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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