城镇燃气管材选用论文
时间：2021-08-31关于城镇燃气管材选用论文
摘要：从管材价格、使用年限、输送能力、相同管长与流量下压力降等几面作比较，说明城镇燃气中低压管材选用的思路与方法。
关键词：城镇燃气；管材；选用
随着“西气东输”、“川气东送”、“海气上岸”，作为方便人民生活，改善大气环境，提高工业产品质量的清洁能源—天然气的引进，不仅能促使城市的经济发展，且已成为一个城市的品位象征。城市燃气作为城市能源的重要组成部分，应与城市未来的总体规划同步进行，城市燃气供应管道化更是城市现代化的主要标志之一，在城市燃气管网建设中，如何选择合适的管材已是一个至关重要的问题，在此分别从管材的特性、管材的价格、使用年限、输送能力等几方面作以比较说明。
一、各类管材的特性
目前室外地下中压与低压管道常用的管材有钢管，聚乙烯复合管（PE管），钢骨架聚乙烯复合管（钢骨架PE复合管），球墨铸铁管。
1.燃气工程中最常用的管材是钢管，它包括无缝管和焊接钢管。钢管具有高强的机械性能，如抗拉强度，延伸率与抗冲击性等。焊接钢管采用焊接制管与连接，气密性良好。其主要缺点是地下易腐蚀，防腐投资大，且使用寿命较短，一般为25年左右。当管径大于DN200时，其投资少于聚乙烯管。
（1）聚乙烯管是近几年来广泛应用于中、低压天然气输配系统的地下管材，具有良好的可焊性，热稳定性，柔韧性与严密性，易施工，耐土壤腐蚀，内壁当量绝对粗糙度仅为钢管的110，使用寿命达50年左右，其本身的`应力松弛特性可有效降低由于管基不均匀沉降造成的应力。聚乙烯管的主要缺点是重载荷下易损坏，接口质量难以采用无损检测手段检验，以及大管径的管材价格较高。
（2）钢骨架聚乙烯复合的钢骨架材料有钢丝网与钢板孔网两种，管道分为普通管与薄壁管两种，普通管宜用于输送人工燃气，天然气与液化石油气（气态），薄壁管宜用于输送天然气。钢骨架聚乙烯复合管与聚乙烯管相比，由于加设骨架而增加了强度，使壁厚减薄或耐压程度提高。但管道上开孔接管困难，且价格较高，在城镇燃气建设中一般不被采用。
2.球墨铸铁管采用离心铸造，接口为机械柔性接口，目前已采用至中压A和输配系统。与钢管相比的主要优点是耐腐蚀，强度高，具有强韧性，管材的电阻是钢管的5倍，加之机械接口中的橡胶密封圈的绝缘作用，大大降低了埋地电化学腐蚀。同时，其机械性能接口较铸铁管有较大提高，除了延伸率外与钢管接近。此外柔性接口使管道具有一定的可挠性与伸缩性。球墨铸铁的密封性取决于接口的质量，而接口的质量与使用寿命取决于橡胶密封圈的质量与使用寿命，一般采用丁腈橡胶制作。
二、各类管材选用的比较
对于管材的选用，应作技术经济比较，下面分别从管材的价格、使用年限、压力降及输送能力来进行比较。
1.管材的价格比
注：设钢管（含防腐费）为1。
由上表可见，聚乙烯公称直径小于200mm时较钢管便宜，而球墨铸铁公称直径小200mm时较钢管贵。大管径的球墨铸铁管有一定的价格优势。因此城镇燃气输配管网中主干线常采用球墨铸铁管。如洛阳市和济源市的煤气中压主干线就采用DN400球墨铸铁管，在昆明市和娄底市的煤气管网主干线采用是DN300球墨铸铁管。
2.由于各类管材使用年限有差别，钢管可按25年考虑，聚乙烯与球墨铸铁管可按50年考虑，按使用年限考虑的年平均价格比见下表，设钢管（含防腐费）为1。
按使用年限管材年平均价格比可见，钢管的各种公称直径的价格比均高于聚乙烯管与球墨铸铁管，因此，在选用钢管时应加强钢管的防腐质量，有效延长钢管的使用年限。
3.由于各种管材内壁当量绝对粗糙度的不同，以及相同管径下内径的不同，造成不同管材管道输送燃气能力的差异，即在相同管长后与压力降下输送流量不同或在与流量下压力降不同。下表表示不同管材在相同管长与流量下降的比例，由于按中压设定即为平方差比例，其中设定钢管为1。
管材在相同管长与流量下压力降比
由上表可见，聚乙烯管尽管内径较同公称直径的钢管较小，但由于其内壁当量绝对粗糙度仅为钢管的110，当公称管径大于200mm时输送能力优于钢管，球墨铸铁管由于较大的内壁当量绝对粗糙度而使输送能力下降。
4.考虑管材使用年限与输送能力的综合比值见下表。综合比值为两个比值的乘积。
管材使用年限与输送能力的综合比值
由上表可见，考虑使用年限与输送能力两因素影响的综合比例比值中公称直径400mm以下的聚乙烯管较钢管占有优势。
钢骨架聚乙烯复合管的价格高于聚乙烯复合管，价格比约为1.1-1.6倍，随着管径增大，倍数减小，两者使用年限相同。
三、结束语
随着技术进步，生产规模发展等因素影响，各种管材的价格与使用年限均会发生变化，此外在城镇燃气管道建设中，管材的选用还应根据城市所用气源的类型、特性，用气结构，管道运行的环境，施工条件，施工现场的具体情况等多方面综合考虑。要有预见性，与现实相结合，能适应长期安全运营的要求以及中远期规划发展的要求，科学、合理的选择。
参考文献：
[1]严铭卿等.燃气工程设计手册[M].中国建筑工业出版社2009
[2]段常贵.输配燃气[M].中国建筑工业出版社
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