气管道上常用的有闸阀、旋塞阀、截止阀和球阀等. 阀门必须坚固严密，动作灵活，开关迅速，制造与检修都应比较方便，并能抵抗所输送介质的腐蚀性。因为燃气中常含有易与铜作用的氨和硫化物，所以在燃气管网中最好不使用钢和铜合金制作的阀门，也不用含铜的阀门密封圈 闸阀中由于流体是沿直线通过阀门的，所以阻力损失小，闸板升降时所引起的振动也很小，但当存在杂质或异物时，关闭受到阻碍，使应该停气的管道不能完全关闭。闸阀有单与双阀之分，由于闸板形状不同，又有平行明板与模形闸板之分，此外还有阀杆随闸板升降和不升降的两种，分别称为明杆阀门和暗杆阀门。明杆阀门可以从阀杆和高度判断阀门的启闭状态，

20、多用于站场内。一、旋塞是一种动作灵活的阀门，阀杆旋转90。即可达到启闭的要求，杂质沉积造成的影响比闸阀小，所以广泛用于燃气管道上。常用的旋塞有两种:一种是利用阀芯尾部螺母的作用，使阀芯与阀体紧密接触，不致漏气，这种旋塞只允许用于低压管道上，称无填料旋塞;另一种称为填料旋塞利用填料以堵塞阀体与阀芯之间的间而避免漏气，这种旋塞体积较大，但较安全可靠，允许应用在中压管道上。（二）补偿器补偿器是作为调节管段胀缩量的设备，常用于架空管道和需要进行蒸汽吹扫的管道上。补偿器常安装在阀门的下游(按气流方向) ，利用其伸缩性能，方便阀门拆卸和检修。在埋地燃气管道上，多用钢制波形补偿器，其补偿量约为10mm。为防

21、止其中存在水锈蚀，由套管的注入孔灌入石油沥青，安装时注入孔应在下方。补偿器的安装长度，应是螺杆不受力时的补偿器的实际长度，否则不但不能发挥其补偿作用，反使管道或管件受到不应有的应力。（三）凝水缸为排除燃气管道中的冷凝水和天然气管道中的轻质油，管道敷设时应有一定坡度，以便在低处设凝水缸，将汇集的水或油排出。凝水缸的间距，视水量和油量多少而定，通常为500m左右。由于管道中燃气的压力不同，凝水缸有不能自喷（低压）和能自喷（高压）的两种 （四）放散管 这是一种专门用来排放管道中的空气或燃气的装置。在管道投入运行时利用放散管排空管内的空气，防止在管道内形成爆炸性的混合气体。在管道或设备检修时，可利用放

22、散管排空管道内的燃气。放散管一般也设在闸井中，在管网中安装在阀门的前后，在单向供气的管道上则安装在阀门之前。（五）闸井 为保证管网的安全与操作方便，地下燃气管道上的阀门一般都设置在闸井中.闸井应坚固耐久，有良好的防水性能，并保证检修时有必要的空间.考虑到人员的安全，井筒不宜过深。钢质燃气管道直管段计算壁厚按第三强度理论计算，计算所得到的厚度应按钢管标准规格向上选取钢管的公称壁厚。最小公称壁厚不应小于表 6.3.12 的规定。 管道直管段壁厚计算公式为： 城镇燃气高压管道强度设计系数 F 应符合表 。城镇燃气管道平面布置时，要考虑下列各点：1）要使主要燃气管道工作可靠，燃气应从管道的两个方向得到

23、供应，为此，管道应尽可能逐步连成环形； 2）次高压、中压管道最好不要沿车辆来往频繁的城镇主要交通干线敷设，否则对管道施工和检修造成困难，来往车辆也将使管道承受较大的动荷载。对于低压管道，有时在不可避免的情况下，征得有关方面同意后，可沿交通干线敷设； 3）燃气管道不得在堆积易燃、易爆材料和具有腐蚀性液体的场地下面通过。燃气管道不宜与给水管、热力管、雨水管、污水管、电力电缆、电信电缆等同沟敷设。在特殊情况下，当地沟内通风良好，且电缆系置于套管内时，可允许同沟敷设； 4）燃气管道可以沿街道的一侧敷设，也可以双侧敷设；5）燃气管道布线时，应与街道轴线或建筑物的前沿相平行，管道宜敷设在人行道或绿化地带内

24、，并尽可能避免在高级路面的街道下敷设；6）燃气管道布线时应在门站、储配站、调压站进出口、分支管起点、主要河流、主要道路、铁路两侧设置阀门；7）在空旷地带敷设燃气管道时，应考虑到城镇发展规划和未来的建筑物布置的情况；8）为了保证在施工和检修时互不影响，也为了避免由于漏出的燃气影响相邻管道的正常运行，甚至逸入建筑物内，地下各级压力燃气管道与建筑物、构筑构基础以及其他各种管道之间应保持的最小水平净距 ，分别列于表 6.3.14 00城镇燃气管道通过的地区，应按沿线建筑物的密集程度，划分为四个地区等级，并依据地区等级作出相应的管道设计。 GB 50028-2006城镇燃气管道地区等级的划分应符合下列规

25、定： 1 .沿管道中心线两侧各 200m范围内，任意划分为 长并能包括最多供人居住的独立建筑物数量的地段，按划定地段内的房屋建筑密集程度，划分为四个等级。 注：在多单元住宅建筑物内，每个独立住宅单元按一个供人居住的独立建筑物计算。 2 地区等级的划分： 1） 一级地区：有 12 个或 12 个以下供人居住建筑物的任一地区分级单元。 2） 二级地区：有 12 个以上，80 个以下供人居住建筑物的任一地区分级单元。 3） 三级地区：介于二级和四级之间的中间地区。有 80 个和 80 个以上供人居住建筑物的任一 地区分级单元；或距人员聚集的室外场所 90m内铺设管线的区域。 4） 四级地区： 地上

26、4 层或4 层以上建筑物普遍且占多数的任一地区分级单元 （不计地下室层数） 。一级或二级地区、三级地区地下高压燃气管道与建筑物之间的水平净距，分别列于表 6.3.14 、在决定燃气管道的纵断面布置时，要考虑下列各点：（1）地下燃气管道埋设深度，宜在土壤冰冻线以下，管顶覆土厚度还应满足下列要求：埋设在车行道下时，不得小于 ；埋设在非车行道下时，不得小于 ；埋设在庭院（指绿化地及载货汽车不能进人之地）内时，不得小于 ；埋设在水田下时不得小于 ；（2）输送湿燃气的管道，不论是干管还是支管，其坡度一般不小于 。布线时，最好能使管道的坡度和地形相适应。在管道的最低点应设冷凝水缸；（3）燃气管道不得在地下

27、穿过房屋或其他建筑物，不得平行敷设在有轨电车轨道之下，也不得与其他地下设施上下并置；（4）在一般情况下，燃气管道不得穿过其他管道，如因特殊情况需要穿过其他大断面管道（污水干管、雨水干管、热力管沟等）时，需征得有关方面同意，同时燃气管道应安装在钢套管内；（5）高压、次高压、中、低压燃气管道与其他各种构筑物以及管道相交时，应保持的最小垂直净距列于表 6.3.17 。在距相交构筑物或管道外壁 2m 以内的燃气管道上不应有接头、管件和附件。燃气管道穿越公路、铁路、河流等障碍物的方法当受条件限制不能按规定的最小净距敷设时，可与有关部门协商在管道不致受机械损伤和燃气中 冷凝物不会冻结的前提下，采取有效措施

28、，以上规定可适当放宽。钢制燃气管道腐蚀的原因化学腐蚀 电化学腐蚀 杂散电流对钢管的腐蚀 细菌作用引起的腐蚀 燃气管道腐蚀防护埋地燃气金属管道在土壤中的腐蚀属电化学腐蚀 电化学腐蚀的重要特征是在腐蚀过程中有电流流动，其得以形成的三个必要条件是：有阴阳极存在、两者之间有电位差、阴阳极之间有使电子转移的导电回路存在。钢制燃气管道的防腐方法 对于架空钢管，防止外壁腐蚀的方法，通常是在钢管的外壁涂上油漆履盖层，由于内壁的腐蚀并不严重，一般不需作特殊的防腐处理。 当前埋地燃气管道腐蚀防护一般是采用外防腐层和阴极保护的方法，以隔绝腐蚀介质、切断腐蚀电池的外部电路及提供电流消除腐蚀阳极的存在。对于埋地管道，针

29、对土壤腐蚀性的特点，可以从下述三个途径来防止腐蚀的发生和降低：采用耐腐蚀的管材，如铸铁管、塑料管等。增加金属管道和土壤之间的过渡电阻，减小腐蚀电流，如采用防腐绝缘层使电阻增大，在局部地区采用地沟敷设或非金属套管敷设等方法。采用电保护法，一般也与绝缘层防腐法相结合，以减小电流的消耗埋地钢制燃气管道采用绝缘防腐蚀层时，共分为普通、加强和特加强三级。燃气埋地管道涂层防腐等级应根据土壤的腐蚀性、管道的重要程度及所经地段的地质、环境条件等因素确定。当城镇燃气管道在下列情况下，应采用加强级和特加强级：（1）高压、次高压、中压管道和直径200mm 的低压管道；（2）穿越河流、公路、高速公路、铁路的管道；（3）有杂散电流干扰及存在细菌腐蚀较强的管道；（4）需要特殊防护的管道；（5）厂、站内管道。管道的绝缘防腐层一般要满足下列基本要求：(1) 应有良好的电绝缘性能、耐击穿电压强度不得低于电火花检测仪检测的电压标准；(2) 应