第五章燃气管道及附属设备

螺旋焊接管：
2. 铸铁管
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 由于其抗腐蚀性能良好，在城市的中、 低压燃气管道中仍彼广泛采用。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，从而提高了其安全性； 降低了维护费用 ，国外铸铁管的直径为 40-2600mm，长度为2-8m，输气压力最 高达0.7一1.6MP。
第五章 燃气管道及附属设备
第一节 管材及连接方式
一、管材
1.钢管
特点：具有承载应力大、可塑性好、便于焊接的优点。 与其他管村相比．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。
分类：无缝钢管和焊接钢管。 无缝钢管：按制造方法又分为热轧（挤压）和冷拔 （轧）。冷轧无缝钢管外径55-200mm；热轧管外径32630mm。
⑦全焊接球阀 全焊接球阀两端具有与管道尺寸一样的短管,直接焊接在管道
上,其优点是减轻了球阀的重量,又减少了外泄漏。但是全焊接球 阀工艺复杂,成本较高,建议使用在压力级别高的管道上,应注意以 下几点。 a防腐蚀:全焊接球阀的壳体应采用锻钢。天然气含有硫化氢,与铁反 应生成硫化铁,因此壳体内的防腐是重点。 b结构:密封件直接影响球阀的质量,用户选用具有双活塞效应的阀座。 双活塞效应阀座的原理是配有2组阀座密封,如果上游阀座损坏,气 体介质进入中腔,借助气体介质的压力仍能使下游密封起到密封作 用。密封如能制成软硬密封组合就更理想,即聚四氟乙烯为软密封, 不锈钢金属弹性环为硬密封。这样的软硬密封组合,不仅增强了密 封性,还具有防火功能。当软密封被火烧毁后,硬密封仍能起到密 封作用。还有一种全焊接球阀具有旋转阀座的特殊结构,其优点是 阀门每次关闭时阀座都旋转15°,将阀座与球体间的磨损均匀分布 于整个阀座,使阀座的使用寿命理论上提高了12倍。阀座旋转有利 于密封脂、清洗液或润滑剂均匀地涂抹在密封表面,这是其他球阀 无法实现的。 c强度:全焊接球阀的公称直径大于150 mm时,应采用固定球构造。为 了减少介质对球体和阀杆造成的弯曲应力,将阀杆与球体在纵向中 心线上联成一体,并加大阀杆与球体的连接刚度,提高阀门抵抗介 质压力的强度。为了减少球阀的启闭扭矩,可在阀杆圆周增设轴承 或减摩擦垫片。 d密封脂:对DN400mm以上的全焊接球阀,由于受压大又是全焊接,不易 检修,应加设紧急加注密封脂的装置。
常用的天然气阀门
① RZ系列平行双闸板闸阀 RZ系列平行双闸板闸阀可直埋,最大公称直径可达
1600mm,具有以下优点: a. 装有阀杆保护套,使阀杆不受腐蚀。 b. 阀门下部有排污孔,可清扫阀腔底部的污物。 c. 全通径设计,流阻小,可通清管器。 d. 壳体采用鼠笼框架式加强筋设计,减轻了阀门的重量,
① 尽可能降低阀门的高度(即阀门流通断面中心线到阀 顶的高度) ,减少管道埋深。
② 阀门顶部应装有全封闭的启闭指示器,便于操作者确 定阀门的状态,保证安全操作。
③ 阀门采用全通径设计降低阻力,便于通过管道清扫器 或管道探测器。
④ 可靠的密封性。软密封阀门在1. 1倍额定压力下不 允许有任何内泄漏;硬密封阀门在1. 1倍额定压力下,内 泄漏量要小于规定值;外泄漏是绝对不允许的。
TRZ系列弹性密封闸阀的缺点是底部结构高度较大,施 工时埋深较深,但一般不影响管道铺设。
全密封弹性密封燃气闸阀保留了TRZ系列弹性密封闸 阀的优点,增加了防止异物掉入阀腔内部的结构,应用效 果良好。
⑥ RQ系列球阀 球阀因其流阻小、结构高度小、密封性能好等优点而得
到广泛应用。球阀品种较多,同一通径的球阀由于材质、工艺 或结构不同而价格相差较大。球阀一般分2种。一种是浮动球 球阀,即球体在阀腔内可浮动,依靠两端的密封座压紧球体而稳 定。这种球阀只能用于公称直径较小( 150 mm 以下)及压力级 制较低( 0.8MPa以下)的管道,否则启闭扭矩会很大,使用不方 便。另一种是固定球球阀,适用于公称直径较大( 200 mm以上) 及压力级制较高的管道。固定球球阀在阀门全关时,操作力矩 较小,便于操作者使用。 RQ燃气球阀具有以下优点: a. 耐火性。当发生火灾时,烧毁密封座上的聚四氟乙烯材料后, 金属密封座在弹簧的作用下补充软密封的空间继续压紧阀球, 形成金属对金属的密封结构,有效阻止燃气的扩散,防止灾情扩 大。 b. 防静电。在球体与阀杆、阀杆与阀体间设置导电机构,使阀 门在启闭过程中产生的静电通过设置的静电通道到达管路导入 地下,避免静电积累导致打火引爆燃气,确保安全。 c. 限位加锁。球阀是旋转机构,容易造成360°旋转,必须设计 限位机构,必要时还应加锁,防止操作人员误操作。 d. 阀杆防冲击。阀杆采用下装式,设置带有密封垫片的倒密封 结构。倒密封的密封力随阀腔燃气压力的增高而增大,确保阀 杆的密封效果。阀杆密封除采用倒密封结构外,还采用特殊的O 型环密封,可使球阀的启闭力矩较同类球阀小,操作轻便。
旋塞示意图
3.截止阀
依靠阀瓣的升降以达到开阈和节流的口的。这类阀门 使用方便，安全可靠，但阻力较大。截止阀（图55）。
4.球阀
体积小，完全开启时的流通断面与管径相等。这种阀 门动作灵活，阻力损失小。球阀（图56）。

截止阀、球阀示意图
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5.蝶阀
是关闭件——阀瓣绕 阀体内固定轴旋转的 阀门，一般作管道及 设备的开启或关闭用， 有的也可以作节流用。
增强了壳体的强度和刚度。 e. 壳体选用灰铸铁制造,价格低廉。 f. 闸阀带有全封闭的启闭指示器,使操作者清楚阀门所
处状态。RZ系列闸阀自问世至今,大量应用在各地燃气 公司天然气中压B级管道上,获得用户广泛好评。
② RQZ系列平行双闸板闸阀 RQZ球墨铸铁平行双闸板闸阀,保留了RZ系列闸阀
的特点,在选用材质上增强了阀门的抗拉性,将压力等 级提高到了次高压B 级。适用于压力较低、流速较缓 的城区地下管网,可直埋。
③ 对次高压A级及以上的输气管网,建议选用铸钢阀门。 ④ 近年来,各地燃气公司开始使用PE管, PE管一般用于0.4MPa压
力级别及以下的输气管网。PE球阀可直埋,密封性能较好,但价格 较高,尤其是DN100mm以上的球阀。PE球阀目前处于推广使用阶段, 目前使用效果反映不一,还需不断总结经验。
⑤ 地下管网天然气阀门的壳体要耐腐蚀,建议其壳体根 据管道天然气的成分和压力采用不同材质。
⑥ 阀门的零部件设计采用少维护或免维护结构,尽可能 减少维护的工作量。
⑦ 地下管网的阀门大多为人工启闭,要求阀门启闭的扭 矩小,全程转圈数少,事故发生后能够尽快切断气源。
⑧ 我国城市地下管网错综复杂,不宜设置地下阀门井, 因此推荐直埋式阀门。
热轧（挤压无缝钢管）：圆管坯→加热→穿孔→三辊斜 轧、连轧或挤压→脱管→定径（或减径）→冷却→坯 管→矫直→水压试验（或探伤）→标记→入库。
冷拔（轧）无缝钢管：圆管坯→加热→穿孔→打头→退 火→酸洗→涂油（镀铜）→多道次冷拔（冷轧）→坯 管→热处理→矫直→水压试验（探伤）→标记→入库。
焊接钢管：用途最广的是低压流体输送用焊接钢管，它 属于直焊缝钢管，常用管径为6-150mm，按表面质量分 为镀锌管（白铁管）和非镀锌管（黑铁管）两种；大 口径焊接钢管，有直缝卷焊管（DN200-DN1800）和螺 旋焊接管（DN200-DN700），其管长3.8-18m。
④ 平板闸阀 平板闸阀是近年才开始使用的,价格低廉,全通径时
流阻小,两边的密封由聚四氟乙烯或橡胶O型环压紧在闸 板上形成。这种阀门在全关或全开时中腔有气,不便于抢 修时迅速判断阀门是否关严。有些厂家制成缩径的,如 DN200mm的平板闸阀内径只有150mm,用户要特别注意。这 种平板闸阀适用于压力级制较低、公称直径较小的管道。 ⑤ TRZ系列弹性密封闸阀
6.城市天然气阀门的选择
城市天然气管网的压力一般较高(0.41.6MPa) ,输气管网中含有沙质粉尘,在高压下 对阀门的内腔,尤其对密封件形成较强的冲击 力。因此天然气阀门全开或全关时,密封面最
好与天然气介质不接触。天然气阀门的要求 ：
地下管网阀门的要求 地下管网的阀门应能承受天然气管网的最高压 力,在承受各种外力时要保证不变形和密封性。 选择时应注意以下几点:
其缺点主要是阀体密封面和闸板密封面在全开时与 燃气接触,容易被带有粉尘的天然气高速冲刷而损坏。 ③ 蝶阀
蝶阀与上述阀门相比,口径较大,价格较低。20纪80 年代初开始,燃气公司普遍应用蝶阀,经过10a的使用, 认为效果不好,主要有以下原因: a. 蝶阀不易关严。 b. 阀瓣在阀腔中部,流阻大,不能通过清管器。 c. 由于密封件中一部分是橡胶或聚四氟乙烯,在气体冲 刷下易损坏或脱落,使用寿命短。除特殊位置,燃气管 道上不宜采用蝶阀,一些已经使用蝶阀的燃气公司正在 更换其他类型阀门。由于蝶阀结构尺寸较小,也可将蝶 阀用于燃气调压箱内,可减小空间尺寸。但要选用优质 蝶阀,最好是金属密封的多偏心蝶阀。
钢管选用原则
当直径在150mm以下时，一般采用低压流体输 送焊接钢管；大口径管道多采用螺旋焊接管。
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 则不小于4.5mm；当管道穿越重耍障碍物以及 土壤腐蚀性甚强的地段，壁厚应不小于8mm； 户内管的壁厚不小于2.75。
TRZ系列弹性密封闸阀是一种燃气专用强制性密封阀 门,可直埋。闸板两边密封采用弹性浮动式结构,密封面 在全开、全关及启闭过程中始终紧贴在一起,适用于较高 压力级制的管道。阀门在全开、全关时阀腔内可达到无 气。放散完阀腔中剩余的燃气,检查阀腔内无压力后,可 在阀门下游管道施工,缩短了施工前的停气准备。TRZ系 列弹性密封闸阀的连接形式有法兰式和焊接式2种。焊接 式可将阀门与管道直接焊接。其全开时,全通径,流阻极 小,密封面不与介质接触。
铸铁管 灰铸铁管、球墨铸铁管，采用机械接口进行连接。
塑料管 聚乙烯管道常采用热熔连接、电熔连接；塑料管与金 属管通用钢塑接头连接 。
其他管材：钢、铝管、铝质软连接管、铝塑、钢塑复 合管(用螺纹连接)
二、连接方法
法兰
第二节 燃气管道的附属设备
一、阀门 要求
机械强度高，转动灵活，密封严密耐用，对输送介质 的抗腐性强，零部件的通用性好。 种类 常用的有闸阀、旋塞、截止阀、球阀和蝶阀等。 1.闸阀 特点 流体是沿直线逼过阀门，阻力损失小，闸板升降引起 的振动也很小。但当燃气中存在杂质或异物并积存在 阀座上时，阀门不能完全关闭。 种类 有单闸板闸阀与双闸板闸阀之分，有平行闸板与楔形 闸板之分，此外还有明杆阀门和暗杆阀门。
阀门壳体材质的选用
根据输气管网的压力,选用合适的阀门壳体材质。 既要满足管道安全运行,又要降低成本,选用时要注意 以下几点:
① 对中压B级及以下的输气管网,建议采用灰铸铁阀门,其最大优 点是防腐蚀性能好,价格便宜,适用于地下管网 。
② 对次高压B级及以下的管网,建议选用球墨铸铁或铸钢阀门,推 荐选用前者。球墨铸铁的机械性能与铸钢相近,而其防腐蚀性能和 铸造工艺都优于铸钢, 价格也低于铸钢(一般是铸钢价格的70%左 右) 。因此,上述压力范围内应尽可能选用球墨铸铁阀门,但要注 意对球墨铸铁材质的质量监控。
3.塑料管
塑料管具有耐腐蚀、质轻、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，国内外相继在天然气输配系统中使 用中密度聚乙烯（PE）和尼龙-11等各种材质的塑料管。
目前用于燃气管道上的塑料管的最大工作压力0.4MPa 最高工作温度38℃。由于它的刚性不如金属管，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憧易断裂，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，每米可节省施工费约7％，施工 DN50的管子 每米可节省施工费约 17％。
明杆、暗杆闸阀示意图
2.旋塞
特点 是一种动作灵活的阀门，阀杆转90°即可达到启闭的 要求。杂质沉积造成的影响比闸阀小，广泛用于燃气 管道上。
种类 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，这种旋塞只允许用子低压管道上， 称无填料旋塞；另一种称为填料旋塞，利用填料以密 封旋塞阀体与阀芯之问的间隙而避免漏气，这种旋塞 体积较大，但较安全可靠。两种旋塞如图5－3及图5－ 4所示。
4.其他管材
有时还使用有色金属管村，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管道上。
在室内管道上还可使用铝质软连接管和铝塑、钢塑复 合管，在有些方面有更优于塑料管的特性。
二、连接方法
钢管 钢管的连接钢管可以用螺纹、焊接和法兰进行连接。 室内管道管径较小、压力较低，一般用螺纹连接，室 外输配管道以焊接连接为主，设备与管道的连接常用 法兰连接。