城鎮燃氣管材選用論文

2021-04-27 論文

　　摘要：從管材價格、使用年限、輸送能力、相同管長與流量下壓力降等幾面作比較，說明城鎮燃氣中低壓管材選用的思路與方法。

　　關鍵詞：城鎮燃氣；管材；選用

　　隨著“西氣東輸”、“川氣東送”、“海氣上岸”，作為方便人民生活，改善大氣環境，提高工業產品質量的清潔能源—天然氣的引進，不僅能促使城市的經濟發展，且已成為一個城市的品位象征。城市燃氣作為城市能源的重要組成部分，應與城市未來的總體規劃同步進行，城市燃氣供應管道化更是城市現代化的主要標志之一，在城市燃氣管網建設中，如何選擇合適的管材已是一個至關重要的問題，在此分別從管材的特性、管材的價格、使用年限、輸送能力等幾方面作以比較說明。

　　一、各類管材的特性

　　目前室外地下中壓與低壓管道常用的管材有鋼管，聚乙烯復合管（PE管），鋼骨架聚乙烯復合管（鋼骨架PE復合管），球墨鑄鐵管。

　　1.燃氣工程中最常用的管材是鋼管，它包括無縫管和焊接鋼管。鋼管具有高強的機械性能，如抗拉強度，延伸率與抗沖擊性等。焊接鋼管采用焊接制管與連接，氣密性良好。其主要缺點是地下易腐蝕，防腐投資大，且使用壽命較短，一般為25年左右。當管徑大于DN200時，其投資少于聚乙烯管。

　　（1）聚乙烯管是近幾年來廣泛應用于中、低壓天然氣輸配系統的地下管材，具有良好的可焊性，熱穩定性，柔韌性與嚴密性，易施工，耐土壤腐蝕，內壁當量絕對粗糙度僅為鋼管的110，使用壽命達50年左右，其本身的應力松弛特性可有效降低由于管基不均勻沉降造成的應力。聚乙烯管的主要缺點是重載荷下易損壞，接口質量難以采用無損檢測手段檢驗，以及大管徑的管材價格較高。

　　（2）鋼骨架聚乙烯復合的鋼骨架材料有鋼絲網與鋼板孔網兩種，管道分為普通管與薄壁管兩種，普通管宜用于輸送人工燃氣，天然氣與液化石油氣（氣態），薄壁管宜用于輸送天然氣。鋼骨架聚乙烯復合管與聚乙烯管相比，由于加設骨架而增加了強度，使壁厚減薄或耐壓程度提高。但管道上開孔接管困難，且價格較高，在城鎮燃氣建設中一般不被采用。

　　2.球墨鑄鐵管采用離心鑄造，接口為機械柔性接口，目前已采用至中壓A和輸配系統。與鋼管相比的主要優點是耐腐蝕，強度高，具有強韌性，管材的`電阻是鋼管的5倍，加之機械接口中的橡膠密封圈的絕緣作用，大大降低了埋地電化學腐蝕。同時，其機械性能接口較鑄鐵管有較大提高，除了延伸率外與鋼管接近。此外柔性接口使管道具有一定的可撓性與伸縮性。球墨鑄鐵的密封性取決于接口的質量，而接口的質量與使用壽命取決于橡膠密封圈的質量與使用壽命，一般采用丁腈橡膠制作。

　　二、各類管材選用的比較

　　對于管材的選用，應作技術經濟比較，下面分別從管材的價格、使用年限、壓力降及輸送能力來進行比較。

　　1.管材的價格比

　　注：設鋼管（含防腐費）為1。

　　由上表可見，聚乙烯公稱直徑小于200mm時較鋼管便宜，而球墨鑄鐵公稱直徑小200mm時較鋼管貴。大管徑的球墨鑄鐵管有一定的價格優勢。因此城鎮燃氣輸配管網中主干線常采用球墨鑄鐵管。如洛陽市和濟源市的煤氣中壓主干線就采用DN400球墨鑄鐵管，在昆明市和婁底市的煤氣管網主干線采用是DN300球墨鑄鐵管。

　　2.由于各類管材使用年限有差別，鋼管可按25年考慮，聚乙烯與球墨鑄鐵管可按50年考慮，按使用年限考慮的年平均價格比見下表，設鋼管（含防腐費）為1。

　　按使用年限管材年平均價格比可見，鋼管的各種公稱直徑的價格比均高于聚乙烯管與球墨鑄鐵管，因此，在選用鋼管時應加強鋼管的防腐質量，有效延長鋼管的使用年限。

　　3.由于各種管材內壁當量絕對粗糙度的不同，以及相同管徑下內徑的不同，造成不同管材管道輸送燃氣能力的差異，即在相同管長后與壓力降下輸送流量不同或在與流量下壓力降不同。下表表示不同管材在相同管長與流量下降的比例，由于按中壓設定即為平方差比例，其中設定鋼管為1。

　　管材在相同管長與流量下壓力降比

　　由上表可見，聚乙烯管盡管內徑較同公稱直徑的鋼管較小，但由于其內壁當量絕對粗糙度僅為鋼管的110，當公稱管徑大于200mm時輸送能力優于鋼管，球墨鑄鐵管由于較大的內壁當量絕對粗糙度而使輸送能力下降。

　　4.考慮管材使用年限與輸送能力的綜合比值見下表。綜合比值為兩個比值的乘積。

　　管材使用年限與輸送能力的綜合比值

　　由上表可見，考慮使用年限與輸送能力兩因素影響的綜合比例比值中公稱直徑400mm以下的聚乙烯管較鋼管占有優勢。

　　鋼骨架聚乙烯復合管的價格高于聚乙烯復合管，價格比約為1.1-1.6倍，隨著管徑增大，倍數減小，兩者使用年限相同。

　　三、結束語

　　隨著技術進步，生產規模發展等因素影響，各種管材的價格與使用年限均會發生變化，此外在城鎮燃氣管道建設中，管材的選用還應根據城市所用氣源的類型、特性，用氣結構，管道運行的環境，施工條件，施工現場的具體情況等多方面綜合考慮。要有預見性，與現實相結合，能適應長期安全運營的要求以及中遠期規劃發展的要求，科學、合理的選擇。

　　參考文獻：

　　[1]嚴銘卿等.燃氣工程設計手冊[M].中國建筑工業出版社2009

　　[2]段常貴.輸配燃氣[M].中國建筑工業出版社

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