天燃?xì)夤こ袒局R(shí)點(diǎn)

天然氣工程基本知識(shí)講義沈陽(yáng)奧德燃?xì)庥邢薰拘旅穹止?016年1月TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章 天然氣的形成 1\o"CurrentDocument"第一節(jié)概述 1\o"CurrentDocument"第二節(jié)天然氣組分與特征 6\o"CurrentDocument"第三節(jié) 天然氣處理 9\o"CurrentDocument"第二章天然氣輸送管網(wǎng) 11\o"CurrentDocument"第一節(jié) 輸氣管網(wǎng)的優(yōu)越性及世界管網(wǎng)狀況 11\o"CurrentDocument"第二節(jié) 中國(guó)的天然氣管網(wǎng) 13\o"CurrentDocument"第三章 天然氣工程建設(shè)常用材料與設(shè)備 15\o"CurrentDocument"第一節(jié)管材 15\o"CurrentDocument"第二節(jié)管道輸送常用主要設(shè)備 19\o"CurrentDocument"第三節(jié)天然氣管道的附屬設(shè)備 24\o"CurrentDocument"第四章天然氣管道防腐 27\o"CurrentDocument"第一節(jié)輸氣管道的腐蝕及防護(hù) 27\o"CurrentDocument"第二節(jié)管道陰極保護(hù) 32\o"CurrentDocument"第五章管道的耐壓試驗(yàn)與清掃 35\o"CurrentDocument"第一節(jié)管道分段耐壓試驗(yàn) 35\o"CurrentDocument"第二節(jié)管道內(nèi)壁清掃 36\o"CurrentDocument"第六章天然氣工程新建管道混合氣體置換 3840第七章關(guān)于“照付不議”合同的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)和主要內(nèi)容40第一章天然氣的形成據(jù)國(guó)際能源會(huì)議預(yù)測(cè)，21世紀(jì)世界能源將進(jìn)入天然氣時(shí)代，21世紀(jì)初期天然氣將逐漸替代石油。前者占能源百分比將超過(guò)50%。隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，天然氣這種綠色能源又是重要的化工原料日益受到重視。各國(guó)政府和能源工業(yè)界都把天然氣工業(yè)放在重要的位置上，研究本國(guó)發(fā)展天然氣工業(yè)的潛力和途徑，制定天然氣工業(yè)的中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略，增加對(duì)天然氣工業(yè)的投資比例。世界上豐富的天然氣資源為天然氣工業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。據(jù)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，世界上常規(guī)天然氣資源達(dá)400X1012?600X1012m3。此外，還有大量的非常規(guī)天然氣資源。目前，天然氣資源探明程度很低，天然氣完全可以滿足人類(lèi)對(duì)能源的需求。據(jù)美國(guó)《油氣雜志》1998年年終號(hào)報(bào)導(dǎo)，全世界估算剩余探明天然氣儲(chǔ)量145.6X1012m3。其中亞太地區(qū)為10.2X1012m3,西歐為4.5X1012m3,東歐與獨(dú)聯(lián)體為56.7X1012m3,中東為49.5X1012m3,非洲為10.2X1012m3,西半球總計(jì)14.5X1012m3,居前10位的國(guó)家依次為俄羅斯、伊朗、卡塔爾、沙特阿拉伯、阿布扎爾、美國(guó)、委內(nèi)瑞拉、阿爾及利亞、尼日利亞、伊拉克。1998年我國(guó)天然氣剩余探明儲(chǔ)量為1.3669X1012m2,位居第20位。第一節(jié)概述一、地層條件下的天然氣從廣義上講，在常溫常壓下以氣態(tài)存在的任何天然物質(zhì)都叫天然氣，這些天然物質(zhì)在地殼中是很有限的。主要是由5個(gè)碳原子以下的烴類(lèi)，二氧化碳、氮?dú)?、硫化氫、氫氣、氮?dú)夂蜌鍤?。這些天然氣體大多數(shù)通常以超臨界狀態(tài)存在。它們可溶解在水里或者原油內(nèi)。原油主要由5個(gè)或5個(gè)碳原子以上的烴類(lèi)組成。這些高分子烴類(lèi)在常溫常壓下呈液態(tài)。當(dāng)埋藏深度增加時(shí)，溫度平均以30℃/km的幅度上升（視局部熱流量和地層剖面的熱傳導(dǎo)率而定，變化范圍為20?80℃/km）。深度達(dá)到5km后，溫度高于地殼中除丁烷以外的所有富有天然氣的臨界溫度。在正常條件下，許多地下天然氣在水中的溶解度相當(dāng)高，其溶解度隨壓力急劇上升，在溫度達(dá)到60℃時(shí)它又下降，在地質(zhì)條件下這些作用相互平衡后溶解度隨深度增加仍呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。當(dāng)達(dá)到一定深度，地層中孔隙流體的壓力接近地靜壓力時(shí)，1mol純水溶解甲烷10mol以上，即1m3水大約溶解15m3甲烷（標(biāo)準(zhǔn)條件下）。天然氣，特別是烴類(lèi)氣體與原油有很高的混溶性，且隨著溫度和壓力的升高這種混溶性增加很大。此外，在已發(fā)現(xiàn)和待發(fā)現(xiàn)的天然氣藏中，甲烷只占地殼中各種氣體的很小一部分（約占5%?10%）。另一部分呈溶解狀態(tài)，保存在油藏和水溶氣藏中大部分氣體呈分散狀態(tài)貯存在沉積巖和其他巖石中，最后這些氣體很難從地層中經(jīng)濟(jì)性的開(kāi)采出來(lái)，其中很大部分天然氣儲(chǔ)存在非常規(guī)氣藏中，特別是水化物氣藏中。二、天然氣藏的天然氣組分天然氣的化學(xué)組分為石蠟族低分子飽和烴氣體和非烴氣體。烴類(lèi)氣體以甲烷（CH4）為主，含量一般大于70%，乙烷（C2H6）次之。含量一般小于10%，丙烷（C3H8），丁烷（C4Hl0）等的含量不多。常見(jiàn)的非烴氣體是硫化氫（H2S）、二氧化碳（CO2）和氮?dú)猓∟2）。有時(shí)也含有氮（He）氖（Ne）氤（Kr）氙（Xe）等隋性稀有氣體。不同地層，不同層位的天然氣組成變化很大氣體組分的差異不但影響其本身的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，對(duì)開(kāi)發(fā)工程也有重要影響。（見(jiàn)表）中?區(qū)天然口氣體組分油氣區(qū)層位斯代??相對(duì)密度甲烷,％重缸％-%忒化氫,％二氧化碳,%部值平均值加值平均值藕度值平均值拗8值平均值慈圉值平均值瓶圍值平均值鼻龍江（板,0.5S51■0.68900.57%190.41-98.2095.V20.39-2.221.370.49-6.983.31*0.02-0.620.32林卜100.5G20-0.65010.592488回90.0996.160.32-2.241.271.05-8.072.06微0.01-0.830.48遼寧（遼河）卜37O.SS0，0.SS560.633871.17-99.4090.070.34-2.717.890.01-5.721.560-0.170400-3.170.40河北E11280.5609-0.73560.634060.69-98.9987.470.14-28.6510.560-2.611J51微0-3.950.72L5.5779-0.73190.68S278.45-86.8482.801.12-19.9113.600-4.451.38*0-6.641.551山東N.E80.弧.0.8836O.G24376.25-91.9593.690.79-20.465.300-5.810.780-3.6S0.821WW1EK0.5715-0.e3720.592591.63-97.1394.801.40-6.263.400.77-1.910.9S微0.45-0.890.681江蘇1E215700-0.57020.570184.02-97.5590.791.22-1.351.291.23-13.777.Q5微m-o.5(j0.25J陜甘寧?T.P9).5641-0.66330期791.11*98.2792.84-13.824.220.04-7.612.61?微-5.530.82JJL5628-0.6013(0.5889”65?98.5395.51D-L920.660.08-2.860.77(D-0.340.030.07-6.193.15續(xù)表油氣區(qū)層位統(tǒng)計(jì)氣藏?cái)?shù)相對(duì)密度甲烷,％重電％氮?dú)?％硫化氫,%二氧化碳,％范圍值平均值范圍值平均值范圍值平均值范圍值平均值范圍值平均值范圍值平均值青海Q.E60,5543-0.63380.573385.31?99.9996.250-1.130.300.1?11.840.030微新疆N.J.T90.5574-0.73110.634976.02?98.9388.101.20?18.169.63微?5.34L68微0-2.850.29貴州（赤水）T.P40.5624?0.57390.567997.01?98.5697.650.36?0.880.540.50-2.181.250?2.210.650.02-0.340.15湖北（建南）T.P.C40.5827-0.64950.607088.37?96.4293.280.06?1.520.740.07-2.821.200.05-2.871.020.61?6.383,75四川j.t3160.5653-0.67450.616183.93?958991460.01?14.276.860.60;1.840.68微0.17?2.500.95T.PC.Z1750.5610-0.77100.576583.55?99.2196.770*14.270.820.01?8.391.280-31.950.260-6.490.88全國(guó)3430.5563?0.88360.600860.69?99.9993.710?28.623.870-13.771.340-31.950.170?6.640.76在大多數(shù)情況下，天然氣藏是多種氣體組分的混合物，但純的近似純的甲烷氣藏，二氧化碳?xì)獠睾偷獨(dú)獠匾渤Ｒ?jiàn)。除甲烷外，其他氣態(tài)氫類(lèi)所占比例變化很大，但從未高于60%。氫、氮、氬幾乎總是比例很小，但也有例外，如獨(dú)聯(lián)體發(fā)現(xiàn)的一個(gè)氣田的氫氣含量達(dá)到70%，美國(guó)有一個(gè)氣藏氮?dú)獾淖罡吆窟_(dá)到10%。天然氣藏只有達(dá)到一定規(guī)模才具有商業(yè)開(kāi)采價(jià)值，嚴(yán)格講只有烴類(lèi)氣體占主要部分的氣藏才能叫天然氣藏。天然氣藏由圈閉體，儲(chǔ)滲體和流體三大要素組成，每一大要素又可分為若干種類(lèi)。氣藏的分類(lèi)是以這些要素中的一種或幾種為依據(jù)，以能反映這些要素特征的指標(biāo)作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分的，有以圈閉成因的分類(lèi)，分為構(gòu)造圈閉，地層圈閉和巖性圈閉。有以油氣成因做分類(lèi)的，也有根據(jù)氣藏的流體和空隙介質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)的等。三、天然氣組分來(lái)源（一）烴類(lèi)氣態(tài)烴類(lèi)有三種成因類(lèi)型。細(xì)菌型、熱成型和無(wú)機(jī)型，然而到目前為止。人類(lèi)只發(fā)現(xiàn)前兩種有商業(yè)價(jià)值的氣藏。1、細(xì)菌型這種氣體是由于細(xì)菌型對(duì)沉積巖有機(jī)物殘?jiān)淖饔枚a(chǎn)生，稱(chēng)之為細(xì)菌氣或生物氣，這種所謂產(chǎn)生甲烷的細(xì)菌在沉積巖沉降及潛埋早期產(chǎn)生作用，象大家都知道的在沼澤或墓地就會(huì)形成一種可自燃的氣體。產(chǎn)生甲烷的細(xì)菌只能在非常嚴(yán)格的環(huán)境條件下繁殖，在這種環(huán)境中必須是無(wú)氧的，也沒(méi)有硫酸鹽或硝酸鹽，這些被酶作用物必須是以溶解在沉積環(huán)境水中形式存在，所需的氫由細(xì)菌生態(tài)系統(tǒng)中其他細(xì)菌提供。甲烷是唯一生成的烴類(lèi)，其溫度必須保持在60-80℃范圍內(nèi)，大致相當(dāng)于地層深度2000-2500m。氫的產(chǎn)生同樣也受到現(xiàn)有空間的限制，沉積巖必須保持有足夠的孔隙度。細(xì)菌氣并不是有機(jī)沉積物的必然產(chǎn)物，盡管如此，細(xì)菌氣占已發(fā)現(xiàn)天然氣儲(chǔ)量的20%。2、熱解氣在一定條件下，在一些沉積層，由有機(jī)物質(zhì)按照“熱模式”形成熱解氣。這種有機(jī)物質(zhì)與沉積巖一塊形成，聚集在沉積層界面的有機(jī)碎屑由活性有機(jī)物降解。在有氧環(huán)境中，這種降解過(guò)程進(jìn)行很快，也接近完全，在有機(jī)碎屑中原來(lái)存在的碳幾乎全部轉(zhuǎn)化為二氧化碳，并釋放到大氣中。在缺氧環(huán)境中，這種降解進(jìn)行的比較緩慢，也不充分，這種殘余物以復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)形式聚集在沉積巖中，并且一直保持降解過(guò)程。在有機(jī)溶劑中不溶解的所有物質(zhì)構(gòu)成干酪根。在沉積盆地演化過(guò)程中，沉積物逐漸下沉溫度和壓力上升。雖然溫度一般低于200℃。但沉積周期相當(dāng)長(zhǎng)，以致于在沉降時(shí)占沉積物有機(jī)成分大多數(shù)的干酪根完全熱降解，這種熱降解產(chǎn)生烴及非烴類(lèi)化合物。在沉積初期，一般在2000m以上沒(méi)有烴類(lèi)生成，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，干酪根分子失去氧化功能團(tuán)，產(chǎn)生氧化物，干酪根的熱裂解逐步開(kāi)始生成液態(tài)烴（原油），大部分氣態(tài)烴是由已形成的原油二次裂解形成的，這個(gè)區(qū)域叫后生作用區(qū)。止匕時(shí)，氣油比增長(zhǎng)較快，形成油占主要成分的油區(qū)和氣體占主要成分的凝析氣區(qū)或者叫濕氣區(qū)。3、無(wú)機(jī)氣火山噴發(fā)氣體和地下熱水中也含有甲烷，變質(zhì)巖（巖漿巖）礦物中內(nèi)含流體常常也含有輕質(zhì)烴類(lèi)，主要是甲烷。這些烴類(lèi)是由簡(jiǎn)單化合物直接合成的，但這種氣很難形成工業(yè)開(kāi)發(fā)規(guī)模。（二）非烴類(lèi)成分天然氣生成的過(guò)程，有部分非烴類(lèi)氣體伴隨著產(chǎn)生，有些非烴類(lèi)物質(zhì)在一定的條件下也能形成較大規(guī)模的氣藏。如二氧化碳、硫化氫，這里不在討論。第二節(jié)天然氣組分與特性一、天然氣的分類(lèi)1、天然氣按氣藏分類(lèi)可分為氣田氣、凝析氣田氣和油田伴生氣三種。氣田氣：氣藏中烴類(lèi)以單相存在，而戊烷以上組分很少，在開(kāi)采過(guò)程中沒(méi)有或極少有天然氣凝析油產(chǎn)生的天然氣，稱(chēng)為氣田氣。凝析氣田氣：氣藏中戊烷以上組分含量較多，在開(kāi)采過(guò)程中有較多的天然氣凝析油析出。但沒(méi)有或有極少的原油同時(shí)采出來(lái)的天然氣，稱(chēng)為凝析氣田氣。油田伴生氣：在油藏中，烴類(lèi)以液相和氣相共同存在，在開(kāi)采過(guò)程中伴隨原油同時(shí)被采出來(lái)的天然氣，稱(chēng)為油田伴生氣或油田氣。

2、天然氣按組分來(lái)分可分為干氣、濕氣、貧氣、富氣，也可分為酸性天干氣

濕氣富氣

貧氣干氣

濕氣富氣

貧氣1m3（N）的天然氣中，C5以上重?zé)N液體含量低于13.5cm3。1m3（N）的天然氣中，C5以上重?zé)N液體含量高于13.5cm3。1m3（N）的天然氣中，C3以上烴類(lèi)液體含量超過(guò)94cm3。1m3（N）的天然氣中，C3以上烴類(lèi)液體含量低于94cm3。酸性天然氣：含有較多的硫化氫和二氧化碳等酸性氣體，需要經(jīng)過(guò)凈化處理才能達(dá)到管輸標(biāo)準(zhǔn)的天然氣。就含硫量而言，一般把含硫量大于20毫克/m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）的天然氣稱(chēng)為酸性天然氣。潔凈天然氣：硫化氫和二氧化碳含量甚微，不需要凈化處理就可進(jìn)行管輸或利用的天然氣。二、天然氣的組分及表示方法天然氣的組分是很復(fù)雜的氣體混合物，各類(lèi)天然氣的組分有100多種，大致可分為：1、烷烴：烷烴的通式為CnH2n+2是天然氣的主要成分，在常壓20℃時(shí)，甲烷、乙烷、丙烷、丁烷為氣態(tài)，戊烷以上到C17H36為液態(tài)，C18H38為固態(tài)。2、烯烴：通式為CnH2n，在大部份天然氣中僅可能以微量存在，一般有乙烯、丙烯、丁烯。3、環(huán)烷烴：通式為CnH2n的環(huán)烷烴，天然氣中含量很少，典型的環(huán)烷烴有環(huán)戊烷、環(huán)己烷。4、芳香烴：芳香烴是一種不飽和的環(huán)狀烴類(lèi)，在天然氣中可能存在的芳香烴有苯、甲苯、二甲苯和三甲苯。5、非烴類(lèi)：天然氣中含有的非烴類(lèi)氣體有氮?dú)?、二氧化碳、硫化氫、氫氣、氮?dú)?、氬氣、水蒸氣、還有硫酸等有機(jī)化合物。三、管輸天然氣對(duì)有害組分含量的要求1、管輸過(guò)程中要求不出現(xiàn)液態(tài)水，水汽含量盡可能小于0.2mg/m3。2、硫化氫和二氧化碳含量盡可能低。硫化氫含量應(yīng)小于20mg/m3,最好不大于6mg/m3。二氧化碳的體積含量比應(yīng)小于2%（v/v）。有機(jī)硫化物含量應(yīng)小于250mg/m3。3、固體或液體雜質(zhì)必須清除干凈。四、天然氣的理化性質(zhì)天然氣是一個(gè)復(fù)雜的混合體，其分子質(zhì)量、密度、蒸氣壓力、粘度和熱傳導(dǎo)率等指標(biāo)不同的氣田有不同的參數(shù)，這里不作詳細(xì)介紹，只講其基本概念。1、臨界狀態(tài)和視臨界狀態(tài)使天然氣液化的最高溫度稱(chēng)之為天然氣的臨界溫度。在臨界溫度下，使氣體液化的最低壓力稱(chēng)之為天然氣的臨界壓力。在臨界壓力和臨界溫度下1kg氣體所占有的容積叫天然氣的臨界比容。臨界壓力、臨界溫度、臨界比容統(tǒng)稱(chēng)為天然氣的臨界狀態(tài)參數(shù)，臨界狀態(tài)參數(shù)決定的狀態(tài)叫臨界狀態(tài)。天然氣是多種氣體組成的混合物，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法找到它的臨界狀態(tài)參數(shù)，也可以用它的組分的臨界參數(shù)來(lái)計(jì)算它的臨界參數(shù)，而計(jì)算出來(lái)的臨界參數(shù)近似值，稱(chēng)為天然氣的視臨界參數(shù)。2、密度、比容。密度一一是單位體積的物質(zhì)重量。比容一一是單位質(zhì)量天然氣所占有的體積。3、蒸氣壓力和沸點(diǎn)液體的表面總有一些液體的分子蒸發(fā)、變?yōu)檎魵?、這些蒸氣產(chǎn)生的壓力稱(chēng)為液體的蒸氣壓力。而一定的溫度下與液體相互平衡的蒸氣所具有的壓力則稱(chēng)為飽和蒸氣壓。飽和蒸氣壓與外界壓力相等時(shí)的溫度稱(chēng)為液體的沸點(diǎn)，也是氣體的液化點(diǎn)。4、濕度和露點(diǎn)：每立方米天然氣中含水蒸氣的質(zhì)量數(shù)稱(chēng)為天然氣的絕對(duì)濕度。在一定的溫度和壓力下天然氣的含水汽量達(dá)到飽和時(shí)，這個(gè)飽和水汽量的數(shù)值叫作飽和絕對(duì)濕度。天然氣中的含水汽量超過(guò)此值后，就會(huì)有液態(tài)水析出。在一定壓力下，飽和絕對(duì)濕度對(duì)應(yīng)的溫度稱(chēng)為水的露點(diǎn)，簡(jiǎn)稱(chēng)露點(diǎn)。5、爆炸極限：爆炸極限即指當(dāng)可燃?xì)怏w與空氣混合到一定濃度時(shí)，遇到明火而引起爆炸，這種能爆炸的混合氣體中所含燃?xì)獾臐舛确秶褪潜O限。用百分?jǐn)?shù)表示，在混合氣體中，當(dāng)可燃?xì)怏w的含量減少到不到形成爆炸混合物時(shí)的濃度，

稱(chēng)為爆炸下限。當(dāng)可燃?xì)怏w一直增加到不能形成爆炸混合物時(shí)的含量稱(chēng)為爆炸上限。各種可燃?xì)怏w的爆炸極限（燃?xì)怏w積％）氣體名稱(chēng)爆炸極限氣體名稱(chēng)爆炸極限下限上限下限上限氫H24.175.0乙烯C2H43.016.0一氧化碳CO12.575.0乙炔C2H22.382.0甲烷ch45.315.0硫化氫h2s4.345.5乙烷C2H63.212.5氨nh315.727.4丙烷C3H82.49.5煉焦煤氣5.631.0丁烷C4H101.98.5水煤氣6.272.0戊烷C5Hl21.48.0發(fā)生爐煤氣20.773.7天然氣的爆炸極限大約在4.96?15.7%左右。6、天然氣各組分的參數(shù)組分分子式分子量密度Kg/Nm3總熱值KT/Nm3GHV凈熱值KT/Nm3NHV甲烷CH416.0430.717539.93635.904乙烷C2H630.0701.33370.49864.404丙烷C3H844.0972.010101.36493.146止丁烷nC4H1058.1232.709134.415123.910異丁烷iC4H1058.1232.709153.851123.356正戊烷nC5H1272.1503.51172.189159.045正己烷nC6H1486.1774.31210.226194.445正庚烷nC7H16100.2005.39261.390242.007苯C6H678.1143.83162.219155.582甲苯C7H892.1414.84207.717198.242硫化氫H2S34.0821.53625.36923.338第三節(jié) 天然氣處理天然氣藏產(chǎn)出的氣態(tài)烴含有許多化合物組分。一般情況下，氣井產(chǎn)出的流體是一種高速流，處于紊流狀態(tài)不斷膨脹的氣體和液態(tài)氫的混合物，其中還含有水蒸氣，游離水和固體雜質(zhì)，當(dāng)這種流體從高溫高壓的儲(chǔ)層流出后，環(huán)境條件發(fā)生了劇烈的變化。流體的相態(tài)也相應(yīng)發(fā)生變化。在生產(chǎn)過(guò)程中必須把氣態(tài)烴，液態(tài)烴和游離水進(jìn)行分離才能保證生產(chǎn)順利進(jìn)行。天然氣的現(xiàn)場(chǎng)處理包括4個(gè)基本內(nèi)容。1、從原油、凝析油、水中分離出氣體和固體雜質(zhì)。2、從氣體中回收可凝析的烴蒸氣。3、從氣體中除去水蒸氣，因?yàn)樵谝欢ǖ臈l件下容易形成水合物。4、從氣體中除去其它有害成份。如硫化氫、二氧化碳。進(jìn)入21世紀(jì)，人類(lèi)的環(huán)境保護(hù)意識(shí)不斷增強(qiáng)，促進(jìn)了天然氣處理技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)天然氣做為原料和燃料資源地位越來(lái)越重要，大家都十分重視天然氣的加工和利用，對(duì)其質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。一、天然氣脫水天然氣的“脫水”是指脫除水蒸汽，所有的天然氣都在某種程度上含有水蒸汽。天然氣要脫除水蒸汽的原因是：（1）水和天然氣能形成固體水合物，堵塞設(shè)備。（2）含液態(tài)水的天然氣具有腐蝕性，尤其是當(dāng)天然氣中含有CO2和H2s時(shí)更為嚴(yán)重。（3）天然氣中的水蒸汽在管線中凝析，可能形成段塞流。天然氣脫水在原理上講有四種方法：直接冷卻法，壓縮以后冷卻法，吸收和吸附法，在工藝上主要有：液體脫水法（甘醇脫水法）固體脫水法，（分子篩、鋁土、硅膠）氯化鈣法。二、酸性氣體的脫除硫化氫和二氧化碳是天然氣中非常有害的兩種酸性氣體，必須從天然氣中脫除。硫化氫是一種有毒、惡臭的氣體。民用燃?xì)獠辉试S含有此種氣體。另外，硫化氫溶于水中是極強(qiáng)的腐蝕劑，對(duì)管道、閥門(mén)、容器很容易造成腐蝕，縮短其使用壽命，用于工業(yè)生產(chǎn)，可以造成催化劑中毒。因此，一般天然氣管道輸送中要求硫化氫的含量不能大于4ppm（百萬(wàn)分之四）。天然氣中的二氧化碳進(jìn)入低溫裝置后會(huì)出現(xiàn)凝固，造成管路阻塞，而且二氧化碳也具有腐蝕性，因?yàn)槠錇樗逍詺怏w，沒(méi)有燃燒熱值，所以在脫除硫化氫的時(shí)候一并將其脫除。酸性氣體的脫除一般采取吸附分離的方法。三、其他氣體的脫除在某些情況下，天然氣中的氮?dú)?、氮?dú)?、氬氣的含量可達(dá)到10%或者高于10%，為達(dá)到天然氣的熱值，必須脫除這些氣體。工業(yè)上一般采用低溫分離法脫除這些氣體。第二章天然氣輸送管網(wǎng)這里所說(shuō)的輸氣管網(wǎng)，既不同于獨(dú)立運(yùn)行的單條輸氣管道，也不同于操作壓力較低的配氣管網(wǎng)，而是若干個(gè)單獨(dú)的長(zhǎng)輸管道相互連接而成的輸氣網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。20世紀(jì)80年代是全世界天然氣管道建設(shè)的高峰期，90年代世界輸油管道建設(shè)速度雖有所放慢，但輸氣管道建設(shè)依然很活躍。近年來(lái)，天然氣發(fā)展除呈現(xiàn)出長(zhǎng)運(yùn)距、大口徑、高壓力、高度自動(dòng)化遙控，向極地和海洋延伸等趨勢(shì)和特點(diǎn)外，天然氣輸氣管網(wǎng)建設(shè)特別是城市配氣網(wǎng)的建設(shè)也有較大的發(fā)展。第一節(jié)輸氣管網(wǎng)的優(yōu)越性及世界管網(wǎng)狀況一、人們從長(zhǎng)期的天然氣開(kāi)發(fā)和利用的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)中認(rèn)識(shí)到，單條輸氣管道具有很多的缺陷，將若干個(gè)單條管線連通起來(lái)，形成網(wǎng)絡(luò)，具有以下優(yōu)點(diǎn)。1、可提高供氣的可靠性。2、有利于開(kāi)拓天然氣市場(chǎng)。3、有利于充分利用輸氣管道的能力。4、有利于對(duì)整個(gè)輸氣系統(tǒng)實(shí)行計(jì)算機(jī)管理。5、有利于提高輸氣調(diào)度的靈活性。二、世界輸氣管網(wǎng)概況從世界已建成的管網(wǎng)系統(tǒng)來(lái)看，輸氣管網(wǎng)可分為洲際的、國(guó)際的，全國(guó)性的和地區(qū)性的幾種類(lèi)型。建設(shè)輸氣管網(wǎng)系統(tǒng)，必須具備兩個(gè)基本條件，一是有豐富的天然氣資源（多氣源）。二是足夠的天然氣消費(fèi)市場(chǎng)（多用戶）。另外，先建設(shè)多條單獨(dú)的輸氣管道工程，而后進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行是必由之路。輸氣管網(wǎng)都遵循由小到大的發(fā)展過(guò)程。即：輸氣系統(tǒng)一?地區(qū)性管網(wǎng)—全國(guó)性管網(wǎng)一?國(guó)際管網(wǎng)一?洲際管網(wǎng)。1、前蘇聯(lián)的統(tǒng)一供氣系統(tǒng)統(tǒng)一供氣系統(tǒng)是前蘇聯(lián)燃料動(dòng)力綜合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，也是當(dāng)今世界上規(guī)模最大的輸氣管網(wǎng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)連接了500多個(gè)氣田，約15000個(gè)城市，46個(gè)地下儲(chǔ)氣庫(kù)，22萬(wàn)多公里的輸氣干線，近900個(gè)壓縮機(jī)站，總輸氣能力超過(guò)1義1012m3/a。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，前蘇聯(lián)解體，但獨(dú)聯(lián)體國(guó)家仍按原協(xié)議進(jìn)行天然氣分配。并開(kāi)始建設(shè)一批新的輸氣工程。其中亞馬爾一一歐洲大型輸氣工程是其中最引人注目的項(xiàng)目。亞馬爾是俄羅斯的大型原料基地，已發(fā)現(xiàn)25個(gè)天然氣構(gòu)造，探明儲(chǔ)量為9義1012m3,整個(gè)工程包括6條平行的輸氣管道，線路全長(zhǎng)4847km。管徑1020?1422mm，設(shè)計(jì)壓力為7.4?8.3mpa。單條線的輸氣能力為28X108m3/a。該管道的建成將擴(kuò)大統(tǒng)一供氣系統(tǒng)的規(guī)模，進(jìn)一步促進(jìn)統(tǒng)一供氣系統(tǒng)在歐洲天然氣市場(chǎng)的發(fā)展。2、歐洲輸氣管網(wǎng)歐洲大陸，特別是西歐部分，是當(dāng)今世界輸氣管道密度最大的地區(qū)，縱橫交錯(cuò)的輸氣管道組成了一個(gè)從東（歐亞邊境）到西（大西洋），從南（西西里島）直布羅陀海峽到北（挪威北海）的歐洲輸氣管網(wǎng)。但是，歐洲并不是能源富裕地區(qū)，以探明儲(chǔ)量為6義1012m3左右（不含前蘇聯(lián)），產(chǎn)氣量只能滿足總需求的60%,因此需從俄羅斯購(gòu)買(mǎi)大量的天然氣以補(bǔ)不足。3、北美輸氣管網(wǎng)北美洲是世界上天然氣資源最豐富、消費(fèi)量也最大的地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，北美洲天然氣剩余探明可采儲(chǔ)量近9.4義1012m3,年消費(fèi)量在700義108m3。豐富的資源，廣闊的市場(chǎng)，促使其天然氣輸氣管網(wǎng)成為世界上最發(fā)達(dá)的地區(qū)，北美洲共有天然氣干管53.5萬(wàn)km。占全球天然氣管道的38%,其中僅美國(guó)就占45.8萬(wàn)km,加拿大6.4萬(wàn)km,墨西哥1.3萬(wàn)km。全球554個(gè)地下儲(chǔ)氣庫(kù)中，北美占了424座，占76%。4、北非一一歐洲輸氣管道北非的主要產(chǎn)氣國(guó)有阿爾及利亞、利比亞、埃及和突尼斯。其中阿爾及利亞的天然氣探明儲(chǔ)量為3.8X1012m3,主要通過(guò)阿爾及利亞至意大利和阿爾及利亞至西班牙的兩條輸氣管道出口到歐洲，是世界上第一個(gè)洲際輸氣管網(wǎng)。第二節(jié) 中國(guó)的天然氣管網(wǎng)中國(guó)能源工業(yè)經(jīng)歷了緩慢的歷史發(fā)展過(guò)程，1850年前，薪柴是老百姓的主要燃料；1920年，煤代替了薪柴的地位，成為主要的能源；1980年，石油成為能源工業(yè)的老大。進(jìn)入二十一世紀(jì)，能源進(jìn)入多元化時(shí)代，除傳統(tǒng)的煤、油、氣、水、電能源外，各種新能源一一核電、太陽(yáng)能、風(fēng)能也獨(dú)占一枝，從綜合實(shí)力考慮，天然氣將逐漸成為主旋律，預(yù)計(jì)到2020年，天然氣在能源構(gòu)成比重中將超過(guò)石油，目前，我國(guó)的天然氣工業(yè)已進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。一、西氣東輸工程該工程主要任務(wù)是將新疆塔里木盆地的天然氣送往豫、皖、蘇、浙、滬地區(qū)，沿線經(jīng)過(guò)新疆、甘肅、寧夏、陜西、山西、河南、安徽、江蘇、上海、浙江等10個(gè)省區(qū)。西氣東輸工程包括塔里木盆地天然氣資源勘探開(kāi)發(fā)，塔里木至上海天然氣長(zhǎng)輸管道建設(shè)及長(zhǎng)江下游天然氣利用配套設(shè)施建設(shè)，管道全長(zhǎng)約4000km左右，輸氣規(guī)模為120億m3/年。建成后成為我國(guó)第一條大口徑，長(zhǎng)距離，高壓力，多級(jí)加壓的輸氣干線，為我國(guó)天然氣工業(yè)今后的發(fā)展起到骨干作用。二、澀寧蘭管線該輸氣管線起于青海省柴達(dá)木盆地澀北，經(jīng)青海省的省會(huì)西寧市到甘肅省的省會(huì)蘭州市，全長(zhǎng)930km，管線直徑660mm，年輸氣量20億m3,該工程已經(jīng)完工，投入使用。三、忠武線工程2002年，60億川氣入漢工程啟動(dòng)，湖北省沿線10多個(gè)城市及部分大型企業(yè)將成為這條輸氣管線的受益者，預(yù)計(jì)2004年底即可通氣。四、廣東天然氣進(jìn)口項(xiàng)目廣東省將投巨資在深圳建設(shè)液化天然氣接收站和輸氣干線項(xiàng)目，一期工程準(zhǔn)備進(jìn)口300萬(wàn)噸液化天然氣，主要供應(yīng)深圳、佛山、廣州和東莞四個(gè)城市；二期工程將供應(yīng)惠州、珠海、肇慶、江門(mén)、中山五城市。五、俄氣南供項(xiàng)目為實(shí)現(xiàn)東北亞經(jīng)濟(jì)國(guó)際合作，我國(guó)東三省及韓國(guó)確定了引進(jìn)俄羅斯天然氣300億m3的工程建設(shè)項(xiàng)目。除了上述幾個(gè)大的工程項(xiàng)目外，全國(guó)各地都在大搞天然氣的開(kāi)發(fā)、配套、引進(jìn)工程，象海南三亞的海上天然氣上岸工程，北京、天津、重慶的城市管網(wǎng)改造工程，上海市、南京市、蘇州市的城市管網(wǎng)建設(shè)工程，氣化山東工程，陜京線改造工程，陜西、河南等省天然氣管網(wǎng)地市普及工程，長(zhǎng)慶至呼和浩特輸氣工程等等到處是天然氣工程建設(shè)的號(hào)子聲，天然氣工業(yè)做為能源支柱產(chǎn)業(yè)的前景已經(jīng)可以看到，正在以飛快的步伐向我們走來(lái)。第三章天然氣工程建設(shè)常用材料與設(shè)備第一節(jié)管材一、輸氣管線對(duì)材質(zhì)的要求輸氣管線用鋼材除滿足強(qiáng)度要求（力學(xué)性能）和可焊性外，還需要根據(jù)環(huán)境、溫度、管徑大小、輸送壓力及輸送介質(zhì)的腐蝕性等條件，考慮鋼材的沖擊韌性、韌脆轉(zhuǎn)變溫度和耐腐蝕性能。（一）力學(xué)性能衡量鋼材力學(xué)性能的主要指標(biāo)有抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度，伸長(zhǎng)率等。1、抗拉強(qiáng)度鋼材的抗拉強(qiáng)度是指鋼材在拉伸試驗(yàn)中，試樣在被拉斷時(shí)，對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)力。我國(guó)常用管材抗拉強(qiáng)度一般在300?515mpa之間。2、屈服強(qiáng)度。鋼材的屈服強(qiáng)度是指鋼材在拉伸試驗(yàn)中，試樣拉伸變形，當(dāng)不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)時(shí)，屈服節(jié)段中的最小應(yīng)力，屈服強(qiáng)度是強(qiáng)度計(jì)算的基本數(shù)據(jù)，我國(guó)常用管線用鋼的屈服強(qiáng)度在205?415mpa之間。3、伸長(zhǎng)率：伸長(zhǎng)率又稱(chēng)斷后伸長(zhǎng)率，是對(duì)鋼材的可塑性的一種度量。伸長(zhǎng)率是鋼材在拉伸試驗(yàn)時(shí)，試樣被拉斷后，標(biāo)距的伸長(zhǎng)與原標(biāo)距的百分比。鋼材的屈服度愈低，則伸長(zhǎng)率愈大，標(biāo)志鋼材的可塑性愈好，伸長(zhǎng)率大的鋼材制管成型好，易于焊接加工。常用國(guó)產(chǎn)管材的伸長(zhǎng)率一般均大于20%。鋼材的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度是由鋼的化學(xué)成分和軋制工藝所決定的。輸氣管線選材，應(yīng)選用屈服強(qiáng)度較高的鋼種，以減少鋼的用量。但并非屈服強(qiáng)度越高越好，屈服強(qiáng)度太高會(huì)降低鋼的韌性。在選用鋼材時(shí)，還應(yīng)考慮鋼的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比例關(guān)系一一屈服比。一般輸氣管材用鋼的屈強(qiáng)比不宜大于0.85。同樣鋼材，雖然最低屈服強(qiáng)度滿足了規(guī)定要求，但若不限定最大抗拉應(yīng)力值，則往往同種管材性能差異很大，影響焊接性能和質(zhì)量?？估瓘?qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值超過(guò)太多的鋼韌性降低，延伸率降低，影響制管成型質(zhì)量，并且給焊接工藝和焊料選擇都帶來(lái)困難，使焊接性能不穩(wěn)定，焊口韌性降低。因此，在確定管材的技術(shù)條件時(shí)，除了要求屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、對(duì)抗拉應(yīng)力的高限應(yīng)給予適當(dāng)限定，以保證鋼材的焊接性能。

常用管材的力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)鋼種等級(jí)最低抗拉強(qiáng)度mpa最低屈服強(qiáng)度mpa伸長(zhǎng)率％可比較的標(biāo)準(zhǔn)鋼種GB81631033520524A2039024520B09MnV43029522X4216Mn49032521X46GB9711S20533020531~35AS24041524025?28BS29041529025?28X42S31543531524~27X46S36045536023~26X52S38549038522~24X56Sy5297S41551541521~23X60S45053045020~23X65S48056548019~21X70（二）斷裂韌性管線斷裂可分為韌性斷裂和脆性斷裂，韌性斷裂是在拉力過(guò)大和裂紋缺陷同時(shí)存在的條件下，由細(xì)小的裂紋逐漸擴(kuò)展而最終造成的斷裂。韌性斷裂又稱(chēng)剪切斷裂，其斷裂斷面特征是呈暗灰色纖維狀。脆性斷裂又稱(chēng)解理斷裂，它是由低溫、應(yīng)力和裂紋缺陷三種條件共同作用造成的。其斷裂常在遠(yuǎn)低于鋼材屈服應(yīng)力條件下突然發(fā)生，斷裂后的斷裂面呈發(fā)亮的結(jié)晶狀，對(duì)于高強(qiáng)度、厚壁、韌性低的管材在低溫、高應(yīng)力使用條件下容易發(fā)生斷裂，為防止管線在工作條件下斷裂，可從消除管線裂紋缺陷和提高鋼材斷裂韌性?xún)煞矫嫒胧?。鋼材的斷裂韌性，是指含裂紋的金屬材料在斷裂前吸收能量和塑性變形的能力。對(duì)同一使用條件下，不同鋼材有不同的斷裂韌性，斷裂韌性與鋼材的化學(xué)成分，合金元素，熱處理工藝，材料厚度和方向性有關(guān)，應(yīng)盡可能降低鋼中碳、硫、磷的含量，適當(dāng)添加釩鈮、鈦、鎳等合金元素，采用挖制軋鋼，控制冷卻等工藝，使鋼的純度提高，材質(zhì)均勻，晶粒細(xì)化，則可提高鋼的韌性。對(duì)于某種鋼材，其斷裂韌性在一定溫度范圍內(nèi)是隨使用溫度的降低而降低。當(dāng)溫度降到某一臨界附近時(shí)，韌性便會(huì)出現(xiàn)突然下降的現(xiàn)象，在這個(gè)溫度下，鋼材從韌性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔?，這個(gè)溫度稱(chēng)作鋼材的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。管線工作溫度越低，鋼管工作應(yīng)力越大，（強(qiáng)度等級(jí)越高）管徑和管壁厚越大，對(duì)鋼材沖擊韌性要求也就越高。（三）焊接性能鋼的可焊性指被焊鋼材在一定的焊接工藝方法，工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式的條件下，能獲得可靠焊接的難易程度，鋼的可焊性是相對(duì)的，主要取決于鋼的化學(xué)成分，對(duì)鋼的可焊性影響最大的合金元素是碳，其它合金元素的影響可以把它折算成與其等效作用的附加碳來(lái)估算。各種成分對(duì)焊接性能的影響1、碳。碳對(duì)鋼和焊縫金屬的作用是提高強(qiáng)度和硬度，降低可塑性和韌性，含碳量增加，鋼的可焊性降低，含碳量愈高，焊接時(shí)碳和氧發(fā)生反應(yīng)生成一氧化碳的機(jī)會(huì)越多，在焊縫的熔合線上更容易產(chǎn)生氣孔。2、錳。錳是煉鋼的良好脫氧劑和脫硫劑。在鋼中加入一定數(shù)量的錳。能消除或減弱鋼因硫所引起的熱脆性，提高鋼的強(qiáng)度。但錳能使鋼提高滲透性，對(duì)焊接性能有不利影響。為改善鋼的焊接性能。應(yīng)適當(dāng)降低鋼中錳的含量。焊接時(shí)可采用低氧型焊條和相應(yīng)焊接工藝。3、鎳。鎳能使鋼改善低溫韌性和提高滲透性，并且有較高的抗腐蝕能力。4、銘。能提高鋼的耐腐蝕能力，抗氧化能力，耐高溫性，滲透性及材料的耐磨性能，加大焊縫熱影區(qū)的硬度。5、鈮、釩、鈦：添加在碳錳低合金鋼中，經(jīng)控制軋機(jī)和控制冷卻可提高鋼的強(qiáng)度，細(xì)化晶粒，改善可焊性和韌性。6、磷、硫。在各類(lèi)鋼中均屬有害物質(zhì)，它會(huì)降低鋼的可塑性，韌性和可焊性。（四）抗腐蝕性長(zhǎng)距離輸氣管道要求天然氣必須經(jīng)凈化處理，脫除硫化氫和水，在輸送凈化天然氣的條件下，不考慮管線的內(nèi)壁防腐。只有在輸送的天然氣既含硫化物時(shí)，才考慮管材的抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂。目前抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂的主要方法是選用低碳鋼和焊縫，經(jīng)熱處理消除應(yīng)力，控制硬度不超過(guò)200HB。常用國(guó)產(chǎn)抗硫化物應(yīng)開(kāi)裂的鋼種有Q235、10、15、20、09MnV等，至今還沒(méi)有抗化學(xué)腐蝕的輸氣管道用鋼。在有化學(xué)腐蝕的條件下一般采用增加腐蝕裕量或輸氣管線采用內(nèi)涂層來(lái)解決。（五）寒冷地帶的管材選擇所謂寒冷地帶，一般指最低月平均溫度低于-20℃的地區(qū)。當(dāng)采用低溫輸送工藝時(shí)，應(yīng)按最低輸送溫度計(jì)算，由于鋼的韌性隨溫度下降而下降，當(dāng)?shù)陀阡摰捻g脆轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，管線會(huì)產(chǎn)生脆性開(kāi)裂，寒冷地區(qū)管材的選擇主要根據(jù)最低使用溫度，選用鋼材的韌脆轉(zhuǎn)變溫度必須低于最低使用溫度。二、鋼管的種類(lèi)1、無(wú)縫鋼管采用熱加工的方法制造的不帶焊縫的鋼管稱(chēng)為無(wú)縫鋼管。有的無(wú)縫鋼管還經(jīng)冷精整和熱處理加工成所要求的形狀、尺寸和性能。我國(guó)無(wú)縫鋼管按不同用途分為輸送流體用無(wú)縫鋼管。高壓鍋爐無(wú)縫鋼管，化肥設(shè)備用高壓無(wú)縫鋼管，石油裂化用無(wú)縫鋼管等。按制造工藝又可分為熱軋、熱擴(kuò)、冷撥無(wú)縫管。2、焊接鋼管采用鋼板（帶）經(jīng)常溫（或加熱）成型，然后在成型邊緣進(jìn)行焊接而制成的鋼管稱(chēng)焊接鋼管，按焊接方式可分為連續(xù)爐焊，電阻焊、埋弧焊和金屬極氣體保護(hù)電弧焊。焊接鋼管中按成型方式可分為螺旋焊縫鋼管和直焊縫鋼管，我國(guó)生產(chǎn)用于天然氣輸送用管有螺旋縫埋弧焊鋼管、直縫電阻焊鋼管。三、塑料管與鋼管和鑄鐵管比較，塑料管具有材質(zhì)經(jīng)，較強(qiáng)的耐腐蝕性，良好的氣密性和施工非常方便等優(yōu)點(diǎn)，但塑料管機(jī)械強(qiáng)度較低（中密度聚乙烯管的抗拉強(qiáng)度僅為19mpa）只有60℃以下才能保證適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，當(dāng)溫度在70℃以上時(shí)，強(qiáng)度顯著降低，高于90℃時(shí)則不能作管材使用。國(guó)內(nèi)燃?xì)廨斉涔こ讨性?jīng)使用過(guò)硬質(zhì)聚乙烯（PVC）中密度或高密度聚乙烯（PE）以及尼龍-11等材質(zhì)的塑料管。塑料管的最佳施工溫度為-20℃?35℃。目前，塑料管主要用于室外埋地天然氣輸送管線。第二節(jié) 管道輸送常用主要設(shè)備一、氣體凈化設(shè)備氣體中雜質(zhì)的存在，會(huì)加速管道及設(shè)備的腐蝕，降低管道的生產(chǎn)效率和使用壽命，也會(huì)給下游壓縮機(jī)組造成損傷。因此，在輸氣管道的首站、中間站、調(diào)壓計(jì)量站、配氣站等場(chǎng)所安裝分離除塵器，保證輸出的氣體含塵不超過(guò)規(guī)定的要求。除塵器的種類(lèi)很多，常用的有旋風(fēng)除塵器，循環(huán)分離器，重力分離器和分離過(guò)濾器（陶瓷、纖維和金屬網(wǎng)過(guò)濾器）等。選擇分離除塵器時(shí)，需考慮天然氣攜帶的雜質(zhì)成分，輸送壓力和流量的穩(wěn)定性、波動(dòng)幅度等因素。在滿足輸出的氣質(zhì)最好的前提下，應(yīng)力求其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分離效果好，氣流壓力損失較小，不需要經(jīng)常更換和清洗部件。二、管道清管設(shè)備清管設(shè)備主要包括清管器收發(fā)裝置、清管器、管道探測(cè)器及清管器通過(guò)指/示名器。（一）清管器收發(fā)設(shè)備清管器收發(fā)裝置包括收發(fā)筒及其快速開(kāi)關(guān)盲板，工藝管線，閥門(mén)和清管器通過(guò)指示器等設(shè)備。（見(jiàn)圖）4圖3-2-12清管器收發(fā)裝置(a)發(fā)送裝置1-發(fā)送筒；2-發(fā)送閥;3一線路主閥;4一通過(guò)指示器;5-平衡閥；6一平衡管;7—清洗坑;8—放空管和壓力表(b)接收裝置1-接收筒;2一接收閥；3-線路主閥;4一平衡閥;5—平衡管；6一排污閥；7-排污管;8—通過(guò)指示器;9一清洗坑;10—放空管和壓力表收發(fā)筒的直徑應(yīng)比公稱(chēng)管徑大1?2級(jí)，發(fā)送筒的長(zhǎng)度應(yīng)該滿足發(fā)送最長(zhǎng)清管器的需要，一般不應(yīng)小于筒徑的3~4倍，接收筒應(yīng)當(dāng)更長(zhǎng)一些，因?yàn)樗€需要容納不許進(jìn)入排污管的大塊清出物和先后進(jìn)入管道的兩個(gè)清管器，其長(zhǎng)度一般不小于筒徑4?6倍，排污管應(yīng)接在接收筒底部，放空管應(yīng)在接收筒的頂部，兩口的接口都應(yīng)焊接擋條阻止大塊物體進(jìn)入，以免堵塞。使用清管球的收發(fā)筒可朝球的滾動(dòng)向傾斜8°—10°，多類(lèi)型清管器的收發(fā)筒應(yīng)當(dāng)水平安裝。收發(fā)筒離地面不應(yīng)過(guò)高，以方便操作。大口徑發(fā)送筒前應(yīng)有清管器的吊裝工具。接收筒前應(yīng)有清洗排污坑，排出污水應(yīng)儲(chǔ)存在污水池內(nèi)，不允許隨意向自然環(huán)境排放。（二）清管器清管器的種類(lèi)有清管球、皮碗清管器和清管刷等。1、清管球：清管球由橡膠制成，中空，壁厚30—50mm，球上有一個(gè)可以密封的注水排氣孔。為了保證清球的牢固可靠，用整體形成的方法制造。注水口的金屬部分與橡膠的結(jié)合必須緊密，確保不致在橡膠受力變形時(shí)脫離。注水孔有加壓用的單向閥，用于控制打入球內(nèi)的水量，調(diào)節(jié)清管球直徑對(duì)管道內(nèi)徑的過(guò)盈量，清管球的制造過(guò)盈量為2—5%。清管球的變形能力最好可以在管道內(nèi)做任意方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，很容易越過(guò)塊狀物體的障礙及管道變形部位，清管球和管道的密封接觸面窄，在越過(guò)直徑大于密封接觸帶寬度的物體或支管三通時(shí)，容易失密停滯。清管球的密封條件主要是球體的過(guò)盈量。這要求為清管球注水時(shí)一定要把其中的空氣排凈，保證注水口的嚴(yán)密性。否則，清管球進(jìn)入壓力管道過(guò)的過(guò)盈量是不能保持的。管道溫度低于0℃時(shí)，球內(nèi)應(yīng)灌低凝固點(diǎn)液體（如甲醇）以防凍結(jié)。清管球主要用途是清除管道積液和分隔介質(zhì)。清除塊狀物體的效果較差。2、皮碗清管器：皮碗清管器由一個(gè)剛性骨架和前后兩節(jié)或多節(jié)皮碗構(gòu)成。它在管道內(nèi)運(yùn)行時(shí)，保持著固定的方向，所以能夠攜帶各種檢測(cè)儀器和裝置。清管器的皮碗形狀是決定清管器性能的一個(gè)主要因素，皮碗的形狀必須與各類(lèi)清管器的用途相適應(yīng)。按照介質(zhì)性質(zhì)（耐酸、耐油等要求）和強(qiáng)度需要，皮碗的材料可采用天然橡膠、丁睛橡膠、氯丁橡膠和聚氨酯類(lèi)橡膠。（三）清管器探測(cè)儀器為了掌握清管器在管道中的運(yùn)行情況，以及遇阻或損壞時(shí)能迅速找到它的位置，清管器應(yīng)配備一套探測(cè)定位儀器。三、管道及場(chǎng)站的切斷閥門(mén)及驅(qū)動(dòng)裝置。（一）干線切斷閥線及其驅(qū)動(dòng)方式的類(lèi)型。干線切斷閥通常采用球閥和平板閥（通孔板式閘閥）兩種類(lèi)型。球閥的球形閥心上有一個(gè)與管道直徑相同的通道，將閥心相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)90°，就可以使球閥關(guān)閉或開(kāi)啟。閥門(mén)密封圈采用高分子材料（尼龍或聚四氟乙烯等）。平板閥是一種通孔閘閥。閘板的兩個(gè)平面平行，閘板與閥座保持密封。閘板下方有一個(gè)與管徑相同的閥孔，閘板提升，閥門(mén)開(kāi)啟，相反則關(guān)閉。密封圈采用非金屬材料，鑲嵌在閥座上，在開(kāi)關(guān)的全過(guò)程它始終在閥板上滑動(dòng)，工作可靠密封效果比金屬對(duì)金屬的閘閥好，關(guān)閉后形成單面自動(dòng)密封。球閥與平板閘閥相比，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積和寬度大，體重，但高度低。兩種閥門(mén)都具有全啟時(shí)壓力損失小，可通過(guò)清管器和適于制成大口徑，高壓規(guī)格等優(yōu)點(diǎn)，目前管道上均大量采用，球閥以其開(kāi)關(guān)速度快，密封條件好著稱(chēng)。干線切斷閥的驅(qū)動(dòng)方式有電動(dòng)、氣動(dòng)、電液聯(lián)動(dòng)和氣液聯(lián)動(dòng)等類(lèi)型。各種驅(qū)動(dòng)裝置上往往同時(shí)配有手動(dòng)機(jī)構(gòu)以備基本驅(qū)動(dòng)裝置失靈時(shí)使用。電液聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)是由電動(dòng)機(jī)一一油泵機(jī)組提供動(dòng)力的液壓裝置。動(dòng)力機(jī)組一般與閥體分離。氣液聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)是以管道天然氣為動(dòng)力的液壓系統(tǒng)。它不需外來(lái)的動(dòng)力，可以在管道上任何地方使用，是最方便的閥門(mén)驅(qū)動(dòng)方式。（二）閥門(mén)的緊急關(guān)閉系統(tǒng)輸氣管道干線切斷閥的緊急關(guān)閉系統(tǒng)有兩種。1、由線路上的事故感測(cè)系統(tǒng)把信號(hào)送到中心調(diào)度室，再由中心調(diào)度室遙控閥門(mén)關(guān)閉。2、由附帶在閥門(mén)上的事故感測(cè)系統(tǒng)就地控制閥門(mén)關(guān)閉。一般說(shuō)緊急切斷系統(tǒng)主要指第二種方式。（三）站場(chǎng)閥門(mén)的選用輸氣站場(chǎng)使用的閥門(mén)除上面介紹的平板閥和球閥外，楔式閘閥是過(guò)去用的最多的閥門(mén)。由于這樣結(jié)構(gòu)形式的密封面易被氣體中的機(jī)械雜質(zhì)擦傷，且易使雜物積存在腔體的凹槽內(nèi)導(dǎo)致關(guān)閉不嚴(yán)，為了克服以上缺點(diǎn)，近來(lái)生產(chǎn)廠用一種差壓油密封楔式彈性閘閥，在密封面和閥桿盤(pán)根處加注密封油脂，改善了密封性能并可減少開(kāi)關(guān)的阻力。站場(chǎng)閥門(mén)的驅(qū)動(dòng)方式，以電動(dòng)為主，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，目前全自動(dòng)場(chǎng)站均為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。四、氣體調(diào)壓設(shè)備（一）調(diào)壓器的用途、類(lèi)型調(diào)壓器主要用于天然氣輸配氣系統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)，使輸出壓力穩(wěn)定。它的特點(diǎn)是不需要外來(lái)能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身所具有的壓能（壓力差）自動(dòng)調(diào)節(jié)，達(dá)到壓力恒定之目的。調(diào)壓器的類(lèi)型很多，一般用于天然氣工程的可分為中低壓調(diào)壓器和高中壓調(diào)壓器。中低壓調(diào)壓器，這種調(diào)壓器進(jìn)、出口壓力較低，主要用于輸配系統(tǒng)的配氣站向用戶供氣，也可供工業(yè)用戶的天然氣壓力控制。高中壓調(diào)壓器，這種調(diào)壓器進(jìn)、出口壓力較高，適用于輸氣干線的分輸站，儲(chǔ)配站的一級(jí)調(diào)壓或向二級(jí)站和工廠供氣，控制輸出壓力的場(chǎng)合。（二）安全閥安全閥是管道避免超壓，保證人身安全的關(guān)鍵設(shè)備，目前國(guó)內(nèi)的安全閥主要有以下幾種類(lèi)型。1、彈簧式安全閥 按其閥盤(pán)升啟高度的不同可分為全啟式和微啟式兩種。若以h表示閥盤(pán)開(kāi)啟高度，do表示閥通道截面直徑，則全啟式三1/4do微啟式1/4do<h>1/4do微啟式安全閥泄放量小，全啟式泄放量大，回座性能好，在輸送站應(yīng)選用全啟式安全閥。彈簧全啟式安全閥在閥瓣式閥座處設(shè)有調(diào)節(jié)圈，供作調(diào)整開(kāi)啟高度或流量用。2、先導(dǎo)式安全泄壓閥這是一種新型安全閥，與傳統(tǒng)的彈簧安全閥相比具有很多優(yōu)越性，其關(guān)鍵是改彈簧直接感測(cè)壓力傳感器（即先導(dǎo)閥）感測(cè)壓力，提高了閥的靈敏度和精度，主閥采用籠式套筒閥芯和軟密封結(jié)構(gòu)，確保閥芯起跳后正確復(fù)位和關(guān)閉嚴(yán)密，且可不必拆卸，直接在工藝裝置或管道上進(jìn)行定壓調(diào)校，減輕維護(hù)、檢測(cè)的工作量。它的工作原理是，當(dāng)進(jìn)口壓力處于設(shè)定壓力之下，則導(dǎo)閥和主閥均處于無(wú)泄漏的關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)口壓力上升，高于設(shè)定起跳壓力，導(dǎo)閥閥口開(kāi)啟，促使主閥閥芯打開(kāi)，超壓介質(zhì)迅速排放。當(dāng)進(jìn)口壓力降回到設(shè)定壓力，導(dǎo)閥閥口關(guān)閉，主閥也隨之嚴(yán)密關(guān)閉。第三節(jié)天然氣管道的附屬設(shè)備為了保證管網(wǎng)的安全運(yùn)行，并考慮到檢修，接線的需要，在管道的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)放置必要的附屬設(shè)備，這些設(shè)備包括閥門(mén)、補(bǔ)償器、排水器、放空管等。一、閥門(mén)閥門(mén)是用于啟閉管道通路或調(diào)節(jié)管道介質(zhì)流量的設(shè)備。因此要求閥體的機(jī)械強(qiáng)度高，轉(zhuǎn)動(dòng)部件靈活，密封部件嚴(yán)密耐用，對(duì)輸送介質(zhì)的抗腐蝕性強(qiáng)，同時(shí)零部件的通用性好。燃?xì)忾y門(mén)必須進(jìn)行定期檢查和維修，以便掌握其腐蝕、堵塞、潤(rùn)滑、氣密性等情況及部件的損壞程度，避免不應(yīng)有的事故發(fā)生。然而，閥門(mén)的設(shè)置達(dá)到足以維持系統(tǒng)正常運(yùn)行即可，盡量減少其設(shè)置數(shù)，以減少漏氣點(diǎn)和額外的投資。（一）閘閥通過(guò)閘閥的流體是沿直線通過(guò)閥門(mén)的，所以阻力損失小，閘板升降所引起的振動(dòng)也很小，但當(dāng)天然氣中存在雜質(zhì)或異物積存閥座時(shí)，關(guān)閉會(huì)受到阻礙，使閥門(mén)不能完全關(guān)閉。閘閥有單閘板閥與雙閘板閘閥之分，由于閘板形狀不同，又有平行閘板與楔形閘板之分，此外還有閥桿隨閘板升降和不升降的兩種，分別稱(chēng)為明桿閥門(mén)和暗桿閥門(mén)。明桿閥門(mén)可以從閥桿的高度判斷閥門(mén)的啟閉狀態(tài)，多用于站房?jī)?nèi)。（二）旋塞旋塞是一種動(dòng)作靈活的閥門(mén)，閥桿轉(zhuǎn)90°即可達(dá)到啟閉的要求，雜質(zhì)沉積造成的影響比閘閥小，所以廣泛使用于燃?xì)夤艿郎?。常用的旋塞有兩種，一種是利用閥芯尾部螺母的作用，使閥芯與閥體緊密接觸，不致漏氣，這種旋塞只允許用于低壓管道上，稱(chēng)無(wú)填料旋塞，另一種稱(chēng)為有填料旋塞，利用填料以堵塞閥體與閥芯之間的間隙而避免漏氣，這種旋塞體積較大，但較安全可靠。（三）截止閥截止閥依靠閥瓣的升降以達(dá)到開(kāi)閉和節(jié)流的目的，這類(lèi)閥門(mén)使用方便，安全可靠，但阻力較大。（四）球閥球閥體積小，完全開(kāi)啟時(shí)的流通斷面與管徑相等，這種閥門(mén)動(dòng)作靈活，阻力損失小。（五）蝶閥蝶閥是關(guān)閉件一一閥瓣繞閥體內(nèi)固定軸旋轉(zhuǎn)的閥門(mén)，一般作管道及設(shè)備的開(kāi)啟和關(guān)閉用，有的也可以作節(jié)流用。由于結(jié)構(gòu)上的原因，閘閥、蝶閥只允許安裝在水平管道上，而其他幾類(lèi)閥門(mén)則不受這一限制，但如果有驅(qū)動(dòng)裝置的截止閥或球閥，則也必須安裝在水平管段上。二、補(bǔ)償器補(bǔ)償器作為消除管段脹縮對(duì)管道所產(chǎn)生的應(yīng)力的設(shè)備，常用于架空管道或要進(jìn)行蒸汽吹掃的管道上，此外補(bǔ)償器安裝在閥門(mén)的下側(cè)（按氣流方向）利用其伸縮性，方便閥門(mén)的拆卸和檢修，在埋地天然氣管道上，多用鋼制波形補(bǔ)償器，其補(bǔ)償量約為10mm。為防止其中存水，由套管的注入孔灌入石油瀝青，安裝時(shí)注入孔應(yīng)在下方，補(bǔ)償器的安裝長(zhǎng)度，應(yīng)是螺桿不受力時(shí)的補(bǔ)償器的實(shí)際長(zhǎng)度，否則不但不能發(fā)揮其補(bǔ)償作用，反使管道和管件受到不應(yīng)有的應(yīng)力。另外，還有一種橡膠一一卡普隆補(bǔ)償器，它是帶法蘭的螺旋皺紋軟管，軟管是用長(zhǎng)普隆布作夾層的膠管，外層用粗卡普隆繩加強(qiáng)。其補(bǔ)償能力在拉伸時(shí)為150mm，壓縮時(shí)為100mm。這種補(bǔ)償器的優(yōu)點(diǎn)是縱橫方向都可變形，多用于通過(guò)山區(qū)、坑道和多地震區(qū)的中、低壓天然氣管道上。三、排水器為排除燃?xì)夤艿乐械睦淠褪桶樯鷼夤艿乐械妮p質(zhì)油，管道敷設(shè)時(shí)應(yīng)有一定坡度，以便在低處設(shè)排水器，將匯集的水或油排出。排水器的間距視水量或油量多少而定。四、放空管這是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)排放管道內(nèi)部的空氣或天然氣的裝置。在管道投入運(yùn)行時(shí)利用放空管排出管道內(nèi)的空氣。在管道檢修時(shí)，可利用放空管排放管道內(nèi)的天然氣，防止在管道中形成爆炸性的混合氣體。五、閥門(mén)井為了保證管網(wǎng)的安全操作方便，地下天然氣管道上的閥門(mén)一般都設(shè)置在閥門(mén)井中，閥門(mén)井要堅(jiān)固耐用，有良好的防水性能，并保證檢修時(shí)有必要的空間，考慮到人員的安全，井筒不易過(guò)深。對(duì)于直埋設(shè)置的專(zhuān)用閥門(mén)，不設(shè)閥門(mén)井。第四章天然氣管道防腐第一節(jié)輸氣管道的腐蝕及防護(hù)管道腐蝕一直是人們關(guān)心的課題，因?yàn)椋g縮短了管道的使用壽命，降低了管道的輸送能力，引起了生產(chǎn)費(fèi)用的增加和意外事故的發(fā)生，據(jù)美國(guó)輸氣安全局的統(tǒng)計(jì)，45%的管道損壞都是管道外腐蝕引起的，人為錯(cuò)誤造成的損失則是次要的，在美國(guó)，輸氣管道干線和集氣管線的泄漏事故中，74%是由腐蝕造成的。長(zhǎng)距離地下輸送天然氣管道的腐蝕，較之一般地下金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕更具危害性。因?yàn)?，長(zhǎng)距離管線長(zhǎng)達(dá)數(shù)百乃至上千公里，翻山越嶺，穿河跨谷，敷設(shè)在變化十分復(fù)雜的環(huán)境中，遭受到腐蝕介質(zhì)的浸襲，故可能發(fā)生腐蝕的范圍很大，涉及的點(diǎn)、線、面廣，事故突發(fā)率高，難以預(yù)測(cè)，一旦發(fā)生腐蝕穿孔事故其直接、間接損失都是很大的。長(zhǎng)輸管線大都在野外，置于地下1?2m深處，不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏損。地下管道的維修需要進(jìn)行大量的土方工程，比建新管線還要廢工，尤其是在偏遠(yuǎn)山區(qū)或冬季道路積雪和春季化凍翻漿時(shí)，工程車(chē)輛不易進(jìn)入線路附近，搶修管道的體力勞動(dòng)很繁重，事故現(xiàn)場(chǎng)尚需嚴(yán)格的防火安全措施，給管道維修造成困難。長(zhǎng)期、安全、平穩(wěn)的運(yùn)行是長(zhǎng)輸管道首要的任務(wù)，而腐蝕環(huán)境的危害則是影響長(zhǎng)輸管道工作可靠性的重要因素。所以如何防止埋地管道的腐蝕損壞，長(zhǎng)期以來(lái)就是管道工程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。一、腐蝕的類(lèi)型輸氣管道由于所處環(huán)境和輸送介質(zhì)不同，引起的腐蝕狀況也不同，其腐蝕的類(lèi)型如下。部位管道腐蝕 形態(tài) 機(jī)理內(nèi)壁腐蝕部位管道腐蝕 形態(tài) 機(jī)理內(nèi)壁腐蝕外壁腐蝕全面腐蝕局部腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕內(nèi)壁腐蝕是介質(zhì)中的水在管道內(nèi)壁生成一層親水膜并形成原電池所發(fā)生的電化學(xué)腐蝕，或者是其他有害介質(zhì)直接與金屬作用引起的化學(xué)腐蝕。天然氣管道內(nèi)壁一般同時(shí)存在上述兩種腐蝕過(guò)程。特別是在管道彎頭，低洼積水處，氣液交接面，電化學(xué)腐蝕異常強(qiáng)裂，管壁大面積腐蝕減薄或形成一系列腐蝕深坑及槽溝，這些就是管線易于起爆和穿孔的地點(diǎn)。外壁腐蝕的情況比較復(fù)雜，須從管道所處的環(huán)境分析。架空管道易受大氣腐蝕，土壤或水中的管道則易受土壤腐蝕、細(xì)菌腐蝕和雜散電流腐蝕。（一）大氣腐蝕暴露在大氣中的金屬表面，由于水和氧的作用，所產(chǎn)生的破壞稱(chēng)大氣腐蝕，其原因是大氣中含有水蒸氣，它會(huì)在金屬表面冷凝而形成水膜，這種水膜溶解了大氣中的氧及CO2等其他雜質(zhì)，使金屬表面發(fā)生電化學(xué)腐蝕。在大氣中的腐蝕的金屬并非浸沒(méi)在大量的電解液中，所以腐蝕過(guò)程與金屬完全浸沒(méi)在電解液中的有差別，其特點(diǎn)是金屬表面的液層很薄，阻力很小，空氣中的氧可以不斷的供給，所以陰極過(guò)程主要是氧的光極化作用，同時(shí)，由于金屬表面的液層薄，金屬變成離子的陽(yáng)極過(guò)程進(jìn)行的非常緩慢，離子濃度增加，氧容易通過(guò)水膜而使陽(yáng)極發(fā)生鈍化，結(jié)果陽(yáng)極過(guò)程受到一定限制，成為腐蝕過(guò)程的主要控制步驟。當(dāng)金屬表面液層較厚，氧的進(jìn)入受到阻礙，這時(shí)腐蝕主要由陰極過(guò)程控制。大氣中金屬的腐蝕行為和耐腐蝕性受大氣條件，金屬成分，表面形狀，朝向，水滴的流動(dòng)情況，工作條件等因素的影響有很大的不同。影響大氣腐蝕的自然因素除污染物外，主要是氣候條件，在沒(méi)有濕氣的情況下，很多污染物幾乎沒(méi)有腐蝕效應(yīng)，但相對(duì)濕度超過(guò)80%，腐蝕速度會(huì)迅速上升。在敷設(shè)在地溝或潮濕環(huán)境中的架空管線表面極易腐蝕。（二）土壤腐蝕土壤腐蝕是指地下金屬構(gòu)筑物在土壤介質(zhì)作用下引起的破壞，基本上屬于電化學(xué)腐蝕。因?yàn)橥寥朗嵌嘞辔镔|(zhì)組成的復(fù)雜混合物。顆粒間充滿空氣、水和各種鹽類(lèi)，使土壤具電解質(zhì)的特征。因此，地下管道裸露的金屬在土壤中構(gòu)成了腐蝕電池，土壤腐蝕電池大致可分為微腐蝕電池和宏腐蝕電池兩類(lèi)。（三）細(xì)菌腐蝕（微生物腐蝕）細(xì)菌在特定的條件下參與金屬的腐蝕過(guò)程，不同種類(lèi)細(xì)菌在腐蝕行為和條件也不相同。除了由于細(xì)菌的存在改善了光極化條件，從而加快金屬腐蝕速度外，還有一些細(xì)菌是依靠管道的防腐涂層一一石油瀝青作為養(yǎng)料，將石油瀝青吃掉，造成防腐層破壞使金屬腐蝕，另外還有一些細(xì)菌將土壤中的某些有機(jī)物轉(zhuǎn)化為鹽類(lèi)和酸類(lèi)，對(duì)金屬作用而引起腐蝕。（四）雜散電流腐蝕散流于大地中的電流對(duì)管道所產(chǎn)生的腐蝕叫雜散電流腐蝕，又名干擾腐蝕，對(duì)于絕緣不良的管道，這樣的電流可能在絕緣層被破壞的某一個(gè)點(diǎn)流入管道，在管道上流動(dòng)，在下一個(gè)防腐絕緣被破壞的點(diǎn)流出，從而引起腐蝕，它所引起的腐蝕比一般土壤腐蝕激烈的多。二、管道防腐蝕方法管道防腐蝕方法和所有的防腐蝕材料分類(lèi)。（一）外壁防腐蝕1、選用耐腐蝕材料，如不銹鋼，塑料等2、金屬的防腐蝕層，如鍍鋅、噴鋁等。3、涂層油漆類(lèi)，如油脂漆、醇酸樹(shù)指漆、酚醛樹(shù)脂漆、過(guò)氯乙烯漆、硝基漆等。有機(jī)化合物材料，如瀝青、塑料、樹(shù)脂等。無(wú)機(jī)化合物材料，如玻璃、法瑯、水泥等。4、電潔保護(hù)陰極保護(hù)：外加電流，犧牲陽(yáng)極電蝕防止法：排流保護(hù)5、工藝設(shè)計(jì)防腐蝕（二）內(nèi)壁防腐蝕1、選用耐腐蝕材料制管，如不銹鋼、塑料襯里等。2、涂層，如塑料、樹(shù)脂等。3、在輸送天然氣中添加緩蝕劑。三、管道外壁防腐（一）常用的外壁防腐方法1、石油瀝青防腐石油瀝青用作管道防腐材料已有很久的歷史。80年代之前，國(guó)內(nèi)的大部分石油管道，化工管道均采用石油瀝青纏繞玻璃絲布作材料，這種防腐材料在我國(guó)應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)，經(jīng)驗(yàn)豐富，技術(shù)成熟，但同其它防腐材料比較就很落后。其缺點(diǎn)是吸水率大，耐老化差，不耐細(xì)菌腐蝕，逐漸被長(zhǎng)輸管道工程所淘汰。2、煤焦油瓷漆防腐煤焦油瓷漆國(guó)內(nèi)俗稱(chēng)“煤瀝青”。具有吸水率低，電絕緣性能好，抗細(xì)菌腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)外多年來(lái)常用管道防腐材料，但它的主要缺點(diǎn)是熱敷過(guò)程毒性較大，操作時(shí)應(yīng)注意采取防護(hù)措施。3、環(huán)氧煤瀝青防腐由環(huán)氧樹(shù)脂、煤瀝青，固化劑及防銹顏料等成分組成的。環(huán)氧煤瀝青防腐涂料有強(qiáng)度高，絕緣好，耐水，耐腐蝕介質(zhì)，抗菌等性能，適用于水下管道及金屬構(gòu)筑物防腐。同時(shí)還具有施工簡(jiǎn)單，操作安全，施工機(jī)具少等優(yōu)點(diǎn)。但因其屬于薄型涂料，總厚度小于1mm。而且對(duì)鋼管表面處理，環(huán)境溫度、濕度等條件要求很?chē)?yán)，施工中應(yīng)特別注意。4、塑料膠粘帶防腐在制成的塑料帶基材上（一般為聚乙烯或聚氯乙烯，厚0.3mm左右）涂上壓敏型粘合劑（厚0.1mm）即成壓敏型膠粘帶。聚乙烯膠粘帶具有較好的防腐絕緣性能，施工方便，無(wú)污染，價(jià)格低，防腐質(zhì)量好，國(guó)外海底管道外防腐使用效果極佳，但國(guó)內(nèi)目前產(chǎn)品質(zhì)量尚存在缺陷。5、聚乙烯包覆層待涂的管材通過(guò)專(zhuān)用機(jī)具，將聚乙烯塑料熱合在管道表面，形成緊密粘接在管壁上的連續(xù)的硬質(zhì)塑料外殼，俗稱(chēng)“夾克”。其應(yīng)用性能，機(jī)械強(qiáng)度，原材料費(fèi)用，適用溫度等指標(biāo)都很好，是目前性能最優(yōu)良的防腐材料之一。6、環(huán)氧粉末涂層環(huán)氧粉末涂層是將嚴(yán)格清理過(guò)的管道預(yù)熱到一定溫度，再把環(huán)氧粉末噴在管子上，利用管壁溫度將粉末融化，冷卻后形成均勻、連續(xù)、堅(jiān)固的防腐薄膜。熱固性環(huán)氧粉末涂層由于它的優(yōu)異性能，特別適用于嚴(yán)酷苛刻環(huán)境，如高鹽、高堿的土壤、海洋、沙漠地帶。（二）外壁防腐經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)所有的防腐材料不存在什么最佳涂層問(wèn)題，應(yīng)選擇適合于當(dāng)?shù)厍闆r的涂層，埋地管道的防腐，一是要實(shí)用一一確保管道防腐絕緣，延長(zhǎng)使用壽命；二是其經(jīng)濟(jì)性，綜合比較合理性。

外防腐層經(jīng)濟(jì)性比較類(lèi)別條#\石油瀝青煤焦油瓷漆環(huán)氧煤瀝青聚乙烯膠帶聚乙烯夾克環(huán)氧粉末以石油瀝青為單位準(zhǔn)價(jià)格比較低較高較高較低高高使用壽命（年）30>50>30>30>30>30防腐性能好好優(yōu)良優(yōu)良優(yōu)良優(yōu)良補(bǔ)傷費(fèi)用防腐層價(jià)高出7%較低幾乎沒(méi)有幾乎沒(méi)有少少回填費(fèi)用比PE多比環(huán)氧粉末少同左比石油瀝青和環(huán)氧粉末低同左同左高陰極保護(hù)費(fèi)用高低低低低比石油瀝青低比PE高陰極保護(hù)對(duì)外部埋地裝置的干擾程度較大小小小小小敷管速度慢不便于機(jī)械化施工同左較快快便于機(jī)械施工較快較快防腐材料的運(yùn)輸費(fèi)用均高出膠帶的5?10倍同左較小較小較小較小第二節(jié)管道陰極保護(hù)一、基本原理金屬在電解質(zhì)溶液中，由于表面存在電化學(xué)不均勻性，會(huì)形成無(wú)數(shù)的腐蝕原電池。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，可以把它們看成是一個(gè)雙電極原電池系統(tǒng)，當(dāng)原電池的陽(yáng)極區(qū)發(fā)生腐蝕，不斷輸出電子，同時(shí)金屬離子溶入電解液中。陰極區(qū)發(fā)生陰極反應(yīng)視電解液和環(huán)境的不同，在陰極表面上析出氫氣或接受正電子的沉積，但金屬本身并不會(huì)發(fā)生腐蝕。因此，如果我們給金屬加上陰極電流，使金屬表面全部處于陰極狀態(tài)，就可抑制表面上陽(yáng)極區(qū)金屬電子的釋放，從根本上防止金屬的腐蝕。用金屬導(dǎo)線將管道接在直流電源的負(fù)極，將輔助陽(yáng)極接到電源的正極，管道實(shí)施陰極保護(hù)時(shí)，有外加電子流入管道表面，當(dāng)外加的電子來(lái)不及與電解質(zhì)溶液中的某些物質(zhì)起作用時(shí)，就會(huì)在金屬表面集聚起來(lái)，導(dǎo)致陰極表面金屬電極電位向負(fù)方向移動(dòng)，即產(chǎn)生陰極極化，這時(shí)，微陽(yáng)極區(qū)金屬釋放電子的能力就受到阻礙。施加的電流愈大，電子聚集就愈多，金屬表面的電極電位就愈負(fù)，微陰極區(qū)釋放電子的能力就愈弱。換句話說(shuō)，就是腐蝕電池兩極間的電位差變小，陽(yáng)極電流愈來(lái)愈小，當(dāng)金屬表面陰極極化到一定值時(shí)，陰陽(yáng)極達(dá)到等電位，腐蝕原電池的作用被迫停止，這就達(dá)到了我們防腐蝕的目的。二、陰極保護(hù)方法1、外加電流陰極保護(hù)利用外部直流電源取得陰極化電流來(lái)防止金屬遭受腐蝕的方法稱(chēng)為外加電流陰極保護(hù)。此時(shí)，被保護(hù)的金屬接在直流電源的負(fù)極上，而在電源的正極則接輔助陽(yáng)極。此方法為目前國(guó)內(nèi)長(zhǎng)輸管道陰極保護(hù)的主要方法。2、犧牲陽(yáng)極法采用比保護(hù)金屬電位更負(fù)的金屬材料和被保護(hù)金屬連接，以防止金屬腐蝕這種方法叫犧牲陽(yáng)極保護(hù)法。與被保護(hù)金屬連接的金屬材料，由于它更具有更負(fù)的電極電位，在輸出電流過(guò)程中，不斷溶解而遭受腐蝕，故稱(chēng)為犧牲陽(yáng)極。作為犧牲陽(yáng)極的材料大多是鎂、鋁、鋅及其合金，其成分配比直接影響犧牲陽(yáng)極電流的輸出，關(guān)系到陰極保護(hù)效果的好壞。因此嚴(yán)格按照金屬配比熔煉，犧牲陽(yáng)極，是保證它的質(zhì)量的首要問(wèn)題。三、陰極保護(hù)站一座陰極保護(hù)站由電源設(shè)備和站外設(shè)施兩部分組成，電源設(shè)備是保護(hù)站的“心臟”它由提供保護(hù)的直流電源設(shè)備及其附屬設(shè)備（如交直流配電系統(tǒng)等）構(gòu)成。站外設(shè)施包括通電點(diǎn)裝置，陽(yáng)極地床、架空陽(yáng)極線桿（或埋地電纜）檢測(cè)裝置，均壓線，絕緣法蘭和其他保證管道對(duì)地絕緣的設(shè)施。四、直流雜散電流腐蝕及防護(hù)直流電氣化鐵道，有軌電車(chē)軌道，電解設(shè)備接地極，直流焊機(jī)接地極，陰極保護(hù)中的陽(yáng)極地床，陰極管道，高壓直流輸電系統(tǒng)中的接地床，都是大地中直流雜散電流的來(lái)源。大地中存在的直流雜散電流，造成的電位差可達(dá)十幾至幾十伏，對(duì)鄰近的埋地管道具有干擾范圍廣，腐蝕速度快的特點(diǎn)，是管道防腐中需要注意解決的課題。直流雜散電流對(duì)埋地金屬管道的腐蝕具有電解腐蝕的特點(diǎn)，因而腐蝕速度快，管道孔蝕速度可達(dá)2?10mm/a，在多個(gè)干擾源共存的情況下，管道上陰、陽(yáng)極區(qū)變化大，因此防護(hù)難度大，所以，管道施工時(shí)的防腐質(zhì)量尢為重要，必要時(shí)可作接地處理，將管道上的感應(yīng)電流排泄到大地中去。第五章管道的耐壓試驗(yàn)與清掃天然氣管道安裝完后，均應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度與嚴(yán)密性試驗(yàn)，在試驗(yàn)前還應(yīng)進(jìn)行吹掃，吹掃和試驗(yàn)均應(yīng)采用壓縮空氣。第一節(jié) 管道分段耐壓試驗(yàn)一、分段吹掃天然氣管道施工過(guò)程中，要求將每一根管內(nèi)的泥土，垃圾清除干凈，安裝時(shí)避免泥土進(jìn)入管內(nèi)，下班前將管段兩端臨時(shí)封堵等。這些都是為了保證管道內(nèi)盡可能減少泥土與雜物，防止燃?xì)夤艿肋\(yùn)行后堵塞管道。但在實(shí)踐中完全使管內(nèi)清凈是做不到的，因此必須進(jìn)行分段吹掃。一般要求用起點(diǎn)壓力為0.1mpa的壓縮空氣進(jìn)行吹掃，吹掃時(shí)逐漸提高風(fēng)速，穩(wěn)定風(fēng)速不得小于20m/秒。用白布置于排出口檢查，當(dāng)吹出氣流無(wú)鐵銹及臟物為合格。管道吹掃后應(yīng)對(duì)閥門(mén)，波紋伸縮節(jié)等進(jìn)行清洗檢查。二、分段試壓天然氣管道的強(qiáng)度試驗(yàn)壓力應(yīng)為設(shè)計(jì)壓力的1.5倍，但鋼管不得低于0.3mpa，鐵管不得低于0.05mpa?？諝鈮嚎s機(jī)，當(dāng)管徑在DN150mm以下時(shí)，選用0.6m3/min（分鐘）空壓機(jī)，管徑在DN150~600mm時(shí)選用6m3/min空壓機(jī)，管徑在DN700以上時(shí)，選用9m3/mim以上空壓機(jī)，長(zhǎng)輸管道應(yīng)適當(dāng)選大功率壓縮機(jī)。試壓前應(yīng)準(zhǔn)備試壓用的小毛刷、肥皂液、小桶或塑料瓶、記號(hào)筆等檢漏工具，試壓檢漏一般應(yīng)安排在白天進(jìn)行。充氣試壓時(shí)，壓力上升速度應(yīng)緩慢上升，每60min不得超過(guò)1mpa，當(dāng)試驗(yàn)壓力大于3mpa時(shí)，分3次升壓，按30%、60%分別停止升壓，并穩(wěn)壓30min，對(duì)管線進(jìn)行觀察，若未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，可繼續(xù)升壓。當(dāng)達(dá)到試驗(yàn)壓力后，穩(wěn)壓1h（小時(shí)），然后進(jìn)行檢查，每一焊口刷2?3次肥皂液，發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)及時(shí)劃出漏點(diǎn)的位置，待全部接口檢查完畢后，將管道中的壓縮空氣排掉，方可進(jìn)行補(bǔ)修。補(bǔ)修完后，再按同樣方法進(jìn)行試驗(yàn)，直到無(wú)漏點(diǎn)為止。試驗(yàn)用的壓力表應(yīng)在校驗(yàn)期內(nèi)，量程不得大于試驗(yàn)壓力的2倍，精度不得低于0.4級(jí)，壓力表不得少于2塊，表盤(pán)直徑不應(yīng)小于150mm，最小刻度不應(yīng)大于0.02mpa。三、嚴(yán)密性試驗(yàn)嚴(yán)密性試驗(yàn)在強(qiáng)度試驗(yàn)合格后進(jìn)行，試驗(yàn)壓力的設(shè)計(jì)壓力的1.15倍。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)準(zhǔn)備經(jīng)校驗(yàn)合格的溫度計(jì)，氣壓計(jì)與u型壓力計(jì)，兩套，分別安裝在管道的兩端，溫度計(jì)應(yīng)安裝在無(wú)陽(yáng)光照射的地方，盡量做到能測(cè)出管道內(nèi)空氣的實(shí)際溫度。穩(wěn)壓時(shí)間宜為24小時(shí)，每小時(shí)記錄一次，溫度、壓力變化數(shù)值。夜間照明燈具應(yīng)與溫度計(jì)保持一定距離，以免影響溫度參數(shù)。記錄的數(shù)據(jù)經(jīng)公式計(jì)算后，壓力降小于允許壓力降時(shí)即為合格。如大于允許數(shù)值則需進(jìn)行檢漏，重新試驗(yàn)，直到合格為止。第二節(jié)管道內(nèi)壁清掃天然氣管道在施工完成后，盡管進(jìn)行分段吹掃，但在投用前，為保證系統(tǒng)的安全可靠，還是要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行清掃。清管的目的是為保護(hù)管道，使他免遭有害成分的腐蝕，延長(zhǎng)使用壽命，改善管道內(nèi)部的光潔度，減少摩擦阻力，提高管道輸送效率，保證燃?xì)獾募兌纫?、通球掃線（一）、清管的幾項(xiàng)工藝參數(shù)1、清管器運(yùn)行速度：密封良好，沒(méi)有泄流孔的清管器和清管球的平均運(yùn)行速度，可認(rèn)為與氣流速度是一致的。2、清管壓力：即推動(dòng)清管器和被清物體在管道中運(yùn)動(dòng)所需的壓力，可認(rèn)為是清管器的磨擦阻力被推動(dòng)的液位高度和沿程磨擦阻力的總和。3、清管排液量、排氣量：需要時(shí)則按公式計(jì)算，通常不計(jì)算。（二）、準(zhǔn)備工作1、查閱設(shè)計(jì)圖紙與施工資料，勘測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，檢查工程完成情況，由工程總承包單位負(fù)責(zé)組織。①了解地形、地貌，以確定如何分段，確定收發(fā)球點(diǎn)，分析清管器可能受阻地點(diǎn)。②檢查工程完成情況及質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的分工，限期解決。③查閱施工資料，如分段強(qiáng)度與氣密性試驗(yàn)報(bào)告。④了解三通、彎頭、波形伸縮節(jié)的位置。⑤了解施工期間，燃?xì)夤艿纼?nèi)是否進(jìn)水及集水的部位等。2、以上工作完成后，編制通球掃線施工組織設(shè)計(jì)與通球掃線平面圖。根據(jù)工程特點(diǎn)，制定施工方案，安全技術(shù)措施等。（三）、清掃工作在用清管球清掃管道前，首先將發(fā)球裝置和收球裝置的連接短管分別與被清掃管線的始、末端焊接起來(lái)，再連接好發(fā)球裝置的進(jìn)氣管與排氣管。沿管線的球閥全開(kāi)，放空管的閥門(mén)全部關(guān)閉。清管球必須注滿水，排凈空氣，打壓至規(guī)定過(guò)盈量，注水的嚴(yán)密性應(yīng)十分可靠。卸開(kāi)發(fā)球裝置的盲板，將準(zhǔn)備好的清管球放入發(fā)球筒內(nèi)，依靠清管球的自重和發(fā)球筒的傾斜作用，清管球會(huì)自動(dòng)滾入被清掃管道的始端卡緊，處于待發(fā)射狀態(tài)。裝好發(fā)球筒的盲板，從與空氣壓縮機(jī)相連接的進(jìn)氣管向發(fā)球筒輸入壓縮空氣。由于清管球在管道中處于卡緊密封狀態(tài)，于是球的前后產(chǎn)生了壓力差。當(dāng)壓力差達(dá)到一定程度時(shí)，（即能推動(dòng)清管球和被清物體在管道中運(yùn)動(dòng)所需的壓力時(shí)），清管球被壓縮空氣推動(dòng)前進(jìn)。清管球在管道中的前進(jìn)狀態(tài)是滑動(dòng)，有時(shí)是滾動(dòng)。在清管球前進(jìn)過(guò)程中，將管線中的各種雜物也推動(dòng)前進(jìn)了。同時(shí)，也將清管球前方的空氣擠壓，由收球裝置的排出口排出。由于空氣流速的作用，同時(shí)排出鐵銹，泥土和雜物，以及管道中的積水等。第一次通球掃線完成，再重復(fù)一次發(fā)球，即可將管線清掃干凈。第六章天然氣工程新建管道混合氣體置換新建天然氣管道投入使用，要將天然氣輸入管道內(nèi)，并將管道內(nèi)的空氣排出去。天然氣管道內(nèi)將形成混合氣體，所以對(duì)新建管道內(nèi)混合氣體的置換必須在嚴(yán)密的安全技術(shù)措施保證的前提下方可進(jìn)行。一、置換方法1、間接置換是用惰性氣體（常使用氮?dú)猓┫葘⒐芫€中的空氣置換，然后在輸入天然氣置換。此法的優(yōu)點(diǎn)是安全可靠。缺點(diǎn)是費(fèi)用高昂，順序繁多，長(zhǎng)輸管線所用氣量大無(wú)法解決。因此一般燃?xì)夤芫W(wǎng)不采用這種方法。2、直接置換法是用天然氣輸入新建管道