《公用管道讲义》PPT课件.ppt

公用管道部分介绍,孟 涛,压力管道检验师培训,提纲,1 城市燃气管道系统基础知识2 城市燃气法规标准体系3 城市燃气管道安全现状与发展趋势4 热力管道的相关知识,公用管道定义,压力管道安全管理与监察规定1996 劳动部 公用管道系指城市或乡镇范围内的用于公用事业或民用的燃气管道和热力管道。（一）GB1级：城镇燃气管道；（二）GB2级：城镇热力管道。,1 城市燃气管道系统基础知识,主要内容：1.1 城市燃气管道分类及系统构成1.1.1.城市燃气管道分类1.1.2 城市燃气系统组成1.1.3 燃气管网系统级别1.2 城市燃气管道设计、安装设计程序1.2.2 城镇燃气管道的工艺设计城市燃气管道线路设计城镇燃气管道材料城市燃气管道的连接方法城市燃气管道附属设备1.2.7 燃气管道腐蚀防护1.3城镇燃气工艺流程与站场设备介绍,一、城市燃气管道系统基础知识,1.1.1 城市燃气管道分类*,1.1 城市燃气管道分类及系统构成,1.根据用途分类(1)输气管道：由气源厂或门站、储配站至各级调压站输送燃气的主干管线。(2)分配管道：在供气地区将燃气分配给工业企业用户、商业用户和居民用户。分配管道包括街区的和庭院的分配管道。(3)用户引入管：从分配管道引到用户室内管道引入口处总阀门的燃气管道。(4)室内燃气管道 通过用户管道引入口总阀门将燃气引向室内，并分配到每个燃气用具。2.根据敷设方式分类(1)地下燃气管道 在城镇中常采用地下敷设。(2)架空燃气管道 在工厂区和管道穿越铁路、河流时为了管理维修方便，常采用架空敷设。,3 根据输气压力分类,居民用户和小型商业用户一般由低压管道供气。中压管道必须通过区域调压站或用户专用调压站向城镇分配管道供气，或向工厂企业、大型商业用户以及锅炉房供气。城镇高压燃气管道是大城市供气的主动脉，高压燃气也必须通过调压站送入次高压或中压管道、高压储气罐以及工艺需要高压燃气的大型工厂企业。,一、城市燃气管道系统基础知识,1.1.2 城市燃气输配系统组成城镇燃气输配系统一般由门站、燃气管网、储气设施、调压设施、管理设施、监控系统等组成。城镇燃气输配系统的主要部分是燃气管网，根据所采用的管网压力级制不同可分为:1.一级系统 仅用低压管网来分配和供给燃气，一般只适用于小城镇的供气系统.如供气范围较大时，则输送单位体积燃气的管材用量将急剧增加。,低压单级管网系统的特点：a.系统简单，管理维护方便；b.供气安全可靠，无需压缩费用或只需少量压缩费用，运行费用低；c.若供气区域较大，则需敷设较大管径的管道，管材用量将急剧增加而不经济。,一、城市燃气管道系统基础知识,2.两级系统 由低压和中压或低压和次高压两级管网组成。,一、城市燃气管道系统基础知识,中压供气和中-低压两级管网系统的特点：a.因输气压力高于低压供气，输气能力较大，可用较小的管径输送较多量天然气，节省管网投资费用；b.只要合理设置中-低压调压器，就能维持比较稳定的供气压力；c.由于有中低两级压力级制，需要设有压缩机和调压器，因而维护管理较复杂，运行费用较高；d.由于压缩机需要动力制动，一旦储配站停电或其他事故，会影响正常供气，因此供气可靠性比低压单级管网差。,一、城市燃气管道系统基础知识,3.三级系统 由低压、中压、和次高压管网组成（次高压B中压A低压系统；次高压A中压A低压系统）。,高压供气和高-中-低三级管网系统的特点如下。a.高压管道的输送能力比中压管道更大，所用管径更小，因此供应范围大、供气量大，距离较远，可节省管网系统的建设投资；b.因采用管道储气或高压储气罐储气，可保证在短期停电事故时仍能供应天然气；c.高压管道一般布置在人口稀少的郊区，供气比较安全可靠；d.在同一条道路上往往要敷设两条不同压力等级的管道，配置的多级管道和调压器系统复杂，增加了运行维护管理的难度。,一、城市燃气管道系统基础知识,4.多级系统 由低压、中压、次高压和高压的管网组成。多级管网系统主要用于人口多、密度大的特大型城市,一、城市燃气管道系统基础知识,1.2 城市燃气管道设计、安装设计程序,一、城市燃气管道系统基础知识,在对城市燃气管道工程设计分为可行性研究（设计任务书）、初步设计和施工图设计三个阶段 与设计阶段相对应的线路勘察分为踏勘、初步勘察和详细勘察三个阶段,A 可行性研究 可行性研究是一种分析、评价各种建设方案和生产经营决策的一种科学方法。可行性研究一般由主管部门下达任务，或由有关部门、建设单位向设计或咨询单位委托，可行性报告按建设项目的规模与重要性由主管部门或国家审批。,一、城市燃气管道系统基础知识,管道可行性研究报告一般包括以下主要内容：总论、管道输送的总体工艺、管道线路、动力与通信、环境保护与劳动保护、经济分析。设计任务书是确定基本建设项目，编制设计文件的主要依据。凡编制可行性研究的工程项目，应以可行性研究报告及其审批意见作为编制设计任务书的依据。有时，主管部门批准的可行性研究报告可代替设计任务书。设计任务书的主要内容：工程项目的依据、管道的起点、中间进、出油点、原油种类与输量（近期与远期）、对管道技术水平及其某些技术指标的要求、工程项目的建设单位、建设进度与投资估算、设计阶段划分、设备材料供应方式、设计与施工单位的安排、协作配合。踏勘是最初的勘察阶段，它是为了编制可行性报告或设计方案而进行的。,一、城市燃气管道系统基础知识,B 初步设计初步设计是工程项目确定后，根据设计任务书的要求，结合实际条件所做的工程实施方案。初步设计的主要内容：概述、工艺部分、线路部分、泵站（加热站、加压站）、通信、环境保护、管理、设备与材料清单、总概算。编制初步设计之前应进行初步勘察,一、城市燃气管道系统基础知识,C 施工图设计 在初步设计批准后，对已确定的线路、泵站站址和穿（跨）越点所进行详细勘察。设计施工图.施工图设计主要包括设备、材料清单与预算、线路平面图。,一、城市燃气管道系统基础知识,1.2.2 城镇燃气管道的工艺设计,管输气体：通过管道输送的天然气、煤气。（介质包括气态液化石油气、天然气、煤层气、人工煤气焦炉煤气、（水）湿煤气等）输气管道工程：用管道输送天然气和煤气的工程。一般包括输气管道、输气站、管道穿（跨）越及输助生产设施等工程内容。输气站：输气管道工程中各类工艺站场的总称。一般包括输气首站、输气末站、压气站、气体接收站和气体分输站、清管站等站场。管道附件：指管件、法兰、阀门、清管器收发筒、汇管、组合件、绝缘法兰或绝缘接头等管道专用承压部件。管件：指弯头、弯管、三通、异径接头和管封头。弹性敷设：管道在外力或自重作用下产生弹性变形，利用这种变形，改变管道走向或适应高程变化的管道敷设方式。清管系统：为清除管道内凝聚物和沉积物，隔离，置换或进行管道在线检测的全套设备。其中包括清管器、清管器收发筒、清管器指示器及清管器示踪仪等。水露点（Water dew point）：气体在一定压力下析出第一滴水时的温度。烃露点（Hydrocarbon dew point）：气体在一定压力下析出第一滴液态烃时的温度。,一、城市燃气管道系统基础知识,1.2.2.1 工艺设计工艺设计应根据气源条件、输送距离、输送量及用户的特点和要求，对管道进行系统优化设计，经综合分析和技术经济对比后确定。城市燃气管道工艺设计与长输燃气管道工艺管道设计相同。输气管道工艺设计应确定的内容：输气干线总工艺流程、输气站的工艺参数和流程；输气站的数量和站间距；输气管道直径、设计压力及压气站的站压比。输气站应设置越站旁通。进、出站管线必须设置截断阀。截断阀的位置应与工艺装置区保持一定距离，确保在紧急情况下便于接近和操作。截断阀应当具备手动操作的功能。GB50251-2003（）输气管道工艺设计应具备下列资料：管输气体的组成；气源的数量、位置、供气量及其可调范围；气源的压力及其可调范围，压力递减速度及上限压力延续时间；沿线用户对供气压力、供气量及其变化的要求，当要求利用管道储气调峰时，应具备用户的用气特性曲线和数据；沿线自然环境条件和管道埋设处地温。,一、城市燃气管道系统基础知识,输气管道安全泄放（GB50251）（1）输气站应在进站截断阀上游和出站截断阀下游设置泄压放空设施。（2）输气站存在超压可能的受压设备和容器，应设置安全阀。安全阀泄放的气体可引入同级压力的放空管线。（3）安全阀的定压应小于或等于受压设备和容器的设计压力。安全阀的定压（P0）应根据管道最大允许操作压力（P）确定，并应符合下列要求：1)当P1.8 MPa时，P0=P+0.18 MPa。2)当1.8 MPaP7.5 MPa时，P0=1.1 P。3)当7.5MPa P时，P0=1.05P。（4）输气管道放空竖管的设置应符合以下规定：放空竖管直径应满足最大的放空量要求；严禁在放空管顶端装设弯管；放空管底部弯管和相连接的水平放空引出管必须埋地；放空竖管应有稳管加固措施。,一、城市燃气管道系统基础知识,城市燃气管道线路设计*城镇燃气管道的布线一、城镇燃气管道的布线原则城镇燃气管道的布线是指城镇燃气管网系统在原则上选定之后，决定各管段的具体位置。（一）布线依据需要敷设管道的线路，根据燃气管道沿街道或广场的平面布置图来决定。在决定城市中各种不同燃气管道的布线问题时，必须考虑到下列基本情况：（1）城镇燃气门站、储配站的位置。（2）气源的压力。高压燃气管道不宜进入城镇四级地区。（3）城镇燃气各级调压站的位置。（4）街道其它地下管道的密集程度与布置情况。（5）街道交通量和路面结构情况，以及运输干线的分布情况。,一、城市燃气管道系统基础知识,（6）所输送燃气的含湿量，必要的管道坡度，街道地形变化情况。（7）与该管道相连接的用户数量及用气量情况，该管道是主要管道还是次要管道。（8）线路上所遇到的障碍物情况。（9）土壤性质、腐蚀性能和冰冻线深度。（10）该管道在施工、运行和万一发生故障时，对城镇交通和人民生活的影响。在布线时，要决定燃气管道沿城镇街道的平面位置与纵断面位置,一、城市燃气管道系统基础知识,（二）管线的平面布置在决定平面布置时，要考虑下列各点：（1）.要使主要燃气管道工作可靠，燃气应从管道的两个方向得到供应，为此管道应逐步连成环形。（2）.次高压、中压管道最好不要沿车辆来往频繁的城镇主要交通干线敷设，否则对管道施工和检修造成困难，来往车辆也将使管道承受较大的动荷载。对于低压管道，有时在不可避免的情况下，征得有关方面同意后，可沿交通干线敷设。,一、城市燃气管道系统基础知识,3.燃气管道不得在堆积易燃、易爆材料和具有腐蚀性液体的场地下面通过。燃气管道不宜与水管、热力管、雨水管、污水管、电力电缆、电信电缆等同沟敷设。在特殊情况下，当地沟内通风良好，且电缆系置于套管内时，可允许同沟敷设。也不宜通过有地下室或地下空间的地区。4.燃气管道可以沿街道的一侧敷设，也可以双侧敷设。在有有轨电车通行的街道上，当街道宽度大于20m或管道单位长度内所连接的用户分支管较多等情况下，经过技术经济比较，可以采用双侧敷设。5.燃气管道布线时，应与街道轴线或建筑物的前沿相平行，管道宜敷设在人行道或绿化地带内，并尽可能避免在高级路面的街道下敷设。,一、城市燃气管道系统基础知识,6.燃气管道布线时，应在门站、储配站、调压站进出口、分支管起点、主要河流、主要道路、铁路两侧设置阀门，次高压、中压管道上每2km左右设分段阀门。高压燃气干管上，分段阀门最大间距为：以四级地区为主的管段不应大于8km，以三级地区为主的管段不应大于13km，以二级地区为主的管段不应大于24 km，以一级地区为主的管段不应大于32km（与输气管道相同）。7在空旷地带敷设燃气管道时，应考虑到城镇发展规划和未来的建筑物布置的情况。8.为了保证在施工和检修时互不影响，也为了避免由于漏出的燃气影响相邻管道的正常运行，甚至逸入建筑物内，地下各级压力燃气管道与建筑物、构筑物基础以及其它各种管道之间应保持的水平净距。,一、城市燃气管道系统基础知识,9地下燃气管道不得从建筑物和大型构筑物的下面穿越。地下燃气管道与建筑物、构筑物或相邻管道之间的水平和垂直净距：垂直净距,一、城市燃气管道系统基础知识,地下燃气管道与建筑物、构筑物或相邻管道之间的水平净距,一、城市燃气管道系统基础知识,（三）管线的纵断面布置在决定纵断面布置时，要考虑下列各点:1.地下燃气管道埋设深度，宜在土壤冰冻线以下，管顶覆土厚度还应满足下列要求：埋设在车行道下时，不得小于0.9m;埋设在非车行道下时，不得小于0.6m;埋设在庭院(指绿化地及载货汽车不能进入之地)内时，不得小于0.3 m;埋设在水田下时不得小于0.8m。2.输送湿燃气的管道，不论是干管还是支管，其坡度一般不小于0.003。布线时，最好能使管道的坡度和地形相适应。在管道的最低点应设冷凝水缸。3地下燃气管道穿过排水管、热力管沟、联合地沟、隧道及其他各种用途沟槽时应将燃气管道敷设于套管内。套管伸出构筑物外壁不应小于燃气管道与该构筑物的水平净距要求。套管两端应采用柔性的防腐、防水材料密封。,一、城市燃气管道系统基础知识,二、燃气管道障碍物的穿跨越（1）穿跨越常用结构城镇燃气管道布线过程中，经常会遇见河流、铁路、公路、城镇道路、电车轨道等障碍物。当燃气管道遇到障碍物时，可采用地上跨越(即架空敷设)和水下、地下穿越两种方法。当燃气管道遇见公路、市区干道、电车轨道等障碍物时，一般采用地下穿越方式。遇见铁路与河流时，可采用地下或水下穿越，也可采用架空跨越，这需根据当地条件进行技术经济比较确定，并需经有关部门同意。工厂企业的燃气管道，为维护管理方便，在遇见障碍物时，一般采用架空敷设。,一、城市燃气管道系统基础知识,燃气管道穿越或跨越障碍物时，一般采用钢管。对于埋地穿越管道，应敷设在套管或地沟内在套管上设检漏管燃气管道穿越铁路干线时的示意图。套管两端至路堤坡脚外距离应不小于2m，置于套管内的燃气管段焊口应为最少，并需用射线方法检查，还应采用特加强绝缘层防腐。对埋深的要求是:从轨底到燃气管道保护套管管顶应不小于1.2 m。在穿越工厂企业的铁路支线时，燃气管道的深埋有时可略小些。,一、城市燃气管道系统基础知识,一、城市燃气管道系统基础知识,燃气管道应尽可能从直线河段穿越，并与水流.轴向垂直，从河床两岸有缓坡而又未受冲刷、河滩宽度最小的地方经过。燃气管道从水下穿越时，宜用双管敷设。在环形管网可由另侧保证供气，或以枝状管道供气的工业用户在过河管检修期间，可用其它燃料代替的情况下，允许采用单管敷设。在不通航河流和不受冲刷的河流下，双管允许敷设在同一沟槽内，两管的水平净距不应小于0.5 m。当双管分别敷设时，平行管道的间距，应根据水文地质条件和水下挖沟施工的条件确定，按规定不得小于(30-40)m。燃气管道在河床下的埋设深度，应根据水流冲刷的情况确定，一般不小于0.5 m，通航河流还应考虑疏泼和投锚的深度。,一、城市燃气管道系统基础知识,通过水流速度大于2 m/s的，而河床和河岸又不稳定的水域，以及通过较深的峡谷和洼地、铁路车站等障碍物时，建议采用水上(或地上)跨越。跨越可采用析架式、拱式、吊架式、悬索式以及栈桥式，最好采用单跨结构。在得到有关部门同意时，也可利用已建的道路桥梁。架空敷设时，管道支架应采用难燃或不燃材料制成，并在任何可能的荷载情况下，能保证管道的稳定与不受破坏燃气管道悬索式跨越铁道。,一、城市燃气管道系统基础知识,（2）GB50028标准的规定条 地下燃气管道穿过排水管、热力管沟、联合地沟、隧道及其他各种用途沟槽时应将燃气管道敷设于套管内。套管伸出构筑物外壁不应小于燃气管道与该构筑物的水平净距要求。套管两端应采用柔性的防腐、防水材料密封。条 燃气管道穿越铁路、高速公路、电车轨道和城镇主要干道时应符合下列要求：（1）穿越铁路和高速公路的燃气管道，其外应加套管；（2）穿越铁路的燃气管道的套管，应符合下列要求：1）套管埋设的深度：铁路轨底至套管顶不应小于1.20m，并应符合铁路管理部门的要求；2）套管宜采用钢管或钢筋混凝土管；3）套管内径应比燃气管道外径大100mm以上；4）套管两端与燃气管的间隙应采用柔性的防腐、防水材料密封，其一端应装设检漏管；5）套管端部距路埋坡脚外距离不应小于2.0m。,一、城市燃气管道系统基础知识,（3）燃气管道穿越电车轨道和城镇主要干道时宜敷设在套管或地沟内；穿越高速公路的燃气管道的套管、穿越电轨道和城镇主要干道的燃气管道的套管或地沟，并应符合下列要求：1）套管内径应比燃气管道外径大100mm以上，套管或地沟两端密封，在重要地段的套管或地沟端部宜安装检漏管；2）套管端部距电车道边轨不应小于2.0m；距道路边缘不应小于1.0m。（4）燃气管道宜垂直穿越铁路、高速公路、电车轨道和城镇主要干道。,一、城市燃气管道系统基础知识,条 燃气管道通过河流时，可采用穿越河底或采用管桥跨越的形式。当条件许可也可利用道路桥梁跨越河流。并应符合下列要求：（1）利用道路桥梁跨越河流的燃气管道，其管道的输送压力不应大于0.4Mpa。（2）当燃气管道随桥梁敷设或采用管桥跨越河流时，必须采取安全防护措施。（3）燃气管道随桥梁敷设，宜采取如下安全防护措施：1)敷设于桥梁上的燃气管道应采用加厚的无缝钢管或焊接钢管，尽量减少焊缝，对焊缝进行100%无损探伤；2）跨越通航河流的燃气管道管底标高，应符合通航净空的要求，管架外侧应设置护桩；3）在确定管道位置时，应与随桥敷设的其它可燃的管道保持一定间距；4）管道应设置必要的补偿和减震措施；5）过河架空的燃气管道向下弯曲时，向下弯曲部分与水平管夹角宜采用45形式；6）对管道应做较高等级的防腐保护；对于采用阴极保护的埋地钢管与随桥管道之间应设置绝缘装置。,一、城市燃气管道系统基础知识,条 燃气管道穿越河底时，应符合下列要求：（1）燃气管道宜采用钢管；（2）燃气管道至规划河底的覆土厚度，应根据水流冲刷条件确定，对不通航河流不应小于0.5m；对通航的河流不应小于1.0m，还应考虑疏浚和投锚深度；（3）稳管措施应根据计算确定；（4）在埋设燃气管道位置的河流两岸上、下游应设立标志。（5）燃气管道对接安装引起的误差不得大于3，否则应设置弯管，次高压燃气管道的弯管应考虑盲板力。,一、城市燃气管道系统基础知识,三、放散管的设置在次高压、中压燃气干管上，应设置分段阀门，并在阀门两侧设置放散管。地下室内燃气管道末端应设放散管，并应引出地上。放散管的出口位置应保证吹扫放散时的安全和卫生要求.工业企业用气车间、锅炉房以及大中型用气设备的燃气管道上应设放散管。高压储气罐应分别设置安全阀、放散管和排污管.门站或调压站应安装放散管.,一、城市燃气管道系统基础知识,城镇燃气管道材料*一、管材的类型燃气管道材料有：钢管、铸铁管、塑料管（PE管）、钢骨架聚乙烯塑料复合管。要求：用于输送燃气的管材，必须具有足够的机械强度与优良的抗腐蚀性、抗震性以及气密性等各项性能。,一、城市燃气管道系统基础知识,1、钢管 钢管是主要的管材，良好机械性能、可塑性、可焊性好。与其它金属相比，在相同的敷设条件下，管壁较簿，因此能节省金属用量。但钢管的耐腐蚀性较差，随着生产技术的发展，钢管的性能还在不断改进，将可提高燃气管网安全运行的可靠性。根据制造方法不同钢管可分为无缝钢管与焊接钢管两种,一、城市燃气管道系统基础知识,2、铸铁管铸铁管是另一种重要的金属管材。与钢管相比，铸铁管有极好的抗腐蚀性能，所以在城镇中、低压燃气管网中应用十分普遍。铸铁管是由灰铸铁铸造而成，不易焊接，材质较脆，不能承受较大的应力，所以在动荷载较大的地区与重要地段，仍需局部采用钢管。高强度的球墨铸铁管正逐渐代替普通铸铁管，其抗拉强度由250MPa提高到400MPa，相当于钢管的性能。使用这种铸铁管时，极少发生管道的折断或破裂事故，提高了运行的可靠性。在接口形式上也出现了很多柔性机械接口，提高了管道的抗震能力。,一、城市燃气管道系统基础知识,3、塑料管 硬质聚氯乙烯和聚乙烯塑料管具有质轻、抗腐蚀、摩擦阻力小、接口严密、抗拉强度较大以及施工简便等一系列优点，广泛应用在中、低压燃气管网中，但其老化问题还有待研究.进一步解决。4、钢骨架聚乙烯塑料复合管这种管材利用了钢材强度高而塑料抗腐性能好的特点，已逐渐得到应用。5、其它管材国外有时还使用有色金属管材，如铜管和铝管等，以铝管应用较多，大都用于室内燃气计量表之后的管道.也有使用玻璃钢管作燃气管道的。,一、城市燃气管道系统基础知识,二、有关标准对管材选用的要求1、压力不大于1.6Mpa的室外燃气管道 中压和低压燃气管道宜采用聚乙烯管、机械接口球墨铸铁管、钢管或钢骨架聚乙烯塑料复合管，并应符合下列要求：（1）聚乙烯燃气管应符合现行的国家标准燃气用埋地聚乙烯管材GB 15558.1和燃气用埋地聚乙烯管件GB 15558.2的规定；（2）机械接口球墨铸铁管应符合现行的国家标准水及燃气管道用球墨铸铁管、管件和附件GB/T 13295的规定；（3）钢管采用焊接钢管、镀锌钢管或无缝钢管时，应分别符合现行的国家标准低压流体输送用焊接钢管GB/T 3091、输送流体用无缝钢管GB/T 8163的规定；（4）钢骨架聚乙烯塑料复合管应符合国家现行标准燃气用钢骨架聚乙烯塑料复合管CJJ/T 125和燃气用钢骨架聚乙烯塑料复合管件CJJ/T 126的规定。,一、城市燃气管道系统基础知识,（5）5.3.1A 次高压燃气管道应采用钢管，其管材应符合GB/T9711，GB/T8163。次高压钢质管道直管段的壁厚计算应按。且最小公称壁厚不能小于下表的规定:次高压燃气管道一般在城镇中心城区或其附近地区埋设，此类地区人口密度相对较大，房屋建筑密集，而次高压燃气管道输送的易燃、易爆气体且管道中积聚了大量的弹性压缩能，一旦发生破裂，材料的裂纹扩展速度极快，且不易止裂，其断裂长度也很长，后果严重。因此必须采用具有良好的抗脆性破坏能力和良好的焊接性能的钢管，以保证输气管道的安全。,一、城市燃气管道系统基础知识,2、高压燃气用钢管（压力大于1.6Mpa）高压燃气管道采用的钢管和管道附件材料应符合下列要求：（1）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、介质特生、使用地区等）、材料的焊接性等因素，经技术经济比较后确定。（2）燃气管道选用的钢管，应符合现行的国家标准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（L175级钢管除外）、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GBT9711.2和输送流体用无缝钢管GB/T8163的规定，或符合不低于上述三项标准相应技术要求的其它钢管标准。,一、城市燃气管道系统基础知识,（3）燃气管道所采用的钢管和管道附件应根据选用的材料、管径、壁厚、介质特性、使用温度及施工环境温度等因素，对材料提出冲击试验和（或）落锤撕裂试验要求。（4）当管道附件与管道采用焊接连接时，两者材质应相同或相近。（5）管道附件中所用的锻件，应符合国家现行标准压力容器用钢锻件JB 4726、JB 4727 的有关规定。（6）管道附件不得采用螺旋焊缝钢管制作，严禁采用铸铁制作。,一、城市燃气管道系统基础知识,城市燃气管道的连接方法*一、钢管的连接钢管可以焊接、法兰连接以及螺纹连接等连接方式，以焊接为主。常用的焊接方法有气焊和电弧焊。当管壁厚度在4mm以下时，气焊能保证焊缝质量。当壁厚在4mm以上时，必须使用电弧焊。为保证焊接质量良好，在管端要根据管壁的厚度做成适当的坡口形式。I形坡口多用于壁厚4.Omm时，s取(0.5-1.5)mm.“V形坡口多用于=(4.020.0)mm，取s=(2.5-4.5)mm，=60-70，a=(0.5-2.0)mm。X形坡口多用于壁厚在14m以上，其s、及a值与V形坡口同。燃气管道的焊接一般多采用V形坡口.当采用手工焊时应尽量减少固定焊口的数量，并必须保证质量。,一、城市燃气管道系统基础知识,与较大口径的管件连接时，常用法兰连接。钢管上的法兰盘，可以用焊接、螺纹、胀接等多种方法与管道连成一体。当采用焊接方法时，在管道工作压力为(0.2450.981)MPa时，一般采用平焊法兰连接形式。管道与法兰连接之后，再将一对法兰紧固，便连成管道。紧固时，要在一对法兰之间衬以软质垫圈，以保证连接的气密性。当输送焦护煤气时用石棉橡胶垫付圈；输送液化石油气和天然气时，常用耐油橡胶垫圈，以防止介质浸蚀垫圈破坏管道的气密性。螺纹连接通常用于直径较小的低压钢管。螺纹分圆柱及圆锥管螺纹两种。它们均为无间隙螺纹，可以保证管道的气密性，圆锥管螺纹用于螺纹较短，管壁较薄或要求较高的场合。,一、城市燃气管道系统基础知识,二、铸铁管的连接1、承插口连接铸铁管主要采用承插口连接，分刚性和柔性两种插口。刚性插口，在低压燃气管道中浸油线麻和水泥做填料，在中压燃气管道中以耐油橡胶圈和水泥作填料（有时也加一道浸油线麻）。使用的水泥有普通500号硅酸盐水泥、自应力水泥等。柔性接口过去是以青铅和油麻做填料，但要耗用大量有色金属，而且操作也较复杂。为此，也可在承插口内设置一道耐油橡胶圈，如图3-16。这种做法简单易行，效果良好，对土壤的不均匀沉降和地震均有较强的抵抗力。,一、城市燃气管道系统基础知识,2、机械接口具有很好的抗震性能。这些接口的填料以各种截面的橡胶圈为主，或再辅以油麻和铅，其外再用法兰盘与挡圈或卡箍紧固。螺栓等易腐蚀零件应经沥青防腐处理。,一、城市燃气管道系统基础知识,三、塑料管的连接塑料管普遍采用粘接和焊接。一般要利用承插口，承插口可在现场用油浴加热塑料管后扩口而得.粘接所需的粘接剂种类很多，通常采用(510)%聚氯乙烯树脂和环己酮溶液，这种粘接剂干燥快，连接可靠，也无特殊养护要求。塑料管的焊接是利用塑料焊枪喷出的热空气，将塑料焊条与塑料管的管壁在韧性流动的状态下熔为一体。焊接常与粘接并用，采用这种连接时施工也很简便。热熔接头,一、城市燃气管道系统基础知识,塑料管亦可采用对焊连接-在采用承插口连接时，亦可在插口上缠绕电热丝，通电加热后，再使承口与插口熔为一体。电熔接头,一、城市燃气管道系统基础知识,城市燃气管道附属设备附属设备有阀门、补偿器、凝水缸、放散管及检漏管等；此外为在地下管网中安装阀门和补偿器，还要修建闸井。一、阀门阀门的种类很多，燃气管道上常用的有闸阀、旋塞阀、截止阀和球阀等.阀门必须坚固严密，动作灵活，开关迅速，制造与检修都应比较方便，并能抵抗所输送介质的腐蚀性。因为燃气中常含有易与铜作用的氨和硫化物，所以在燃气管网中最好不使用钢和铜合金制作的阀门，也不用含铜的阀门密封圈,一、城市燃气管道系统基础知识,闸阀中由于流体是沿直线通过阀门的，所以阻力损失小，闸板升降时所引起的振动也很小，但当存在杂质或异物时，关闭受到阻碍，使应该停气的管道不能完全关闭。闸阀有单与双阀之分，由于闸板形状不同，又有平行明板与模形闸板之分，此外还有阀杆随闸板升降和不升降的两种，分别称为明杆阀门和暗杆阀门。明杆阀门可以从阀杆和高度判断阀门的启闭状态，多用于站场内。,一、城市燃气管道系统基础知识,旋塞是一种动作灵活的阀门，阀杆旋转90。即可达到启闭的要求，杂质沉积造成的影响比闸阀小，所以广泛用于燃气管道上。常用的旋塞有两种:一种是利用阀芯尾部螺母的作用，使阀芯与阀体紧密接触，不致漏气，这种旋塞只允许用于低压管道上，称无填料旋塞;另一种称为填料旋塞利用填料以堵塞阀体与阀芯之间的间而避免漏气，这种旋塞体积较大，但较安全可靠，允许应用在中压管道上。,一、城市燃气管道系统基础知识,截止阀是依靠阀瓣的升降以达到开闭的目的。这类阀门使用方便、安全可靠，但阻力较大。球阀体积小，流通断面与管径相等，这种阀门动作灵活、阻力损失小，且能满足通过清管球的需要。截止阀与球阀主要用于液化石油气及天然气管道。由于构造上的原因，闸阀只允许安装在水平管段上，而其它几类阀门则不受这一限制;但如果是有驱动装置的截止阀或球阀，则也必须安装在水平管段上。上述各类阀门均有多种规格，能满足不同压力、不同直径及输送不同介质的需要。,一、城市燃气管道系统基础知识,二、补偿器补偿器是作为调节管段胀缩量的设备，常用于架空管道和需要进行蒸汽吹扫的管道上。补偿器常安装在阀门的下游(按气流方向)，利用其伸缩性能，方便阀门拆卸和检修。在埋地燃气管道上，多用钢制波形补偿器，其补偿量约为10mm。为防止其中存在水锈蚀，由套管的注入孔灌入石油沥青，安装时注入孔应在下方。补偿器的安装长度，应是螺杆不受力时的补偿器的实际长度，否则不但不能发挥其补偿作用，反使管道或管件受到不应有的应力。,一、城市燃气管道系统基础知识,三、凝水缸为排除燃气管道中的冷凝水和天然气管道中的轻质油，管道敷设时应有一定坡度，以便在低处设凝水缸，将汇集的水或油排出。凝水缸的间距，视水量和油量多少而定，通常为500m左右。由于管道中燃气的压力不同，凝水缸有不能自喷（低压）和能自喷（高压）的两种,一、城市燃气管道系统基础知识,四、放散管 这是一种专门用来排放管道中的空气或燃气的装置。在管道投入运行时利用放散管排空管内的空气，防止在管道内形成爆炸性的混合气体。在管道或设备检修时，可利用放散管排空管道内的燃气。放散管一般也设在闸井中，在管网中安装在阀门的前后，在单向供气的管道上则安装在阀门之前。,一、城市燃气管道系统基础知识,五、闸井 为保证管网的安全与操作方便，地下燃气管道上的阀门一般都设置在闸井中.闸井应坚固耐久，有良好的防水性能，并保证检修时有必要的空间.考虑到人员的安全，井筒不宜过深。,一、城市燃气管道系统基础知识,1.2.7 燃气管道腐蚀防护*埋地燃气金属管道在土壤中的腐蚀属电化学腐蚀电化学腐蚀的重要特征是在腐蚀过程中有电流流动，其得以形成的三个必要条件是：有阴阳极存在、两者之间有电位差、阴阳极之间有使电子转移的导电回路存在。当前埋地燃气管道腐蚀防护一般是采用外防腐层和阴极保护的方法，以隔绝腐蚀介质、切断腐蚀电池的外部电路及提供电流消除腐蚀阳极的存在。,一、城市燃气管道系统基础知识,管道的绝缘防腐层一般要满足下列基本要求：(1)应有良好的电绝缘性能、耐击穿电压强度不得低于电火花检测仪检测的电压标准；(2)应有足够的机械强度、韧性及塑性；(3)绝缘层与钢管应有良好的粘结性，保持连续完整；(4)应有良好的防水性和化学稳定性；(5)材料来源充足，价格低廉，便于机械化施工；(6)涂层应易于修补。,一、城市燃气管道系统基础知识,防腐层类型：石油沥青 煤焦油瓷漆环氧煤沥青两层聚乙烯熔结环氧粉末聚乙烯较粘带三层聚乙烯聚氨酯泡沫聚乙烯防腐保温层,一、城市燃气管道系统基础知识,2.阴极保护(1)牺牲阳极阴极保护牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较负的，相同的电位下。主要特点：该方式简便易行，不需要外加电源，很少产生腐蚀干扰，不需要人经常维护管理，由于牺牲阳极负电位不很大，不会超过最大保护电位，因此不会造成绝缘层对金属附着力的恶化；以由于每个阳极输出电流强度不大，阳极与阴极管道距离很近，用于地下管道错综复杂的油田或城市管网，不会对被保护物体以外的其它金属构筑物造成太大的杂散电流干扰广泛应用于保护小型（电流一般小于1安培）或处于低土壤电阻率环境下（土壤电阻率小于100欧姆.米）的金属结构。,一、城市燃气管道系统基础知识,(2)强制电流阴极保护通过外加直流电源以及辅助阳极，利用外加阴极电流进行阴极极化，迫使电流从土壤中流向被保护金属，使被保护金属结构电位低于周围环境，称为外加电流阴极保护法；阴极保护站直流电源的正极与接地阳极（常用的阳极材料有废旧钢材，永久性阳极材料有石墨和高硅铁）连接，负极与被保护的管道在通电点连接。外加电流从电源正极通过导线流向接地阳极，它和通电点的连线与管道垂直，连线两端点的水平距离约为（300500）m。直流电由接地阳极经土壤流入被保护的管道，再从管道经导线流回负极，这样使整个管道成为阴极，而与接地阳极成为腐蚀电池，接地阳极的正离子流入土壤，不断受到腐蚀，管道则受到保护。管道使用外加电流阴极保护的优点是：驱动电压高，输出电流大，保护距离长，能灵活控制电流输出量，适用于各种土壤电阻率的环境，施工较简单；缺点：平时要有人维护管理，维护费用高，对邻近的金属构筑物有电流干扰。,一、城市燃气管道系统基础知识,1.3 城镇燃气工艺流程与站场设备介绍 门站的作用是：接收天然气长输管道来气，并根据需要进行净化、调压、计量、加臭后，向城镇燃气输配管网或储配站输送商品燃气。储配站的作用是：接受由气源门站供应的燃气，并根据需要进行净化、储相隔、加压、调压、加臭后向城镇燃气输配系统输送商品燃气，通常门站和储配站建设在一起。,一、城市燃气管道系统基础知识,1.4 城镇燃气气质的要求城镇燃气的种类较多，主要有天然气、人工燃气、液化石油气、掺混气、工业企业的生产余气及沼气等。有关加臭的规定：城镇燃气应具有可以察觉的臭味，燃气中加臭剂的最小量应符合下列规定：（1）无毒燃气泄漏到空气中，达到爆炸下限的20%时，应能察觉；（2）有毒燃气泄漏到空气中，达到对人体允许的有害浓度时，应能察觉；对于以一氧化碳为有毒成分的燃气，空气中一氧化碳含量达到0.02%（体积分数）时，应能察觉。,一、城市燃气管道系统基础知识,一、天然气GB17820对于城市燃气用气，考虑到今后户内燃气管道暗装要求，进一步降低管道中的硫化氢含量以减少腐蚀，要求用作城市燃气的天然气应符合一类或二类气标准。天然气可采用管输或压缩为CNG（气瓶或长管拖车）或LNG（槽车或槽船）。二、人工燃气GB 13612固体燃料干馏煤气（煤干馏，热值低）、固体燃料气化煤气（以煤为原料+纯氧+水蒸汽，热值低）、油制气（热值高）、高炉煤气（冶铁时副产品，热值低）。三、液化石油气（油气田液化石油气GB 9052.1或液化石油气GB 11174）主要是C3和C4组分。分为液态液化石油气（热值低，11000KCAL/M3）和气态液化石油气（热值高，29000KCAL/M3）。四、工业余气石油化工与化肥企业在生产过程中排出的工业余气（热值低，6000KCAL/M3）。五、掺混气天然气、LPG、人工燃气等常作为单一气源为城镇供气，但也常为调节供气量和调节燃气热值将不同类别的燃气或燃气与空气混合配制成混合气。实质为了调节H2、CH4、N2、C3H6、C4H10、C3H8和空气等各主要组分的比例关系。六、沼气沼气分为天然沼气（煤层气）与人工沼气（生化气）。主要是甲烷，还含有CO2、CO等，热值较低，48007000KCAL/M3。,一、城市燃气管道系统基础知识,2 城市燃气法规标准体系,2 城市燃气法规标准体系,2 城市燃气法规标准体系,城市燃气管道（指压力大于0.1MPa，公称直径大于25mm 的部分）属于压力管道范畴，也属于特种设备，当前中国还没有城市燃气管道安全的专门法律。特种设备安全法正在制订过程中。中华人民共和国石油天然气管道保护法 未包含城市燃气管道,2 城市燃气法规标准体系,现在与压力管道相关的最高级别法规是特种设备安全监察条例，对压力管道安全管理规定比较详细的是压力管道安全管理与监察规定。当前我国法规方面对压力管道安全的要求包括：,2 城市燃气法规标准体系,（1）特种设备安全监察条例（549号令）第二十一条 锅炉、压力容器、压力管道元件、起重机械、大型游乐设施的制造过程和锅炉、压力容器、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施的安装、改造、重大维修过程，必须经国务院特种设备安全监督管理部门核准的检验检测机构按照安全技术规范的要求进行监督检验；未经监督检验合格的不得出厂或者交付使用。第二十八条 特种设备使用单位应当按照安全技术规范的定期检验要求，在安全检验合格有效期届满前1个月向特种设备检验检测机构提出定期检验要求。检验检测机构接到定期检验要求后，应当按照安全技术规范的要求及时进行安全性能检验和能效测试。未经定期检验或者检验不合格的特种设备，不得继续使用。第四十八条 特种设备检验检测机构进行特种设备检验检测，发现严重事故隐患或者能耗严重超标的，应当及时告知特种设备使用单位，并立即向特种设备安全监督管理部门报告。,2 城市燃气法规标准体系,（2）压力管道安全管理与监察