Ｔｒａｎｓ哪Ｉ 城镇高压、次高压燃气管道工程建设探讨 宝鸡市同昌燃气工程设计有限责任公司 孟涛 摘要：文章从输配工艺、线路选择、管材选用、防腐、焊接、验收等方面对建设城镇高压、次高压燃气管道 提出了一些的建议。 主题词：城镇高压 次高压 燃气管道 建设 近年来，我国天然气事业发展飞速，以中压一 低压为主的城市燃气输配方式已不能满足需求，必 须提高城镇燃气输配系统的压力机制。因此，各大 ２．３储气量 利用高压、次高压供气管道末端储气可根据公 式（１）计算： 城市纷纷在其周边建设高压、次高压燃气管线，满 足城市日益增长的燃气需求。 １ 建设高压、次高压燃气管线的必要性 一等ｃ等一 式中： 一末端储气量，ｍ３； 管道的容积，ｍ ； ２７３．１５，Ｋ； ｒ ㈣ 在城市周边建设高压、次高压管线可以充分利 用长输管线来的压力能，减少输气管道压损，提高 尸ｂ一１０ｌ３２５ Ｐａ； 卜管道内气体平均温度，Ｋ； 一管道输送效率，降低能量消耗，同时可兼做储气和 调峰作用，减少城市市政工程用地，降低投资，达 到有效利用资源，因此，建设高压、次高压燃气管 道为城市发展提供可靠能源保障，是很有必要的。 ２输配系统 ２．１压力机制 最高平均压力，即储气结束时管道内 的平均压力（绝压），Ｐａ； ＰｍＺ～最低平均压力，即储气开始时管道内 的平均压力ｆ绝压，Ｐａ； ｚ１一对应尸ｍ１的压缩因子； Ｚ２一对应 ２．４水力计算 的压缩因子。 根据《城镇燃气设计规范》（ＧＢ ５００２８－－２００６） 压力分级：高压Ａ为２．５ ＭＰａ＜Ｐ￣＜４．０ ＭＰａ，高压 Ｂ为１．６ ＭＰａ＜Ｐ￣＜２．５ ＭＰａ；次高压Ａ为０．８ ＭＰａ ＜Ｐ≤１．６ ＭＰａ，次高压Ｂ为０．４ ＭＰａ＜Ｐ￣＜０．８ ＭＰａ。 高压、次高压燃气管道的水力计算可根据《城 镇燃气设计规范》（ＧＢ ５００２８－－２００６）中６．２．６．１式计 算。 ３线路选择 ２．２输配流程 输配流程见图１。 长输管线卜 门站、调压站ｒ—．１高压、次高压 用户ｌ＋一ｌ中低压调压站ｌ＋—１中压管线｝＋＿一ｌ区域调压站 城镇燃气高压、次高压线路的选择直接影响着 工程的投资，因此，线路走向必须进行多方案调查、 分析、必选，择优而定。 高压输气管线应按以下原则进行选线： （１）遵守国家 ＝口地万政尉夫十城币建设的万针、 图１输配流程 上海煤气２０１２年第２期（（７ ｍＩｓｓｌｏｎ 法规和区域规划的要求； （２）符合城市总体规划要求，统筹考虑，近期、 远期结合； （３）选择有利地形，少占农田，并尽量避开施工 难段和不良地质的地段，避开或减少通过城区人口 和建构筑物密集区，要减少拆迁量，符合安全距离 要求； （４）应尽量避开重要的军事设施及公共设施； （５）河流穿跨越的河段应服从线路的总体走向； （６）线路局部走向应服从穿跨越河段的需要； （７）要尽量减少线路与人工障碍物交叉，减少 穿、跨越工程； （８）要尽量依托和利用现状公路，方便管道的运 输、施工和运行管理； （９）线路力求顺直，缩短长度，节约投资。 ４穿跨越工程 在城市区域范围内，有大量的河、湖水面，密 布铁路、公路、桥梁，而这些地段有时输气管线是 不可避免地要通过的。 穿越管道是指管道从障碍物（如河流、铁路、公 路）的底部通过的一种方式。常用的穿越方法有：定 向钻、气举成沟法、爆破成沟法、顶管法、漂浮法、 底托牵引法、辅管船法、浮桥法，本文重点介绍一 下定向钻穿越方法。 定向钻工作过程是通过计算机控制进行导向 和探测，先钻出一个与设计曲线相同的导向孔，然 后再将导向孔扩大，把产品管线回拖到扩大了的导 向孔中，完成管线穿越的施工过程。燃气钢管水平 定向钻穿越的主要控制点有： （１）穿越管段曲率半径不宜小于１５００ Ｄｓ，且不 应小于１２００Ｄｓ： （２）水平定向钻敷设穿越管段的入土角宜为 ８０￣ｌ８。，出土角宜为４。～１２。，具体应根据穿越长度、 管段埋深和弹性敷设条件确定。 采用定向钻施工工程造价低、工期短、有利于 保护航运和周围环境，施工人员少，埋设深度容易 满足设计要求，节约工程材料。在大型管道穿越江 ？、ⅡＪ＿ｌ－栏建砹Ｉ贝目甲已得剑Ｊ，应 厂 泛，技术成熟， Ｊ一『））２０１２年第２期上海煤气 是首选的穿越施工方法。如中石油西气东输二线东 段，河南省社旗县淠河之下Ｘ８０钢级直径１２１９ ｍｌｎ 大口径管道定向钻穿越（穿越长度７１１ ｍ），中石化仪 征一长岭原道工程九江长江段２．３ ｋｍ定向钻 穿越工程（管道直径４５７ ｍｍ）。 跨越管道是指管道从障碍物（如河流、铁路、公 路）的上部通过的一种方式，常用的跨越方法有：悬 索跨越、悬垂管跨越、斜拉索跨越、连续梁跨越、 八字钢架式跨越、轻型托架式跨越、桁架式跨越， 拱式跨越。高压、次高压管线因压力机制较高，一 般不采用跨越管道方式敷设。 ５管道选材 燃气管道所用钢管、管道附件材料的选择，应 根据管道的使用条件（设计压力、温度、使用地区等）、 材料的焊接性能等因素，经技术经济比较后确定。 天然气输送常用的钢管有无缝钢管和焊接钢 管。无缝钢管一般用于小口径管道，不适宜输气管 线。目前国内外的油气输气管线主要为焊接钢管。 焊接钢管有螺旋缝焊接钢管和直缝焊接钢管，都能 满足《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第 １部分：Ａ级钢管》（ＧＢ／Ｔ ９７１１．１一ｌ９９７）、《石油天 然气工业输送钢管交货技术条件第２部分：Ｂ级 钢管》（ＧＢ／Ｔ ９７１１．２～１９９９）（参考ＡＮＳＩ／ＡＰＩ ＳＰＥＣ ５Ｌ标准制订）的规定。 ５．１管道壁厚 管道壁厚选取不仅要求满足管道强度、稳定性 要求，同时应满足抗御外力破坏的要求。按照《城 镇燃气设计规范》（ＧＢ ５００２８－－２００６）的相关要求， 直管段管壁厚度按公式（２）计算： Ｄ＝—— ：旦 （ｌ ）２ ２ｏ－ Ｆ 式中： 钢管计算壁厚，ｒｎｎｌ； ｐ＿设计压力，ＭＰａ； Ｄ一钢管外径，ｍｍ； 一钢管的最低屈服强度，ＭＰａ； Ｆ一强度设计系数； 一焊缝系数。 Ｔｒａｎｓ哪Ｉ 设计强度系数可根据《城镇燃气设计规范》（ＧＢ ５００２８－－２００６）的分级地区选取合理系数，高压、次 高压管道已采用了较高等级的材料，焊接系数取１。 如宝鸡市天然气三期利用工程就使用Ｄ４０６．４ ６管道防腐 高压、次高压埋地燃气钢管防腐常采取外防腐 涂层法和阴极保。外涂层方法可减少或阻断腐 蚀电流，进而减缓腐蚀的发生，目前，埋地燃气钢 管常用的外防腐涂层主要有环氧煤沥青、挤压聚乙 烯（二层／三层ＰＥ）、熔结环氧粉末、聚乙烯胶粘带、 螺旋缝埋弧焊钢管和Ｄ３２３．９直缝埋弧焊钢管，材 质Ｌ２９０ＭＢ，Ｂ级钢管，设计压力１．６ ＭＰａ，壁厚 根据管线敷设所在不同地区划分标准ｆ考虑了今后 发展），其选取如表１所示： 表１管道材料选型 管道外径 设计压力 钢管钢级 壁厚计算值 一般地段 特殊地段 钢管管型 ｍｎｌ ＭＰａ ｍｍ ｍｍ ｍｉｉ＂１ Ｄ４０６．４ １．６ Ｌ２９０ ３．７４ ９．５ ｌ１．９ ＪＣ０Ｅ Ｄ３２３．９ １．６ Ｌ２９０ ２．９８ ９．５ ｌ１．９ ＥＲＷ 以Ｄ４０６．４钢管敷设所在地区选取管壁厚为例： 周围建筑物与管道净距大于３．０ ｍ但不足６．５ １ＴＩ采 用了Ｄ４０６．４ｘ１１．９，大于６．５ ｍ但不足１３．５ ｍ采用 了Ｄ４０６．４ｘ １０．０，大于１３．５ ｍ采用了Ｄ４０６．４ｘ６．３。 ５．２弯头和弯管厚度 弯头和弯管的管壁厚度根据《输气管道工程设 计规范》（ＧＢ５０２５ １—２００３）中公式（３）计算： ＝６ｍ （３） ４Ｒ——Ｄ ｍ＝—— ４Ｒ——２Ｄ 式中： 一弯头或弯管管壁厚度，ｍｍ； 一弯头或弯管所连接的管段壁厚度，ｍｍ； 一弯头或弯管管壁厚度增大系数； 一弯头或弯管的曲率半径，ｍｍ； Ｄ＿一弯头或弯管的外直径，ｍｍ。 还是以宝鸡市天然气三期利用工程Ｄ４０６．４钢 管为例，要求热煨弯管曲率半径为６倍管外径，热 煨弯管采用直缝埋弧焊钢管Ｌ２９０ＭＢ，Ｂ级钢管， 与Ｄ４０６．４ｘ６．３规格连接壁厚不低于６．７ ｍｍ，与 Ｄ４０６．４ｘ１０．０规格连接壁厚不低于１０．６ ｍｍ，与 Ｄ４０６．４×１１．９规格连接壁厚不低于１１．９ ｍｍ。冷弯 管一般尽量少采用，若要采用应满足曲率半径为４Ｏ 倍管外径，冷弯管的任何部位不得有褶皱，裂纹和 其他机械损伤，其两端椭圆度应小于或等于１．０％， 其他部位的椭圆度不应大于２％。 此外，根据地质条件和管道受力还应对管道进 行刚度、强度、稳定性及抗震校核。 石油沥青、煤焦油瓷漆等六种。其中挤压聚乙烯（三 层ＰＥ）复合结构、熔结环氧粉末防腐涂层性能优异， 欧美国家埋地管道主要采用这二种防腐涂层；在我 国，从耐用年限、维护费用等全面的经济因素考虑， 一般首选绝缘性能优良的加强级三层ＰＥ复合结构， 该防腐层在国内多个城市燃气和西气东输工程中 已被成功使用，取得了很好效果。 阴极保护可采用牺牲阳极法和强制电流法，两 种方法性能比较如表２： 表２牺牲阳极法和强制电流法的优缺点 方式 牺牲阳极 强制电流法 （１）适合短距离、小口径管道。 ｆ１）输出电流连续可调，维 （２）不需要外部电源。 护管理简单方便。 优点 ［３）对邻近地下金属构筑物干扰小。 【２）保护范围大，效果可靠。 系统寿命长。 ｆ３）可方便进行真实保护电 位测量。 ｆ１）对埋设环境要求苛刻，必须埋设在土 １）需要外部电源（与优质 壤电阻率低、地下水丰富、透气性差的 涂层配套使用，耗电量很 土壤环境中，则寿命很短。 低）。 ｆ２）维护工作量大，为监测阳极工作状 ｆ２）城区密集管网使用，易 况，应定期沿管道测试牺牲阳极的各项 造成阴极保护屏蔽。 缺点 参数。 ｆ３１阳极实际（不是设计）寿命短，沿线 路经常更换阳极不方便。 ，４１为测量管道真实保护电位，应采取断 电法测保护电位，沿线布置的牺牲阳极 给这方法的实施带来困难。 牺牲阳极法是由一种比被保护金属电位更低 的金属或合金与被保护的金属电连接所构成。在电 解液（土壤１中，牺牲阳极因较活泼而优先溶解，释 放出电流供被保护金属阴极极化，进而实现保护。 牺牲阳极可以选择采用锌阳极或镁阳极。一般 ｐ＜５ Ｑ・ｍ时，选用锌阳极；５ Ｑ・ｍ≤ｐ≤１００ Ｑ‘ｍ 时，选用镁阳极；ｐ＞１００ Ｑ・ｍ时，选用带状镁阳 极；在土壤潮湿的情况下，锌阳极使用范围可扩大 到３０ Ｑ．ｍ。 强制电流 七旭 ／ｌ １３ １４ 且＂ＵＩＬ Ｉ／／Ｘ＂Ｉ ｌ １．ｑ￣－Ｊ， 金属管道通以 ２电流使之阴极极化，从而实现保 上海煤气２０１２年第２期（（Ｊ＿『 啊Ｉｓｓｌｅｎ 护的一种方法，在采用时要计算阴极保护长度及所 需的保护电流等参数。 ７管道焊接控制 影响燃气管道焊接质量的因素很多，诸如焊接 方法、焊接设备、原材料的质量、焊接材料的质量 及其控制的选择、坡口的加工质量及管道组对质 时清管收发装置，清管接受装置应设置在地势较高 的地方，５０ ｍ内不得有居民和建筑物，清管器进行速 度一般控制在 ５ ｋｍ／ｈ，工作压力一般为０．０５ ＭＰａ。 清管前，确认清管段内的线路截断阀处于全开状 态，清管后，以接收端无杂质为合格。 管道清扫干净后进行注水试压，水压试压每段 不宜超过３５ ｋｍ，高差不宜超过３０ ｍ，管道试压注 水时，宜加隔离球，且应保持一定的球前压力，以 量、焊接环境（气温、风速）、现场条件（如登高或地 沟操作）、焊工素质、焊接工艺的正确性及其具体实 施情况等等。 常用焊接方法有：手工电弧焊、埋弧自动焊、 氩弧焊、ＣＯ２气体保护焊、等离子弧焊、电渣焊。 高压、次高压管道主要采用的焊接方法：焊条 电弧焊上向焊（手工焊）、焊条电弧焊下向焊（手工 焊）、自动保护药芯焊丝电弧焊下向焊（半自动焊）、 熔化极气体保护电弧焊下向焊（半自动焊、机械化焊 接１，其焊接工序流程见图２： 排除管内空气，试压合格后排尽试压水并对管道进 行干燥，直至管内空气水露点比输送条件下最低环 境温度低５℃，若管道封闭超过３个月未投产，应 对管道进行充氮气保护。下面以主管道Ｄ５０８ｘ９．５ 为例，其发球装置和收球装置示意图如下： 图２焊接工序流程 管道焊接完成后必须按照国家行业相关标准 进行检验，现行管道焊接国家标准《工业金属管道 工程施工及验收规范》（ＧＢ ５０２３５）和《现场设备、 口 球阀 工业管道焊接工程施工及验收规范》（ＧＢ ５０２３６）中 图４收球装置示意 的有关规定都对焊接质量和检验做了明确的规定， 应严格执行。 ８管道清扫，试压及验收 输气管道试压前应采取清管器进行清管，清除 内部杂物和内壁浮锈，不少于两次，清管应设置临 ９投运后建议 高压、次高压燃气管道输送压力较高，危险性 大，除对工程设计、施工严把关外，还应注重投产 日后的运行维护保养，应成立专门的管线运营管理 部门，制定相关标准，确保管道能安全有效运行。 Ｄｉ ＳＣＵＳＳｉｏｎ ｏｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｕｒｂａｎ Ｈｉｇｈ—ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｌｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ—Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｇａｓ ＰｉｐｅＩ ｉＲｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｂａｏｊｉ Ｔｏｎｇｃｈａｎｇ Ｇａｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＣＯ．，Ｌｔｄ． Ｍｅｎｇ Ｔａｏ Ａｂｓｔ ｒ ａｃｔ：Ｓｏｍｅ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｆｏｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｈｉｇｈ—ｐｒｅｓｓｒｅ ａｎｄ ｉｕｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ—ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｇａｓ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｓｐｅｃｔｓ ｏｆｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ｃｉｒｃｕｉｔ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ、ｐｉｐｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ、 ａｎｔｉ—ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ、ｗｅｌｄｉｎｇ、ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ，ａｎｄ ＳＯ ｏｎ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｒｂａｎ ｈｉｇｈ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｉｎｔ ｔｅ—ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｇａｓ ｐｉｐｅｌｉｎｅ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ 】 ））２０１２年第２期上海煤气
