燃气管道及其附属设备

第五章燃气管道及其附属设备第一节管材及其连接方式第二节燃气管道的附属设备第三节钢制燃气管道的防腐第一节管材及其连接方式用于输送燃气的管材主要有钢管、铸铁管、PE塑料管，必须根据燃气的性质、系统压力及施工工艺要求来选用。钢管具有强度高、韧性好、抗冲击性和严密性好，能承受很大的压力，抗压、抗震的强度大，塑性好，便于焊接和热加工等优点，壁厚较薄，节省金属等优点，但耐腐蚀性较差，需要有妥善的防腐措施。燃气管道使用的钢管一般应采用优质低碳钢（Q235）或低合金钢（16Mn）。钢管的特点钢管是燃气工程中应用最多的管材，按照制造方法分为无缝钢管和焊接钢管。钢管的分类与连接一、钢管无缝钢管。用优质碳素钢或低合金钢经热轧（32～630mm）或冷拔加工(5~200mm)而成，多用于输送较高压力的燃气管道。其化学成分应严格保证。连接方式多采用焊接，当与阀件等连接时用法兰连接。焊接钢管（又称卷焊钢管）。焊接钢管又分为螺旋钢管和直缝钢管。螺旋钢管用卷材制成，造价比钢板卷制的直缝钢管低廉，焊缝在管子上形成的线条也比直缝钢管均匀。但它的焊缝较长，钢材和焊接的质量需很好控制。连接方式多采用焊接或法兰连接。镀锌焊接钢管即水、煤气钢管，多用于配气支管、用气管。连接方式多采用螺纹（即丝扣）连接。目前各地多采用聚四氟乙烯密封带或密封胶代替铅油油麻作螺纹接口的密封填料。010302一、钢管各类钢管出厂时都应附有出厂合格证明书，证明书上应注明钢号，水压试验和机械性能试验等内容。钢管出厂时要进行外观检查，管子表面应平滑，没有斑疤、沙眼、夹皮及裂纹；钢管外径的偏差不得超过允许值；管子椭圆度公差不得超过外径允许偏差范围；管子端面与轴线应垂直。钢管检验一、钢管二、塑料管适用于燃气管道的塑料管主要是聚乙烯管，聚乙烯塑料燃气管道简称PE燃气管道，其性能稳定，脆化温度低（－80℃），具有质轻、耐腐蚀及良好的抗冲击性能，材质延伸率大，可弯曲使用，内壁光滑，管子长、接口少，运输施工方便、劳动强度低，是较为理想的燃气输送用管材。二、塑料管1.燃气用聚乙烯管材的物理、力学性能聚乙烯管材的性能与其密度和分子量有关，并随材料的密度、模量及屈服应力的提高而提高。用于输送燃气的聚乙烯管材，在正常的工作条件下，需要有较高的强度和韧性，良好的抗变形能力、耐应力开裂性能和热稳定性能。2.聚乙烯塑料管道的特点（1）抗老化能力强，寿命长（50年以上）（2）耐腐蚀、耐化学性好（3）柔韧性、耐压性好（4）重量轻，施工简单、方便二、塑料管管材质量比较单位：（kg/m）规格D100D200D300钢制管材12.7041.6362.54PE管材3.2010.6326.03（5）接头强度高、严密性好，安全系数高（6）摩阻系数小。聚乙烯塑料管道管壁光滑，粗糙度与钢管相比相差近20倍，水力摩阻系数小，当管道内径为25mm时，其水力阻力系数比钢管小1/2，因此，在同样管径、同样长度、同样压力降的情况下，PE管的输气能力要比钢管高的多，综合流速等因素，可提高30％左右。容易软化和分解；数大，热胀冷缩现象显著；范围小，温度过高时材料变软，温度过低时材料变脆。对温度变化敏感。01随着时间的推移，聚乙烯管以及其它塑料管会出现变色、发软、变粘、发脆、龟裂、粉化以及物理、化学性能下降的现象，这种现象称之为塑料的老化。引起塑料老化的原因有物理、化学、生物方面的因素，包括紫外线照射、高温、高能辐射、日照、水分、酸、碱、盐、空气及微生物等。其中，紫外线、高温、氧气是引起塑料老化最普遍、最主要的因素。为防止燃气用聚乙烯塑料管的老化，除了在原料中加入稳定剂和抗老化剂外，聚乙烯塑料管在燃气管网工程上，只宜作埋地管道使用。老化现象。02二、塑料管二、塑料管（9）硬度差。3.聚乙烯塑料管在燃气管网工程中的应用范围聚乙烯燃气管分为SDR11和SDR17.6两个系列。SDR是指管外径与壁厚的比值。取决于PE管的使用条件。表1-6不同种类燃气的允许工作压力（MPa）燃气种类允许工作压力SDR11SDR17.6天然气0.40.20液化石油气（气态）0.10.005人工煤气0.20.005二、塑料管

4.聚乙烯燃气管道连接使用设备施工机具（电热熔焊机、热熔对接焊机），采用电熔套筒连接或热熔对接连接方式，不得采用螺纹连接和粘接。聚乙烯管与金属管道连接，采用钢塑过渡接头连接。5.施工中注意事项由于聚乙烯塑料管长时间处于日照和高温的环境中易加速其老化，同时管材的硬度较差，容易被尖锐的硬物划伤。因此，在管材的存放、搬运以及运输过程中，应加强管理，并注意如下事项：（1）验收管材、管件必须验收产品使用说明书、产品合格证、质量保证书和各项性能检验报告等，并在同一批产品中抽样，按现行国家标准进行规格尺寸和外观性能检查，必要时宜进行全面测试。（2）存放（3）搬运（4）运输铸铁管的分类与特点灰口铸铁管抗拉强度、抗弯曲、抗冲击力、焊接性能等较钢管差，但抗腐蚀性好。球墨铸铁管抗拉强度、抗弯曲、抗冲击力等较好，抗腐蚀性好，焊接性较差。0103020405三、铸铁管铸铁管的连接方式及其应用铸铁管的连接方式主要是柔性机械接口承插连接。九十年代中期以前，灰口铸铁管广泛应用于城市燃气领域。但由于其脆性大，管网的事故率较高。九十年代中期以后，球墨铸铁管得到了较广泛的应用，由于在铸铁熔炼时在铁水中加入少量球化剂，使铸铁中石墨球化，其抗冲击性能是灰口铸铁管的10倍以上。但由于其接口限制，只能应用于中低压管网中。010302三、铸铁管中、低压燃气管道因其内压较低，可选用的管材较广泛，主要有聚乙烯管、球铁管、钢骨架聚乙烯塑料复合管、钢管。一般而言，当DN<200时，采用PE管较多，DN>200时，采用球铁管、钢管较多。次高压、高压燃气管道一般在城区周围敷设，人口密度相对较大，气体在管道中积聚了大量的弹性压缩能，一旦发生破裂，材料的裂纹扩展速度极快，且不易止裂，后果严重。采用具有良好抗脆性破坏能力和良好焊接性能的钢管。四、燃气管材的选用第二节燃气管道的附属设备为了保证管网的安全运行并考虑到检修、接线方便，在管道的适当地点设置必要的附属设备，主要有阀门、补偿器、凝水缸、放散管等。阀门是具有可靠的大扭矩驱动装置，应开关迅速，动作灵活。04耐腐蚀。阀门中的金属材料和非金属材料应能长期经受燃气的腐蚀而不变质。05阀门时燃气管道中重要的控制设备，用以切断和接通管线，调节燃气的压力和流量。因此对它的质量和可靠性有以下严格要求：01强度可靠。阀门除承受与管道相同的试验与工作压力外，还要承受安装条件下的温度、机械震动和自然灾害（如地震、地裂带）等各种复杂的应力。阀门断裂事故会造成巨大的损失。03严密性好。阀门关闭后不泄漏，阀体无砂眼、气孔、裂纹及非致密性缺陷，必须严密。阀门属于易损零部件，应有较长寿命。如在管道运行期间，密封处或易损件发生问题，燃气管道的生产安全受到威胁，往往会导致停气。02一、阀门按工业管道的压力Pg（MPa）级别，通常将阀门分为低压阀门（Pg≤2.5）；中压阀门（4≤Pg≤6.4）；高压阀门（10≤Pg≤100）和超高压阀门（Pg＞100）。城市燃气管道最高压力Pg≤2.5MPa，所用阀门均属低压阀门。但是，在天然气长输管线上，燃气压送站和高压储配站，液化石油气输送管线和液化石油气灌瓶厂一般均使用中压阀门，甚至可能使用高压阀门。按阀门启闭零件的结构分闸阀、截止阀、球阀、蝶阀和旋塞阀等。按阀门的功用分闭路阀（回流阀）、止回阀、安全阀和减压阀等。按阀门启闭时的传动方式可分成人工控制阀门（手动传动和齿轮传动）、电动控制阀门、电磁控制阀门、气动控制阀门和液压控制阀门等。除人工控制阀门外，其余阀门均可用于自动控制和自动调节的燃气管路中。按阀门的材料可分为铸铁、铸钢、锻钢、PE塑料，材料不同，阀门的结构、密封方式、操作方式有所不同。阀门的分类一、阀门（二）常用阀门介绍干线切断阀分为以下两类：球阀。球阀的球形阀心上有一与管道相同的通道，将阀心相对阀体转动90°，就可使球阀关闭或开启。球心上有阀杆和滑动轴承。平板阀。它是一种通孔闸阀，闸板的两面平行。一、阀门一、阀门一、阀门一、阀门旋塞阀。旋塞阀广泛用于小管径的燃气管道，动作灵活，阀杆旋转90°即可达到完全启闭的要求，可用于关断管道，也可以调节燃气量。根据密封方法不同分为无填料和有填料旋塞。一、阀门蝶阀。蝶阀分为手动蝶阀、电动蝶阀与气动蝶阀，见图1-6。可以单独操作或集中控制，体积小、重量轻、结构简单，容易拆装和维护，90°开关迅速，操作扭矩小，可以达到完全密封。用于消除因管段胀缩对管道产生应力的设备，常用于架空管道。01高层建筑沉降补偿。03带法兰的金属软管05安装在阀门的下侧（按气流方向），利用其伸缩性能，方便阀门的拆卸和检修。02类型：钢制波形补偿器，补偿量10mm；04二、补偿器为排除燃气管道中的冷凝水或石油伴生气管道中的轻质油，管道敷设时应有一定的坡度，以便在低处设凝水缸，将汇集的水排出。由于管道内燃气压力不同，凝水缸有两种结构。在低压管道上，因管道内压力较低，要依靠抽水设备排出。高中压管道上，积水可在排水管旋塞打开后自行喷出。三、凝水缸放散管01用于排放管道内部的空气或燃气，在管道投入运行时，排出管道内的空气，在管道检修时，排放管道内的燃气，防止在管内形成爆炸性气体。通常与阀门一起设在阀门井内。02阀门井03为便于阀门的操作以及管道的放散，通常在阀门和放散管处设阀门井。04四、放散管、阀门井金属的腐蚀是一种普遍存在的自然现象，它造成的损失十分巨大。某城市一条D325的输气干管，使用仅4年曾3次爆管，从爆管部位看，严重的腐蚀是引起爆管的直接原因。设法减缓和防止腐蚀是保证安全生产的根本措施。第三节钢制燃气管道的防腐化学腐蚀对输送净化后的燃气的管道而言，化学腐蚀的危害不大。金属和电解质溶液接触，形成原电池而发生电化学反应引起的腐蚀，在管道的内壁和外壁都会发生，当燃气中含水极少时，内壁的腐蚀不严重。主要发生在管道的外壁，这种腐蚀使钢管表面出现凹穴，以至穿孔，对钢管的安全和寿命威胁最大。由化学反应引起，指金属和周围介质如氧、硫化氢、二氧化硫等接触发生反应。电化学腐蚀12345一、钢管腐蚀的原因1杂散电流对钢管的腐蚀2由于外界各种电气设备的漏电与接地，在土壤中形成杂散电流。该电流流经燃气管道时，形成电解电池。3细菌作用4微生物参与腐蚀过程，如硫酸盐还原菌，将可溶的硫酸盐转化为硫化氢，加速了管道的腐蚀。一、钢管腐蚀的原因01管道内壁的防腐主要通过燃气的净化来实现，一般不采取其它特别的措施。03对于埋地钢管的腐蚀，需根据土壤的腐蚀性强弱采取相应的防腐措施。02架空管道的腐蚀主要是化学腐蚀，危害不是很严重，通常是在管道外壁涂上油漆覆盖层。二、钢管的防腐方法二、钢管的防腐方法土壤的腐蚀等级划分关于土壤的腐蚀性，我国还没有一种统一的方法和标准来划分它，研究显示，土壤电阻率、透气性、湿度、酸度、盐分、氧化还原电位等都是影响土壤腐蚀性的因素，这些因素又相互影响和联系，很难找出它们之间直接的、定量的相关性。目前，许多国家采用土壤电阻率对土壤腐蚀性进行分级。土壤电阻率和土壤有机质含量、含水量、含盐量有关，表示土壤导电能力的大小。土壤腐蚀等级划分参考表等级电阻率国家极强强中弱极弱美国<2020－4545－6060－100前苏联<55－1010－2020－100>100中国<2020－50>50管道外壁防腐的基本方法为了增加钢管和土壤之间的电阻，减少腐蚀电流，一般采用管道外壁加防腐绝缘层的方法。但防腐层难免由于不同的原因而造成局部破坏，美国等国家明确规定，采用了绝缘层防腐的同时必须采用阴极保护。防腐绝缘层的种类很多，有沥青绝缘层、聚乙烯胶带、环氧煤沥青、塑料绝缘层等。123二、钢管的防腐方法电保护法－阴极保护外加电源法：利用外加的直流电源，使钢管对土壤造成负电位的保护方法。分为外加电源阴极保护法和牺牲阳极保护法。牺牲阳极