城市天然气管道的选择及应用

城市天然气管道的选择及应用

随着国家西气东输工程的进展，沿线各地均进入紧张筹建阶段，我公司于2001年配合市政道路建设，由中国石油天然气管道工程有限公司和中中国石化集团第三建筑公司分别实施了北环路1．6km和西环路2．6km 二段天然气管道，设计压力为0．8MPa，选用管材既要确保安全运行又能节约投资，我们进行了市场调研，现将调研及了解的情况供同行参考。

1 选择城市天然气管道的一般原则

燃气管道受压力级制规定，一般压力大于0．4MPa的燃气管道宜采用钢管，钢管的优越性远远大于其它材质的管材。

压力小于0．4MPa的中压和低压管宜采用机械接口球墨铸铁管、PE管或骨架塑料管。

2 不同材质的管材

2．1 PE管

PE管以上海亚大的为例，它具有良好的柔韧性和耐腐蚀性，同时重量轻，施工方便，寿命长，管道的气密性较好、管道表面光滑、粗糙度小、输送流体阻力小。但其抗拉强度仅为钢管的1／5，承压力、耐剪切力、抗弯曲力都不如钢管，因此重要的输气管不选用PE管，一般适用于小区内庭院埋地管。因PE管抗紫外线老化差，故一般不能用在架空管等场所。

2．2球墨铸铁管

球墨铸铁管在原有的人工煤气管网中、一直扮演主要角色，因其耐腐蚀性，不需防腐处理，使用寿命长，被得到广泛的应用，但天然气管网普遍提高了城市管网的压力级制，因铸铁管抗拉强度低、抗冲击性差、接头多易泄漏等缺点，在天然气管线中使用受到了限制。近年来，以河北邯郸新星铸管，为代表的球墨铸铁管比普通灰口铸铁管在力学性能上有了很大的改善，但其价格比接近于钢管，而综合性能远不如钢管，故目前球墨铸铁管广泛用于城市中压管，在高压天然气管网均不宜采用。

2．3钢管

钢管因它强度高、壁厚薄、每公里消耗材料少、塑性好、故在天然气管网中得到广泛的使用。但钢管抗腐蚀性能差，需要采取防腐措施。钢管按成型工艺分为螺旋焊管、直缝焊接钢管，按焊接工艺分有高频电阻焊和埋弧焊。螺旋焊接管均都采用埋弧焊接工艺、直缝焊接管有埋弧焊直缝管简称UOE，直缝高频电阻焊简称ERW。

高频电阻焊钢管(ERW钢管)因它焊接过程与埋弧焊相比，ERW工艺在焊接过程中不添加任何焊接材料，焊缝成型没有经过热熔化状态，只是焊缝金属经过再结晶过程，故形成的焊缝与母材的化学成份完全一致，钢管焊接后经过退火处理，制造成型冷加工内应力，焊接内应力均得到改善，因此ERW钢管综合机械性能较好。但目前以上海埃力生、广东番禺珠江钢管厂为代表的厂商只生产φ355mm以下的管材，大口径燃气管线无法选用。

直缝埋弧焊(UOE钢管)因它采用焊后冷扩径工艺涨管，故UOE钢管几何尺寸比较精确，采用UOE钢管对接时的对口质量好从而确保了焊接质量，通过扩管工艺一定程度消除了部分内应力。另外UOE钢管焊接时采用多丝焊接(三丝、四丝)，这样的焊接工艺焊接时产生的线能量小，对母材热影响区影响程度也小。多丝焊接后道焊丝对前道焊丝可起到消除焊接时产生应力的作用，从而对钢管的机械性能有所改善。直缝埋弧焊管与螺旋焊管相比其焊缝长度短，这样焊接产生缺陷及影响相对较小。在高压管道中直缝管的母材能做到逐张钢板100％超声波探伤，满足高压管道对母材的要求。然而尽管UOE钢管的综合性能优于其它钢管，但它高昂的价格，使资金紧张的用户望而却步。

螺旋钢管焊缝呈螺旋状分布，一般而言钢管的焊缝区域包括焊缝热影响区是钢管机械性能较差的部位，

而压力管道最大内应力沿轴向分布，螺旋焊接管则将较薄弱的部位避开了内应力最大的方向，从而改善了钢管的性能。此外螺旋钢管焊缝成型及焊缝加强高度等原因，在做外防腐时增加了难度，在焊缝两则可能会形成空隙，目前有些厂家采用侧向缠绕涂敷三层PE或二层PE的工艺，可解决螺旋钢管的防腐。

3 小结

我们通过产品质量及综合性能的比较，最终选用了螺旋焊管。我们认为：螺旋焊接钢管制造工艺相对简单、成熟，价格便宜(400元／t)，我市北环路1．6km和西环路2．6km天然气管道均采用φ406×7．9螺旋钢管，制造技术标准按9711．1—1997，该标准规定钢管焊缝均须做100％X射线探伤。

钢管的防腐我们考查了许多厂家，最后选定了三层PE，三层PE防腐克服了环氧粉末覆盖层薄而脆，抗外界环境破坏能力差的缺点，又克服了煤焦油瓷漆机械强度低及低温韧性差的缺点，三层PE防腐层具有良好的物化性能，电绝缘性能、防止和耐化学侵蚀性能、以及较高的强度、抗冲击性能等，是目前埋地钢管外防腐层中理想的防腐结构。另外三层PE工艺质量能稳定控制，从抛丸除锈到涂敷及管端打磨均实现自动化，操作人员只需对各项设备、材料供应及质量控制进行监督就可获得满意的产品。三层PE的造价88元／m2左右，以我市北环路天然气管线φ406×7．9螺旋钢管为例，钢管防腐费用为11万元／km，目前这二段管线均已完成，经测算其总造价在70万元／Km左右