新疆管道pe燃气技术手册2

第一章绪论

第一节总则

1.为了在燃气管道工程设计及施工过程中合理安装、使用埋地聚乙烯

管材及管件，确保工程质量和安全供气，特制定本手册。

2.本手册适用于最大允许工作压力不大于0.4Mpa(表压)，工作温度

在-20〜40℃的埋地聚乙烯燃气管道新建、改建、扩建工程设计、施工及验

收。

3.聚乙烯燃气管道严禁用作室内和地上管道，只作埋地管道使用。

4.聚乙烯燃气管道中的管材、管件应符合现行国家标准《燃气用埋地

聚乙烯管材》和《燃气用埋地聚乙烯管件》的规定。

5.承接聚乙烯燃气管道工程设计、施工的单位，必须具有建设部门批

准或认可的施工许可证。

6.城镇燃气输配应按基本建设程序进行，具备下列条件方可开工：

(1)设计及其它技术文件齐全，施工图纸业经审定；

(2)施工方案业经批准，技术交底和必要的技术培训己经完成；

(3)材料劳动力机具基本齐全，施工环境符合要求，施工用水、电、气

等可以满足需要，并能保证连续施工。

7.燃气输配工程应按设计进行，修改设计或材料代用应经原设计部门

同意，城镇燃气输配工程施工和检验的安全技术，劳动保护应按有关规定执

行。

8.管道工程设计、施工和验收除执行本手册外，还应符合现行国家标

准《城镇燃气设计规范》、现行行业标准《城镇燃气输配工程施工及验收规

范》和有关标准的规定。

第二节专业术语

为了便于读者识别和理解，本节将对本手册出现的部分专业术语作一解

释。

1.对接焊机压力

在对接焊机的压力显示装置上指示的压力，表示施加到管材或管件端部

的界面接触力。

2.界面接触力

在对接焊过程中，管材或管件熔接表面之间的力。当对接焊机带有液压

源时，该力通常被表示为施加的油缸压力。对这样的机器，要提供一个专门

的对照表，以给出实际的接触面处的压力与压力计指示压力的关系。

3.间隙

两个物体外部极限之间的最短距离。

4.拖动阻力

可动夹具开始移动时固定在夹具上的管材的重量所产生的摩擦阻力（最

大阻力），或移动过程中出现的摩擦阻力（动态阻力）。

5.电熔焊机

按电熔管件制造商的规定，实现电压或电流、时间或能量等焊接参数输

出，执行焊接周期的装置

6.接缝压力

管材对接过程中，管材界面的压力。

7.土壤覆盖层

工程完工后，埋地管材顶部与正常地面之间的垂直距离。

8.吹扫

燃气管道、设备在投产或维修前清除其内部剩余气体和污垢物的工艺。

9.放散

将管道和设备内的空气、燃气或混合气体安全地排放。

第二章公司产品简介

**管道是管材、管件配套齐全的燃气管道产品生产企业，这在国内同行

业是极少的。**PE产品的起点高，发展迅速，生产设备是从德国进口的最先

进的克劳斯玛菲生产线以及从英国MSA公司引进的全自动电熔管件布线机，

原料采用目前国际上科技含量最高的聚乙烯树脂混合料。一流的设备和原料

是**能够生产出一流的产品根本保证，加之最为完善的售前、售中、售后一

条龙的服务体系，将能够最大可能地满足顾客的需求。

本章节将对我公司的产品作一简要的介绍。

一、执行标准

(1)我公司的PE燃气管管材执行国家标准GB15558.1,且符合欧洲标准

prEN1555-2及国际标准ISO4437;

(2)我公司的PE燃气管管件执行国家标准GB15558.2,且符合欧洲标准

prEN1555-3及国际标准ISO8085-3□

二、产品种类

1.管材

我公司的燃气管材颜色为黑色,表面有醒目的黄色色条.

我公司的PE80燃气管管材分SDRU和SDR17.6两种系列。SDR11表示管

材的公称外径de与管材壁厚e的比值为11,工作压力为0.4MPa；同样

SDR17.6表示管材的公称外径de与管材壁厚e的比值为17.6,该系列管材

工作压力为0.2MPa0

产品规格分常用规格和非常用规格,具体如下表：

表2.1产品规格

单位：mm

各种D32D40D50D63D75D90D110D125D140

规格型号D160D180D200D225D250D280D315D355D400

管材长度一般为6米、9米、12米,也可根据客户要求供货;外径小于63

mm的采取盘卷形式供货，长度可为50米、100米、150米用户如有特殊要求,

也可提前定做，63mm及以上管材一般不采用盘卷形式供货。

2.管件

我公司的燃气管件颜色主色为黑色(其中球阀主色为黄色).

公司的PE燃气管管件根据施工方法、用途的不同。分为电熔管件和热

熔管件；根据生产方式的不同，分为注塑管件和焊制管件两大类。大部分管

件都可以采用注塑模具一次成型，但对于一些壁厚、体积、重量都较大的管

件，则采用管材焊制加工的方法制造。采用焊制方法生产的管件有三通、四

通和弯头，公称尺寸范围随着管材扩大；采用注塑方法生产的热熔管件有法

兰、异径套筒、弯头、等径三通、异径三通和端帽；电熔管件也采用注塑方

法生产，其种类有电熔套筒、电熔异径套筒、电熔弯头、电熔三通、电熔鞍

型三通等。

3.产品尺寸

我公司的产品尺寸可参照表22。

表2.2PE燃气管管材规格尺寸

公称外径de壁厚en

SDR11SDR17.6

允许正偏工作压力WO.4MPa工作压力WO.2MPa

基本尺寸

差允许正偏允许正偏

基本尺寸基本尺寸

差差

160.33.00.42.30.4

200.33.00.42.30.4

250.33.00.42.30.4

320.33.00.42.30.4

400.43.70.52.30.4

500.44.60.62.90.4

630.45.80.73.60.5

750.56.80.84.30.6

900.68.21.05.20.7

1100.710.01.16.30.8

1250.811.41.37.10.9

1400.912.71.48.00.9

1601.014.61.69.11.1

1801.116.41.810.31.2

2001.218.22.011.41.3

2251.420.52.212.81.4

2501.522.72.414.21.6

2802.625.42.715.91.7

3152.928.63.017.91.9

3553.232.33.420.22.2

4003.636.43.822.82.4

4504.140.94.225.62.7

5004.545.54.728.43.0

5605.050.95.231.93.3

6305.757.35.935.83.7

4.产品外观

产品外观是产品质量的最直观的表现，我公司的PE管道产品外观必须

达到如下要求才能通过出厂检验。

(1)管材：管材的内外表面应清洁、光滑，不允许有气泡、明显的划伤、

凹陷、杂质、颜色不均等缺陷。管端头应切割平整，并与管轴线垂直。

(2)管件：管件的内外表面应光滑、平整、不允许有气泡、裂纹、明显

的凹陷、痕纹、颜色不均等缺陷。管件应完整无缺陷，浇口及溢边应修除平

整。

5.产品特点

我公司的PE燃气管道产品具有许多卓越的特性，如耐低温、韧性好、

刚柔相济，因而在一些特殊领域中可大显身手。因为在这些领域中，传统材

料管道，不是不适用，就是费用高，而且还不能保证管道的安全使用。如钢

管、铸铁管最大的问题就是在使用期内，普遍发生的腐蚀和接头泄漏。PE

管在这些方面则具有明显的优势，圆满地解决了传统管道的腐蚀和接头泄漏

两大难题。

PE燃气管可作为室外线路管敷设在腐蚀性的土壤中、地震地区、山地和

沼泽地区；也可作为承插管插入旧管道中修复、更新旧管道。其与众不同的

施工特点，为施工带来了方便，并大大降低了用户的投资成本。

PE燃气管的主要优点体现在：

(1)耐腐蚀

聚乙烯是惰性材料，除少数强氧化剂外，可耐多种化学介质的侵蚀，无

电化学腐蚀，不需要防腐层。

(2)不泄漏

PE燃气管道主要采用熔接连接(热熔连接或电熔连接)，本质上保证接

口材质、结构与管体本身的同一性，实现了接头与管材的一体化。实验证实,

其接口的抗拉强度及爆破强度均高于管材本体，可有效的抵抗内压力产生的

环向应力及轴向的拉伸应力。因此与橡胶圈类接头或其他机械接头相比，不

存在因接头扭曲造成泄漏的危险。

(3)高韧性

PE燃气管是一种高韧性的管材，其断裂伸长率一般超过500%,对管基

不均匀沉降的适应能力非常强。同时也是一种抗震性能优良的管道，在1995

年日本的神户地震中，聚乙烯燃气管和供水管是唯一幸免的管道系统。正因

为如此，日本震后大力推广PE管在燃气领域的使用。

(4)优良的挠性

聚乙烯的挠性是一个重要的性质，它极大地增强了该材料对于管线工程

的价值。聚乙烯的挠性使PE燃气管可以进行盘卷，并以较长的长度供应，

不需要各种连接管件。用于不开槽施工，PE燃气管道的走向容易依照施工方

法的要求进行改变；聚乙烯材料的挠性，使其可在施工前改变管材的形状，

插入旧管后恢复原来的大小和尺寸。

(5)良好的抗刮痕能力

采用不开槽施工技术，无论是铺设新管还是旧管道的修复或更新，刮痕

是无法避免的。刮痕造成材料的应力集中，引发管道的破坏。管材抵抗刮痕

的能力，与管材的慢速裂纹增长(SCG)行为关系密切，研究证明，PE80等

级的PE燃气管具有较好的抵抗SCG的能力和耐刮痕能力。PE100等级的PE

燃气管材料则具有更加出色的抵抗刮痕能力。

(6)良好的快速裂纹传递抵抗能力

管道的快速开裂是指在管道偶然发生开裂时，裂纹以儿百米/秒的速度

迅速增长，瞬间造成几十米甚至上千米管道破坏的大事故。快速开裂是一种

偶发事故，但其后果是灾难性的。而PE管则具有良好的快速裂纹传递抵抗

能力。

（7）使用寿命长

PE管道使用寿命长，可达50年以上。这是国外根据PE燃气管材环向抗

拉强度的长期静水压设计基础值（HDB）确定的，已被国际标准确认。

（8）较好的耐冲击性

PE管韧性好,耐冲击强度高,重物直接压过管道,不会导致管道破裂.

（9）良好的施工性能

PE管道质量轻,焊接工艺简单,施工方便,工程综合造价低

（10）价格便宜，综合造价低

PE管道同钢管、铸铁管、钢骨架复合管相比，具有很大的经济优势。

PE管与钢管经济分析

一、PE管施工实例

例一，1997年9月27日开始施工，某市一公司住宅楼敷设管径为DN110、

DN90、DN63、DN40PE管980m,引入口80个,刚塑转换接头80个。

例二，1997年10月4日开始施工，某市一高校南侧敷设管径为DN110、

DN90、DN63、DN40PE管1km,引入口76个，刚塑转换接头76个。

上述两项工程运行至今，一切正常。

下面对上述两个实例进行经济比较，计算结果见表2.3

表2.3

例一例二

项目PE管工程造钢管工程造价PE管工程造钢管工程造价

价（元）（元）价（元）（元）

管材689596043422648553

管件6958912241651800

防腐0868013388

土方工程562262521831320313

费

施工费1618372546906936

机械台班197410525

费

工程造价211022333581394100615

工程总造3754949573120360135849

价

如上表所示实际施工项目的统计可以看出，PE管在经济上优越于钢管。

虽然各地区，各项PE管工程的设计、采购、施工、运行压力等环节各有不

同，但实践和经济比较证明PE管明显优越于钢管，如果再考虑寿命的长短

（钢管18年、PE管50年），那么PE管的优越性还要大一些。

PE管的使用寿命以50年计，钢管的使用寿命按国家计委煤气设施折旧

年限为18年。

6.产品性能

产品性能可参照表2.4、表2.5和表2.6

表2.4PE燃气管材力学性能指标

项目性能要求试验参数试验方法

20℃（环应力）

PE80

20破坏时间（h）N

PE100

℃100

9.0MPa12.4

MPa

80℃（环应力）

PE80

破坏时间（h）GB/T6111-20

静液压强度（HS）PE100

216503

4.5MPa°5.4

80MPa0

℃80℃（环应力）

PE80

破坏时间（h）

PE100

21000

4.OMPa5.0

MPa

GB/T8804.3-

断裂伸长率，%N350

2003

气候老化后仍能满足

GB/T17391-1

以下性能要求：热稳

998

耐候性（仅适用于定性（表2.6）2）

E23.5GJ/M2GB/T6111-20

非黑色管材）HS（165h/80℃）（本

03

表）

GB/T8804.3-

断裂伸长率（本表）

2003

全尺寸的临界压力

耐快速裂纹扩展

（MPa）ISO

（RCP）3）

Pc/s21.5XMOP13478:1997

全尺寸试验N

0℃

250mm

S4试验的临界压力GB/T19280-2

或

（MPa）0℃003

S4试验适用于所

Pc,S42

有直径

M0P/2.4-0.0724）

80℃0.8MPa（试

耐慢速裂纹开裂验压力）"

GB/T18476-2

增长165h80℃

001

e„>5mm0.92MPa（试验压

力）"

1）仅考虑脆性破坏，如果在165h前发生韧性破坏，则按表2.5选择较低

的应力和相应的最小破坏时间重新试验。

2）稳定性试验，试验前应除去外表面0.2mm厚的材料。

3）RCP试验适合于在以下条件下使用的PE管材：

一最大工作压力M0P>0.OIMPa,dn2250mm的输配系统；

—最大工作压力M0P>0.4MPa,dn290mm的输配系统；

对于恶劣的工作条件（如温度在0℃以下），也建议做RCP试验。

4）如果S4试验结果不符合要求，可以按照全尺寸试验重新进行测试，以

全尺寸试验的结果作为最终依据。

5）PE80,SDR11试验参数。

6）PE100,SDR11试验参数。

表2.5静液压强度（80℃）一一应力/最小破坏时间关

系

PE80PE100

环应力MPa最小破坏时间h环应力MPa最小破坏时间h

4.51655.4165

4.42335.3256

4.33315.2399

4.24745.1629

4.16855.01000

4.01000———

表2.6PE燃气管材物理性能指标

项目单位性能要求试验参数试验方法

热稳定性（氧化诱GB/T17391-1

min>20200℃

导时间）998

熔体质量流动速率g/10mi加工前后MFR变化GB/T3682-20

190℃,5kg

（MFR）n<20%00

GB/T6671-20

纵向回缩率%W3%110℃

01

表2.7PE燃气管件性能指标

序

号项目要求试验条件

密封接头A型

20℃静液压强方向任意

1无破裂，无渗漏

度调节时间lh

试验时间^100h

环应力：

PE80lOMPa

PE10012.4MPa

试验温度20℃

密封接头A型

方向任意

调节时间12h

80℃静液压强试验时间2165h

2无破裂，无渗漏

度。环应力：

PE804.5MPa

PE1005.4MPa

试验温度80℃

密封接头A型

方向任意

调节时间12h

80℃静液压强试验时间^1000h

3无破裂，无渗漏

度环应力：

PE804MPa

PE1005MPa

试验温度80℃

试验到破坏为止：

对接熔接拉伸

4韧性：通过试验温度23℃±2℃

强度2)

脆性：未通过

电熔管件的熔剥离脆性破坏百分比

5试验温度23℃

接强度3)W33.3%

试验温度0℃

6冲击性能4)无破裂，无渗漏下落高度2m

落锤质量2.5kg

在制造商标称的流量

下：

空气流量制造商标称

d^63:AP^0.05X

7压力降”n试验介质空气

10:!MPa

试验压力2.5X10:,MPa

d„>63:AP^0.01X

103MPa

1）对于（80℃165h）静液压试验，仅考虑脆性破坏。如果在规定破坏时间

前发生韧性破坏，允许在较低应力下重新进行该试验。重新试验的应力及其

最小破坏时间应从表2.5中选择，或从应力/时间关系的曲线上选择。

2）适用于插口管件。3）仅使用于电熔承口管件。

4）仅适用于鞍形旁通。

表2.8PE燃气管件的物理性能

项目单位要求试验参数试验方法

氧化诱导

min>20200℃!,GB/T17391-1998

时间

管件的MFR变化不应

熔体质量

g/10m超过制造管件所用的

流动速率190℃/5kgGB/T3682-2000

in混配料的MFR的土

（MFR）

20%

1）如果在200℃的实验结果有明确的修正关系，可以在210C进行试验。仲

裁时，试验温度应为200℃。

我公司采用的是北欧化工的PE80、PE100燃气管道专用双峰原料，其原

料性能指标如表2.7所示。

表2.7聚乙烯混配料的性能1）

序

性能单位要求试验参数

号

1密度kg/m32930（基础树脂）23℃

0.2-1.4,且最大

熔体质量流动速率偏差不应超过混

2g/10min190℃/5kg

（MFR）配料标称值的土

20%

热稳定性（氧化诱

3min>20200℃

导时间）

4挥发分含量mg/kgW350

5水分含量2）mg/kgW300

炭黑含量”（质量

6%2.0-2.5

分数）

7炭黑分散”级W3

8颜料分散八级W3

80℃,2MPa（环

9耐气体组分hN20

应力）

10耐快速裂纹扩展（RCP）

全尺寸的临界压

全尺寸（FS）试验：力（MPa）

42250mmPc,^l.5XM0P

MPaFS0℃

或

S4试验：S4试验的临界压

管材试样壁厚N力

MPa0℃

15mmPc,S42

M0P/2.4-0.0725)

80℃,0.8MPa

口耐慢速裂纹增长（试验压力）6〉

h165

en>5mm80℃,0.92MPa

（试验压力）7）

1）非黑色料应符合表2.4中耐候性要求。

2）当测量的挥发分含量不符合要求时才测量水分含量。仲裁时，应以水分

含量的测量结果作为判定依据。

3）仅适用于黑色混配料。

4）仅适用于非黑色混配料。

5）如果S4试验结果不符合要求，可以按照全尺寸试验重新进行测试，以

全尺寸试验的结果作为最终依据。

6）PE80,SDR11试验参数。

7）PE100,SDR11试验参数。

第三章聚乙烯管道设计

管道工程设计是实现燃气管道安全、可靠、经济合理和技术先进的基础。

并且，管道工程设计这一环节贯穿了整个燃气管道安全管理的全过程。

管道工程设计一般分管道工艺设计、管道布置、管道强度设计三部分。

其中，管道的工艺设计是基础，强度设计是保障，管道布置是目的。城市聚

乙烯管网的设计与钢管、铸铁管相比，在耐压强度、水力学性能以及连接敷

设等方面均有不同的特点。本章主要介绍聚乙烯管道设计的一般原则和设计

计算及管道布置等基本知识，并着重介绍聚乙烯燃气管道设计应遵循的有关

特殊规定。

第一节管道设计的一般规定

聚乙烯燃气管道设计应遵循我国现行《城镇燃气设计规范》

（GB50028—2002）和《聚乙烯燃气管道工程技术规范》（CJJ63—95）及其

他相关的部标和行业标准。在聚乙烯燃气管道设计时只需按管材的级别选择

管材系列确定其最高工作压力，一般设计时不需要进行强度计算。

聚乙烯燃气管道目前有SDR11和SDR17.6两大系列，其最大允许工作压

力和不同温度下的允许工作压力应符合《聚乙烯燃气管道工程技术规范》

（CJJ63-95）第2.1条的规定。SDR11系列宜用于输送人工煤气、液化石油

气（气态）、天然气；SDR17.6系列宜用于输送天然气。在工作温度为-20℃〜

40℃范围内，对于SDR11系列的聚乙烯管，最大允许工作压力不大于

0.4MPa（表压）；对于SDR17.6系列的聚乙烯管，最大运行工作压力不大于

0.2MPa（表压）。根据表3.1可以确定不同燃气、不同系列管材的允许工作

压力。

表3.1不同种类燃气的最大允许工作压力

最大允许工作压力（MPa）

燃气种类

SDR11SDR17.6

天然气0.4000.200

液化石油气（气态）0.100—

人工煤气0.005—

注：SDR为标准壁厚比，即公称外径与壁厚之比

表3.1中允许工作压力是按现行国家标准《燃气用埋地聚乙烯管材》中

的四个条件确定的，这四个条件是：工作温度20℃,使用寿命50年，管道

环向应力8.OMpa,安全系数取值不小于4o

聚乙烯管道在输送其他气体时，必须经过充分论证，并在安全性能得到

保证后，可参考以上相似的气源种类确定允许工作压力。聚乙烯燃气管道在

输送不含冷凝液的人工煤气时，工作压力可适当提高，但不宜超过0.2MPa。

在输送不含冷凝液的气态液化石油气时，工作压力可适当提高，但不宜超过

0.3MPa。

聚乙烯燃气管道使用压力的确定是根据管材在20℃时长期静液压强度

下测定的。由于聚乙烯管道对温度较为敏感，为了保证聚乙烯管道的安全性,

无论温度低于或高于上述温度，都要降低其使用压力。根据表3.2可以确定

不同温度下聚乙烯管道的允许工作压力。

表3.2不同温度下聚乙烯管道的允许工作压力

允许工作压力(MPa)

工作温度t(℃)

SDR11SDR17.6

—20VtW00.10.0075

0VtW200.40.5

20<tW300.20.1

30ctW400.10.0075

第二节城市燃气管网的分类及其选择

一、燃气管道的分类

根据用途分类

1.长距离输气管线其干管及支管的末端连接城市或大型企业，作为

该供应区的气源点。

2.城市燃气管道

(1)分配管道：在供气地区将燃气分配给工业企业用户。公共建筑用户

和居民用户。分配管道包括街区的和庭院的分配管道。

(2)用户引入管将燃气从分配管道引到户室内管道引入口处的总阀

门。

(3)室内燃气管道通过用户管道引入口的总阀门将燃气引向室内,

并分配到每个燃气用具。

3.工业、企业燃气管道

(1)工厂引入管和厂区燃气管道将燃气从城市燃气管道引入工厂，分

送到各用气车间。

(2)车间燃气管道从车间的管道引入口将燃气送到车间内各个用气

设备(如窑炉)。车间燃气管道包括干管和支管。

(3)炉前燃气管道从支管将燃气分送给炉上各个燃烧设备。

根据敷设方式分类

1.地下燃气管道一般在城市中常采用地下敷设。

2.架空燃气管道对于聚乙烯管道一般不采用架空敷设，如采用架空

敷设，必须采取必要的保护措施。

根据输气压力分类

燃气管道之所以要根据输气压力来分级，是因为燃气管道的气密性与其

他管道相比，有特别严格的要求，漏气可能导致火灾、或管道本身出现裂缝

的可能性和危险性也越大。当管道内燃气的压力不同时一，对管道材质、安装

质量、检验标准和运行管理的要求也不同。

我国城市燃气管道根据输气压力一般分为：

1.高压A燃气管道：0.8MPa<P^1.6MPa

2.高压B燃气管道：0.4MPaVPWO.8MPa

3.中压A燃气管道：0.2MPa〈PW0.4MPa

4.中压B燃气管道：0.lMPa<P^O.2MPa

5.低压燃气管道：PWO.IMPa

二、城市燃气管网及其选择

1.城市燃气管网系统

城市输配系统的主要部分是燃气管网，根据所采用的管网压力级制不同

可分为：

(1)一级系统:仅采用低压管网来分配和供给燃气,一般只适用于小城

镇的供气。如供气范围较大时,则输送单位体积的燃气的管材用量将急剧增

加。

(2)两级系统：由低压和中压B或低压和中压A的管网组成。

(3)三级系统:包括低压、中压和高压的三级管网。

(4)多级系统：由低压、中压B、中压A和高压B,甚至高压A的管网组

成。

2.燃气管网系统的选择

无论是旧有的城市还是新建的城市，在选择燃气输配管网系统时，应考

虑许多因素，其中最主要的因素有：

(1)气源情况：燃气的种类和性质、供气量和供气压力、气源的发展或

更换气源的规划。

(2)城市规模、远景规划情况、街区和道路的现状和规划、建筑特点、

人口密度、居民用户的分布情况。

(3)原有城市燃气供应设施情况。

(4)对不同类型用户的供气方针、气化率及不同类型的用户对燃气压力

的要求。

(5)用气的工业企业的数量和特点。

(6)储气设备的类型。

(7)城市地理地形条件，敷设燃气管道时遇到天然气和人工障碍(如河

流、湖泊、铁路等）的城市。

（8）城市地下管线和地下建筑物、构筑物的现状和改建、扩建规划。

设计城市燃气管网系统时，应全面综合考虑上述诸因素，从而提出数个

方案进行技术经济比较，选用经济合理的最佳方案。方案的比较必须在技术

指标和工作可靠性相同的基础上进行。同时，城市燃气管网在布置时，一般

要成环状布置，以提高城市燃气供气的可靠性、稳定性。

第三节城市燃气管网的水利计算

一、设计条件和设计前资料准备

1.设计条件

设计条件应包括管道建设的环境条件（如温度、风力、地质、周边环

境等）、工艺条件（如输送介质性质、设计温度、设计压力、设计流了量、

操作工况等）、建设周期（施工计划表、开工时间）等。有时用户也提出一

些要求，如操作要求、安全消防要求、环保要求等。合理的设计在于把这

些要求和用户条件进行适当的平衡，最终做到技术、经济、安全等方面均

为最佳。

2.设计前资料准备

根据上述设计条件，聚乙烯燃气管道在设计前应准备如下资料：

（1）已批准的工程计划任务书；

（2）年用气量（包括近期和远期）；

（3）需敷设的聚乙烯管道长度；

（4）燃气的主要性质；

(5)聚乙烯管道所经过地区的城市现状和规划图及交通、行政区划分

(6)聚乙烯管道所经过地区的管道现状和规划图；

(7)聚乙烯管道所经过地区地下管线和地下建、构筑物的资料；

(8)气象资料-：聚乙烯管道所经过地区气温、地温、最大冻土深度、

主要风向、风速及降雨量。

(9)水文地质资料：

1)地质、地下水位、土壤腐蚀情况；

2)穿越河流流量、流速、水位、冲刷等情况；

(10)聚乙烯管道所经过地区的地震资料。

二、聚乙烯燃气管道水利计算

燃气管道水利计算是整个管道系统设计中的基础部分，它直接影响管道

的可靠性和安全性，涉及到管道标准体系的选用、管材的选用、压力等级的

确定、管径的选择及其他燃气设备的选型计算等等。

(-)聚乙烯管道水利计算的一般步骤

(1)根据推荐流速-和计算流量。初选管径L

d半

V71V

(2)根据初选管径计算雷诺数,判别流态；

(3)计算水力摩阻系数丸；

(4)根据水力计算基本公式计算管径d;

(5)根据水力计算管径校对流态、水力摩阻系数,确定管径和实际平均

流速。

(二)聚乙烯燃气管道水利计算的基本公式

1.低压聚乙烯燃气管道单位长度的摩擦阻力损失应按下式计算：

♦=6.26X*“

Ld〃T。

式中：AP一聚乙烯燃气管道摩擦阻力损失（Pa）;

义一聚乙烯燃气管道的摩擦阻力系数；

/一聚乙烯燃气管道的计算长度（m）;

Q一聚乙烯燃气管道的计算流量（m3/h）;

1一聚乙烯燃气管道的内径；

夕一燃气的密度（kg/m3）；

T一设计中所采用的燃气温度（K）;

♦—273.16（k）o

2.高、中压聚乙烯燃气管道的单位长度的摩擦阻力损失宜按下式计算：

P'~P^=i.27xl0,°2^p—Z

5

LdTo

式中：片一聚乙烯燃气管道起点的压力（绝对压力kPa）；

尸2一聚乙烯燃气管道终点的压力（绝对压力kPa）；

L一聚乙烯高中压燃气管道的计算长度（km）；

Z—压缩系数，当燃气压力小于L2MPa（表压）时N取1；

其它符号同上。

（三）聚乙烯燃气管道水力摩阻系数九的确定

由流体力学的基本知识我们知道，水力摩阻系数％的大小与流态和管

内壁当量相对粗糙度（管内壁当量绝对粗糙度与管内壁半径的比值）有关；

流态不同，4值的计算公式也不同，下面分别介绍不同流态区域水力摩阻

系数％的计算方法。

1.层流状态水力摩阻系数％的计算（ReW2100）

ReN

由上式可以看出，层流状态水利摩阻系数尤只与雷诺数的大小有关,

即与流速、管内径、运动粘度有关，与管内壁当量绝对粗糙度无关。

2.临界状态水力摩阻系数九的计算（2100<ReW3500）

^=03+Re-2100

65Re-105

在临界状态下，是由层流向紊流的转变过程，％随Re的增大而增大,

仍与K值无关。

3.紊流状态水力摩阻系数尤的计算（Re>3500）

式中：Re—雷诺数；

〃一0℃和101.325KPa时燃气的运动粘度（m2/s）;

K-聚乙烯然气管道内表面的当量绝对粗糙度（mm）；

可取0.01.

久一聚乙烯燃气管道的摩擦阻力系数；

1一聚乙烯燃气管道内径（mm）；

丫一聚乙烯燃气管道计算流速（m/s）.

水力计算中聚乙烯管道与钢管的根本区别在于K值的不同，聚乙烯管

的K值与钢管K相差20倍，由此造成在同样管径、同样长度、同样压力降

的情况下，聚乙烯管的输气能力要比钢管高得多，而且压力降越大，聚乙

烯管的优越性越突出，但考虑到流速的限制，一般聚乙烯管的流通能力可

能比钢管高30%左右。

燃气尤其是带有粉尘的燃气，在聚乙烯管内流动与管壁摩擦将产生静

电，为了不使静电过分累积，除采取必要的措施外，对聚乙烯管内介质的

流速要有所限制，不宜过高。

我国行业标准《聚乙烯管道工程技术规范》（CJJ63--95）正文部分规

定“中压管道允许压力降可由该级管道的入口压力至次级管网调压器允许

的最低入口压力之差确定，流速不宜大于5m/s”。以此流速做管网设计时、

聚乙烯管儿乎无工程利用价值，体现不出聚乙烯管的优势，限制了聚乙烯

管的实际应用。在同一标准的编制说明中，给出了一些国外气体管道流速

的规定：

1.）炼油装置压力管线:17=15〜30m/s；

2.）美国《化工装置》中乙烯与天然气管道：v^30.5m/s;

3.）液化石油气气相管:丫=5〜15m/s；

4.）焦炉气管：>=4〜8m/so

这些流速是符合一般管道工程设计流速要求的。标准编制说明与标准

正文具有同等法律效力；可参照使用。同时我们查阅国外聚乙烯管道设计

流速的有关技术资料，资料中明确规定，天然气在聚乙烯管道中的流速不

超过20m/so

因此，建议聚乙烯管输送介质的流速以不超过20m/s为宜。

第四节管道布置的基本原则

管道布置通过图纸来表示出管道位置、走向及附属设备的定位等，并能

满足工艺要求；满足管道强度、刚度的要求；满足操作、维护、消防的要求。

《聚乙烯管道工程技术规程》(CJJ63-95)明确规定，聚乙烯燃气管道

严禁用作室内、地上管道使用。

聚乙烯燃气管道的平、立面布置遵循钢管布置的基本原则，并且遵循以

下特殊规定(，！163-95第2.3条的规定)：

1.聚乙烯燃气管道不得从建筑物和大型构筑物下穿越；，不得在堆积易

燃、易爆物品和具有腐蚀性液体的地面下穿越；不得与其他管道和电缆同沟

敷设。

2.不得平行敷设在电车轨道之下；也不得与其它地下设施上、下并置。

3.聚乙烯燃气管道与建筑物、构筑物及相邻管道之间的净距应符合《城

镇燃气设计规范》(GB50028-2002)表5.3.2.1的规定。聚乙烯燃气管道与

热力管道之间水平净距及各类地下管道和设施的垂直净距分别见表3.4和表

3.5(摘自CJJ63-95第2.3条规定)。

聚乙烯燃气管道与供热管道的净距，取决于供热管道在周围的土壤温度

场，净距应保证聚乙烯管处于20℃以下的土壤环境中使用，或在20〜40C

的土壤环境中采取相应的措施使用。如因特殊情况不能满足表3.4中的规定

时，宜将该管段聚乙烯管道改用钢管。

表3.3地下燃气管道与建筑物、构筑物相邻管道之间的水平净距

单位：mm

地下燃气管道

项目中压高压

低压

BABA

建筑物基础0.71.01.54.06.0

给水管0.50.50.51.01.5

排水管1.01.21.21.52.0

电力电缆0.50.50.51.01.5

通讯电直埋0.50.50.51.01.5

缆在套管内1.01.01.01.01.5

其它燃气RW300mm0.40.40.40.40.4

管道Dx>300mm0.50.50.50.50.5

W35KV1.01.01.01.01.0

电杆基础

>35KV5.05.05.05.05.0

通讯照明电杆（至电杆中

1.01.01.01.01.0

心）

铁路钢轨5.05.05.05.05.0

有轨电车钢轨2.02.02.02.02.0

街树（至树中心）1.21.21.21.21.2

表3.4聚乙烯燃气管道与热力管道之间水平净距

单位：mm

供热管种类净距备注

t<150℃直埋供热管道

供热管3.0

回水管2.0