城市天然气管道设计

浅谈城市天然气管道的设计
【摘要】本文介绍了城市天然气管道设计原则，详细分析探讨了城市天然气管道的设计要点。

【关键词】城市天然气管道设计原则要点
中图分类号：f416.22 文献标识码：a 文章编号：
一、前言
天然气作为一种新型燃料，具有洁净、高效、优质、无污染的特点，迅速成长为是世界三大支柱能源之一。

我国的各个城市天然气的使用已经快速的发展起来，在极大改善市民产生活质量的同时，也给燃气安全管理工作带来许多问题，城市天然气管道的设计就显得尤为重要。

二、城市天然气管道设计原则
严格遵循国家及地方有关规范,标准、规定和技术要求, 符合国家和行业对初步设计的规定, 做到设计内容完整, 质量高标准, 深度满足要求。

.本着近远结合、留有一定发展余地的原则, 在保证近期工程建设的同时, 考虑远期发展的需要, 使工程的建设投资合理, 充分发挥工程的经济效益和社会效益。

管线设计采用先进标准, 确保管线运行安全可靠, 维护管理方便。

. 设备选型主要立足于国内, 结合多年来积累的经验, 做到设备性能可靠、技术先进、方便运行、便于维护。

对于工艺流程需要或国内尚不能满足要求的设备拟从国外引进。

三、城市天然气管道的设计要点
防腐及阴极保护
1、管道防腐
管道外防腐层的选择：.管道外防腐层比选埋地管道外防腐涂层一般应具有: 良好的粘接力, 优异的抗化学介质的能力, 良好的
绝缘电阻(涂层电阻不应小于10 0 0 0 * *m2 ), 一定的耐阴极剥离强度的能力, 良好的抗土壤应力的能力。

为满足施工的要求, 还应具有: 良好的弯曲性, 耐磨性, 一定的抗冲击强度和硬度,补伤和环焊缝补口容易。

目前埋地输气管道通用的外防腐涂层主要有环氧煤沥青涂层、熔结环氧(fb e)、挤出聚乙烯涂层(2p e 和3p e )、双层熔结环氧涂层(双层fb e)；管道外防腐层推荐方案为保证管道的安全性、可靠性, 结合高压天然气管网工程的经验, 高压天然气管道外防腐层推荐方案如下:埋地钢质管道采用挤出聚乙烯三层结构普通级外防腐层的防腐方法(简称3p e), 特殊地区采用加强级3 pe ;穿越管道及管件采用外涂加强级双层熔结环氧涂层(双层fb e) 的防腐方法；管道现场补口补伤3p e 防腐层管道采用液态环氧涂料加辐射交联聚乙烯热收缩套(带) 工艺。

防腐层和进行补口材料剥离强度测试留下的伤口, 采用辐射交联聚乙烯补伤片补伤。

双层熔结环氧涂层(双层fb e ) 管段补口宜采用同种材料及结构补口。

2、输气管道阴极保护方案
埋地管道外防腐层难免在施工过程中不产生损伤, 必需辅之阴
极保护防止涂层损伤处的管道被土壤腐蚀。

对埋地管道进行阴极保护的方法有两种, 即外加电流阴极保护和牺牲阳极保护。

外加电流
阴极保护适应距离长、管径大的管道, 牺牲阳极适用于距离短、管径小的管道。

根据本项目的具体情况, 输气管道推荐采用外加电流阴极保护方案, 在某些特殊地段(如钢套管)外加电流可能产生屏蔽效应, 此时在套管内安装镯式锌牺牲阳极加以辅助保护。

3、套管段阴极保护
在加设埋地套管的的地段, 因套管对套管内的钢管具有屏蔽作用, 故在套管段须另设牺牲阳极对芯管加强保护。

4、临时牺牲阳极保护
对于高压天然气主干管及其阴极保护站建设不同步时, 若时间周期相差6 个月以上, 应考虑对埋地高压天然气主干管加设临时牺牲阳极进行保护。

临时牺牲阳极保护寿命一般为两年, 待阴极保护站投入运行后, 则采用外加电流阴极保护。

5、杂散电流干扰防护
当使用阴极保护法对管道进行电化学保护时, 必须考虑所在地区土壤电位以及其对管道防腐可能造成的影响。

根据杂散电流干扰测试和调查,采用相应的管道防腐保护和排流措施；在杂散电流干扰地区, 管道埋地后, 其排流措施应限期投人运行, 一般不应超过3 个月。

6、清管、试压及干燥
（一）清管
高压输气管道施工在下沟回填后进行分段清管和分段试压, 试压管段应根据地区等级并结合现场情况分段, 每段长度不宜超过
18 km。

高压、超高压天然气管道施工在下沟回填后进行分段清管和分段试压。

穿越大型河流、铁路、二级以上公路、高速公路、立交的管段应单独进行清管和试压。

（二）试压
强度试验应采用洁净水作为试压介质。

试验压力为设计压力的1.5 倍, 稳压时间为4 小时。

严密性试验介质采用洁净水, 试验压力等于设计压力, 稳压时间为24 小时, 以不泄漏为合格。

（三）干燥
管道在投入使用前应进行整体清管和试压, 并吹扫干燥, 必要时可注入吸湿剂, 然后用干燥的空气将吸湿剂的挥发物吹扫干净, 直至管内空气水露点比输送条件下最低环境温度低5 0 ℃。

7、不良地质处理及抗震措施.
（一）松软土管道地基处理
在一般性松软土区域, 硬壳层厚度有2.5 m 的地方, 可以充分利用这一抗压强度较大的承力层, 在满足管道最小埋深的基础上, 管道埋深力求浅些。

在湿软土较厚而无法清除时, 采用砂、砾石、块石或矿渣等换土, 并夯至密实。

垫层的厚度应大于0.5m, 垫层的顶部宽度为管道外径d + 3 0 0m m。

对于施工机械能来回行走的一般淤泥质软土, 采用挤密桩法加固软土, 与土层一起组成复合地基, 使土壤承载力增大到0.1一o.2mpa, 以防止管线产生不均匀沉降。

在流塑性较强的淤泥质软土地段, 特别是地表有水地段, 为防止管线漂浮, 采用预制钢筋混凝土桩或型钢桩锚固、加重块等方一
法进行稳管。

（二）流砂地段的管基处理
管道经过流砂地段应采用如下措施对管基进行保护或处理:在流砂比较严重地段, 应根据土壤下沉或地基扰动程度, 采取适当的沟槽地基加固措施。

施工设计时根据土壤含水量、需要加固的土层的厚度(较厚时) , 采用砂桩加固或木桩加固的方式对管基进行处理。

尽量减低动水压力作用, 在可能的条件下应争取在地下水位最低的季节进行施工, 避免严重流砂现象的发生。

对于局部小范围的一般流砂地段, 土壤承载力满足敷管要求的, 在构槽两侧打入板桩,以减轻流砂现象, 尽量减少对天然管基的扰动。

对于地下水位较高, 流砂较常发生地段, 为杜绝因扰动管基而降低地基的承载能力, 应采用单井或井群汇集地下水的排水法,降低地下水位至施工土层以下。

（三）管道沉降监测
为了管线安全, 直埋管道沿线每公里以及穿越管道两侧都需布置管线沉降监测点, 并作好管道的沉降变形监护工作。

若监测数据超过允许值, 则应及时采取相应措施, 例如: 采用挤密桩、灌浆等。

确保管线运行安全、平稳。

（四）管道抗震措施
一般埋地管道通过地震动峰值加速度大于或等于0.29 地区时, 应进行抗拉伸和抗压缩校核。

由于管道压力较高, 为保证工程建设和运行的安全性, 设计时还采取如下抗震措施:管材选择优质管线
钢板材, 充分考虑管材的强度和韧性, 满足规范要求;管道外防腐
采用三层pe 外防腐层(定向穿越采用双层环氧粉末外防腐层) , 减少了管道与土壤的摩擦阻力, 满足抗震设计要求;管道穿越公路时, 宜加设套管;管道转向设计时, 尽量采取弹性敷设方式, 无法满足时, 采用5 倍管外径的热偎弯管;对于砂土液化地区采取稳管措施;按规范要求设置线路截断阀室。

在感测到地震波时, 可以自动将地震感应信号迅速传送至sca d a 调度中心, 接受指令后紧急关闭阀门, 保证线路运行安全。

结论
目前，人们对环境质量的重视程度越来越高，城市对环境保护的要求有了进一步的提高，对于能源的供应也向清洁型、高效型迈进。

燃气管理是城市的理想能源，所以燃气管道的设计与施工是造福千家万户的事业，对提高城市的能源利用水平，改善城市的环境质量有着重要的作用，在有可能的条件下，应使设计更合理、周到，燃气管道将得到进一步的发展，成为城市的主要能源输出管道。

优化管道设计方案，才能更好得造福社会。

【参考文献】
［1］姚光镇.输气管道设计与管理[m]. 北京:石油大学出版社, 1991．
［2］杜晓春.关于城市天然气管优化设计的方法研究[d]. 南充:西南石油大学,2005:33-34.。