市政燃氣輸配管道管材的選用

1、市政燃氣輸配管道管材的選用精華轉(zhuǎn)載內(nèi)容：輸送城市燃氣管道的管材很多，常用的管材有鑄鐵管、鋼管和近 年發(fā)展較快的聚乙烯（PE ）燃氣管。1城市燃氣管道的分級根據(jù)GB 5 0 0 2 8- 9 3城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范，城鎮(zhèn)燃氣管道按輸送燃氣壓力分為五級，根據(jù)城鎮(zhèn)燃 氣設(shè)計規(guī)范的要求，室外燃氣管道在高壓和中壓A燃氣管道 ，應(yīng) 采用鋼管；在中壓B和低壓燃氣管道宜采用鋼管或機械接頭鑄鐵 管;中低壓地下燃氣管道可采用燃氣用PE管。實際應(yīng)用中，根據(jù)管道口徑的大小、敷設(shè)的目的、用途 ，管道又分為干管、支管、 庭院管、引入管和戶內(nèi)管。2各種材質(zhì)燃氣管道的使用情況具體使用時，除嚴格遵循國家的有關(guān)規(guī)范外，要注意各種燃氣

2、管道的具體技術(shù)經(jīng)濟性能，結(jié)合不同 使用的具體場合，相應(yīng)選用不同的管材，可以達到使用壽命長、運 行和建設(shè)成本低、施工和維護方便的效果。特別指出的是，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，新材料和新的施工方法不斷涌現(xiàn)，為管材的選用 上提供更多的選擇。下面是幾種常用管材的技術(shù)經(jīng)濟分析。2.1鑄鐵管鑄鐵管作為燃氣管道歷史較長，目前也是應(yīng)用最廣泛的管材。其特點是使用年限長、生產(chǎn)簡便、成本低且有良好的 耐腐蝕性（一般情況下，地下鑄鐵管的使用年限為5 0年以上 ）。鑄 鐵管分為灰口鑄鐵管和球墨鑄鐵管。 灰口鑄鐵管灰口鑄鐵管是 目前最常見最主要的管材，使用的歷史也比較長。由于灰口鑄鐵中的碳以石墨狀態(tài)存在 ,折斷后斷口層呈灰色而

3、得名。灰口鑄鐵 易切削加工 ,屬脆性材料 ,石墨狀態(tài)為片狀 ,沒有伸長性 ,當受外力 作用應(yīng)力集中時，管體易發(fā)生折斷?；铱阼T鐵的主要成分碳（C ）硅（Si ）錳（Mn ）磷（P）硫（S ） 3. 03.8 % 1. 5 2.2 %0.50.9 %C0.4 %C0.12 %鑄鐵管的鑄造方法有連 續(xù)澆鑄和離心澆鑄 ,根據(jù)材料和鑄造工藝分為高壓管和普壓管及 低壓管。 燃氣管道所用的承插灰口鑄鐵管主要為普壓管。 由于過 去我國燃氣鑄鐵管采用承插口老式接頭 ,提高壓力受到限制 ,使用 壓力上限定為0. 15MPa。目前中壓燃氣管已經(jīng)普遍采用機 械接頭，其壓力上限為0 .2MPa?；铱阼T鐵管使用的標準有:

4、GB 3 4 2 0 - 1 9 8 2 灰口鑄鐵管件、GE3422 - 1 9 8 2連續(xù)鑄鐵管 。球墨鑄鐵管鑄鐵熔煉時在鐵水中加入小量 球化劑 ,使鑄鐵中的石墨球化 ,由此得到球墨鑄鐵。球墨鑄鐵大致 的化學(xué)成分碳（C ）硅（Si ）錳（Mn ）磷（P ） 3.44% 22.9 % 0. 41.0 % <0.1 %硫（S ）鎂（Mg ）稀土 （Re ） 0.04 % 0.3 0 .06% 0.02 0 .06%鑄鐵經(jīng)球化處理后所得的球墨鑄鐵 ,不但具有灰口鑄鐵耐腐蝕的優(yōu)點 ,其他 的機械性能也有很大的提高 ,如有很高的抗拉、抗壓強度 ,其沖擊 性能為灰口鑄鐵管的10倍以上。三者的機械性

5、能比較如 下47 2 0 0 2年第4期物質(zhì)性能球墨鑄鐵管鋼管普通灰鑄鐵抗 拉強度（N/mm2 ） >4 2 0 >4 0 0 >15 0260屈服強度 （N/mm2 ） >3 0 0 >4 0 0 >2 0 0 3 6 0 延伸率 %>10 >18 0硬度HB <2 3 0 <14 0 <2 3 0所以球墨鑄鐵管具有鑄 鐵的本質(zhì) ,鋼的性能 ,既具有良好的抗腐蝕性 ,又具有與鋼管相似 的抗外力性能。球墨鑄鐵管壁可以造得比較薄 ,因此,減輕了管道 單位長度的重量 ,有利于降低成本和施工強度。近年來世界先進 國家均以采用球墨鑄鐵管

6、代替灰口鐵管 ,特別應(yīng)指出的是國內(nèi)中 國市政工程華北設(shè)計研究院和新興鑄管 （集團 ）有限責(zé)任公司共同 開發(fā)生產(chǎn)的離心球墨鑄鐵管及配件已通過了國家建設(shè)部技術(shù)鑒 定，認為 可取代鋼管應(yīng)用于城市燃氣中壓 （A）管網(wǎng)”輸送燃氣壓 力由0 .2MPa提高到0 .4MPa，并認為解決了離心球墨鑄鐵管應(yīng)用于燃氣中壓 （A ）施工技術(shù)中割管、鉆孔、封堵等關(guān)鍵 技術(shù) ,為迅速推廣應(yīng)用創(chuàng)造了條件 ,滿足了城鎮(zhèn)燃氣輸配工程施 工及驗收規(guī)范的要求，達到國內(nèi)先進水平。目前國內(nèi)可生產(chǎn)D N10 06 0 0的燃氣管，機械接口形式有N1和S型兩種 ，專 門用于城市燃氣管道的接口 ,具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、密封性 好、橡膠圈

7、壽命長的特點 ,并設(shè)計了防滑脫裝置。從技術(shù)經(jīng)濟指 標分析,在輸送燃氣壓力<0.4MPa，管徑>2 5 0 mm的情況 下采用球墨鑄鐵管是有優(yōu)勢的。離心球墨鑄鐵管使用標準有:GB 1 3 2 9 4 - 1 9 9 1球墨鑄鐵管件、GB 1 3 2 9 5 - 1 9 9 1離心鑄造球墨鑄鐵管。2.2鋼管鋼管包括無縫鋼管和焊接鋼管兩類。 一般大口徑燃氣 管通常采用對接直焊縫鋼管和螺旋焊縫鋼管 ，管徑DN <2 5 0 mm的燃氣管通常采用無縫鋼管。 鋼管由于其抗拉強度、延伸率、和抗沖擊性能等都比較高 ,所以在城市輸氣管網(wǎng)中一般用在較高 的壓力管道上，如高壓A、B等級,也常用于交

8、通干道、十字路口、 交通繁忙的場所、穿越河流、架管橋等施工復(fù)雜的場所敷設(shè)。 無縫鋼管無縫鋼管一般選用優(yōu)質(zhì)碳素鋼制作，通常采用10號或2 0號鋼經(jīng)熱扎或冷抽成型，質(zhì)量比較可*。無縫鋼管主要用于高 壓和口徑DN W2 5 0 mm的城市煤氣管道。標準見GB/T81 6 3 - 1 9 9 9輸送流體用無縫鋼管。焊接鋼管目前燃氣 工程常用規(guī)格有DN 3 0 01200mm。根據(jù)焊縫不同，常用焊接鋼管有螺旋縫埋弧焊接鋼管（簡稱SAW ）和高頻直縫電阻 焊接鋼管（簡稱ERW ）。螺旋縫埋弧焊接鋼管是將鋼帶按一定的 螺旋線的角度卷成管坯 ,然后將管縫焊接起來而制成。它的優(yōu)點 是生產(chǎn)效率高 ,可用窄的鋼帶生

9、產(chǎn)大口徑管 ,并具有較高的耐壓能 力。此技術(shù)是5 0年代由前蘇聯(lián)引進的 ,具有高的市場占有率,7 0年代以來，SAW鋼管受到ERW鋼管的嚴重挑戰(zhàn) ，甚至為ER W鋼管所取代。高頻直縫電阻焊管 （ERW ）是利用高頻電流使熱 軋板管坯邊緣熔化 ,在擠壓輥的作用下 ,進行壓力焊接來實現(xiàn)生產(chǎn) 的。與SAW進行技術(shù)性能比較，ERW有以下的優(yōu)點:a .SAW 鋼管殘余應(yīng)力大，而ERW鋼管殘余應(yīng)力較小。b . SAW鋼管的 有效焊縫和熱影響區(qū)是ERW鋼管的1.4倍。c . SAW鋼管 的幾何尺寸精度差，ERW鋼管的幾何尺寸精度高，有利現(xiàn)場焊縫 的對接。d . SAW鋼管的表面焊道突出，而ERW鋼管的焊道很

10、 平滑,優(yōu)質(zhì)的ERW鋼管甚至無法辯出焊縫 ，因而減少了管內(nèi)的摩阻，實現(xiàn)了焊縫區(qū)域組織與母材的匹配。e.SAW鋼管生產(chǎn)效率低,一般為1 .5m/min ,而ERW鋼管為1530m/m inof .ERW鋼管價格比SAW鋼管便宜15%og . ERW鋼管可以在線對焊縫進行10 0%檢測,質(zhì)量有保證。焊縫系數(shù)達到1。由于上述的優(yōu)點，ERW鋼管目前正得到越來越廣泛的使 用。焊接鋼管的生產(chǎn)標準有:低壓流體輸送用焊接鋼管(GB /T 3 0 9 1 - 2 0 0 1 )、普通流體輸送管道用螺旋縫埋弧焊鋼 管(SY/T 5037- 2 0 0 0 )、石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件(GB/T 9711

11、.1- 1 9 9 7 )。無論是無縫鋼管還是焊接鋼管 ,其最大的缺點是耐腐蝕性差 ,一般使用年限為 20年 ,采用了絕緣防腐后 ,使用年限可以適當延長。所以在工程 上使用時，要做好防腐蝕措施，措施包括外表面絕緣防腐 48化工 設(shè)備與管道第3 9卷和犧牲陽極保護。2.3聚乙烯管(PE管)燃氣用聚乙烯管是以聚乙烯燃氣管材級 專用樹脂為基礎(chǔ) ,輔以必要的添加劑 ,經(jīng)加熱后通過擠出機連續(xù)擠 出成型。燃氣用聚乙烯管一般采用中高密度聚乙烯管(樹脂密度 9 3 0 kg/m3 )o PE管具有很好的性能，其優(yōu)點如下：骯腐 蝕性能好，PE管的使用壽命一般為5 0年 ，不需防腐。PE管 施工方便,PE管具有很

12、好的柔韌性，小口徑的管材一般6 3 mm 以下可以盤成卷 ,在敷設(shè)時可以允許一定的彎曲半徑 ,從而減少管 道接頭數(shù)量 ,而且重量輕 ,施工簡單 ,不需要大型起重機械 ,土方量 少。由于有很好的柔韌性 ,焊接時往往可以在溝頂焊好后再放到溝底，不需另作作業(yè)坑。此外，PE管可以利用管道的自然彎曲比 較輕易繞過或規(guī)避障礙 ,很適合城市街道地下管線和障礙物多的 情況下敷設(shè)。施工質(zhì)量易于保證,PE管應(yīng)采用專用電熔或熱熔 焊接自動控制焊接 ,減少人為因素的影響 ,質(zhì)量穩(wěn)定可 * 。也減少了 焊接勞動強度。維修量少，便于搶修。當DN 2 0 0以下的管道 發(fā)生破損時 ,可利用管道本身的柔軟性 ,在破損處兩端用

13、燃氣專用 壓管器將管道壓扁，切斷氣源，然后進行維修°PE管最大的缺點 是機械強度較低、容易受到人為的損壞 (PE管在尖銳物體的外 力作用下容易被擊穿)。為了保護PE管道免遭人為的破壞 ，在P E管道敷設(shè)時，一般在PE管的上方加設(shè)紅磚和警示帶 ，再就是加 強管道的巡查。另一個缺點是對熱穩(wěn)定性較為敏感(在較高溫度下其耐壓強度會降低；溫度過低將導(dǎo)致其變脆)。因此目前PE管 一般使用壓力在0.10. 4MPao國產(chǎn)PE管的標準有燃氣用埋地聚乙烯管材(GB 1 5 5 5 8.1- 9 5 )、燃氣用埋地聚乙烯管件(GB 1 5 5 5 8.2 - 9 5 )和聚乙烯燃氣管道 工程技術(shù)規(guī)程(G

14、JJ 6 3 - 9 5 )。國產(chǎn)PE管的規(guī)格為DN2 0 - 4 5 0 mm，壓力等級有兩個系列,對應(yīng)兩個壓力等級:SDR 11系列工作壓力為0. 4MPa、SDR17.6系列工作壓 力為 0 .2MPa。3城市燃氣管道不同管材的比較下面對城市燃氣管道的主要管 材從安全性、經(jīng)濟性和施工方便等方面作一個比較。 表5性能比 較表管材性能鋼管球墨鑄鐵管PE管抗拉強度 (N/mm2 )4 00>4 2 0 1 8 20 彎曲強度 （N/mm 2 ） 4 0 0 >5 9 0 7 0 延伸率（） 18 >10> 6 0 0 彈性模量（104N/mm2）2015170 9接口形

15、式焊接法蘭機械接口熱熔焊接或電 熔焊接熱穩(wěn)定性好好差硬度140HBS230HBS507 0D耐腐蝕性差較好好壽命 （a） 25 >50 >5 0施工強度較 小較小小表6經(jīng)濟比較表（綜合造價）管材單價（元/ m ）管徑鋼管* PE管球墨鑄鐵管 10 05454394261506205 364972006606105832501004104 0 7 4 7 *包含防腐及犧牲陽極保護。應(yīng)當指出的是PE管和球 墨鑄鐵管只能適用于壓力等于或小于0.4MPa的燃氣輸送管道。當輸送燃氣壓力大于0 .4MPa時，應(yīng)采用鋼管。4小結(jié)城市燃氣管道用材應(yīng)根據(jù)不同管材的特性、造價,并結(jié)合城市的具體情況進行比較。 如輸送高壓燃氣 （壓力>0. 4MP a ）