天然气管道用什么管
天然气管道用钢管,高级别钢管的强度、韧性、可焊性等能满足燃气管道的各指标要求,钢管是燃气管道的主要材料,主要有X52、X60、X65、X80等级别,以及更高级别的X100、X120等钢管。通常室外的天然气管道用的是钢管,也是天然气管道主要材质,室内用于连接天然气灶具则是燃气专用的橡胶管,也可用不锈钢的波纹管代替。
燃气管道材料选择性多,有钢管、铸铁管、聚乙烯管等,需根据管道铺设场合来选择应用,其中高压、中压等燃气管道,要选择用钢管,低压燃气管道可以采用铸铁管,二中、低压地下燃气管可以选择聚乙稀管材。钢管是经过加工形成一种特殊的冶金产品,通常选择的是X80型号的钢材,其抗压能力较强,具有一定的可焊性,这种管道不易腐蚀,橡胶管也可用不锈钢的波纹管代替,因为相对来说强度更加大,具有抗老化性的特点,为保证燃气连接到位,不容易出现泄露的问题,尽量使用金属软管。
室外加压给水管道一般选用的管材有三种:第一类是金属管,如内搪塑料的热镀铸铁管、铜管、不锈钢管等。第二类是塑复金属管,如塑复钢管,铝塑复合管等。第三类是塑料管,如pb、pp-r。
管材:
管材就是用于做管件的材料。不同的管件要用不同的管材,管材的好坏直接决定了管件的质量。建筑工程、电厂、化工厂等多用此类管材,有执行标准GB/T5310;用于高压锅炉:有执行标准GB/T8163;输送流体用无缝钢管:有执行标准GB3087;低压锅炉用无缝钢管:有执行标准GB/T9948;石油裂化用无缝钢管:有执行标准GB/T14976;流体输送用不锈钢无缝钢管。
1.1 钢管
钢管应用历史较长,范围较广,输水工程一般选用螺旋焊缝与直缝焊接钢管。螺旋焊接钢管采用卷板,利用螺旋管焊接生产线一次成型。国内已可生产DN2540mm螺旋焊接钢管。螺旋焊管受加工工艺影响,管材存在较大残余应力,这部分残余应力与管道运行期间工作应力组合后,降低了管道承受内压的能力。另外,螺旋焊接管的焊缝较直缝焊管的焊缝长,这就意味着薄弱环节多,可靠性差。但由于输水工程管道内压一般不算太高,即使螺旋焊接管存在上述问题也不影响其应用。
1.2铸铁管
按材质可分为灰口铸铁管和延性铸铁管,由于灰口铸铁管口径不大、材质不稳定,因此事故较多,在输水工程中基本不采用。延性铸铁管也称为球墨铸铁管,其强度比钢管大,延伸率也高出10%.另外,现有些厂家生产的球墨铸铁管没进行退火处理,称为铸态球墨铸铁管,其材质的性能除延伸率低于球墨铸铁管外,其余性能指标均与球墨铸铁管相似,价格也低,应用也较多。
1.3 预应力混凝土管
按生产工艺分成两种,一种因加工工艺分为三步,通常称为三阶段预应力混凝土管;另一种方法是一次成型,通常称为一阶段管。预应力混凝土管因加工工艺简单、造价低、较适合我国的经济状况而应用普遍。但管材制作过程中存在弊病,如三阶段管喷浆质量不稳定,易脱落和起鼓;一阶段管在施加预应力时不易控制(特别在插口端部),且因体积重量大造成运输安装都不方便,使其应用受到了限制。预应力混凝土管口径一般在2000mm以下,工压在0.4~0.8MPa.口径大、工压高的工程应用时要慎重。
1.4 预应力钢筒混凝土管PCCP
这是一种钢筒与混凝土制作的复合管,管心为混凝土,在其外壁或中部埋入厚1.5mm钢筒,在管芯上缠绕环向预应力,采用机械张拉缠绕高强钢丝,并在其外部喷水泥砂浆保护层。该管的特点是由于钢套筒的作用,抗渗能力非常好。管子的接口采用钢制承插口,尺寸较准确,并设橡胶止水圈(单胶圈或双胶圈),因而止水效果好,安装方便。预应力钢筒混凝土管的管径一般为DN600~3600 mm,工作压力为0.4~2.0MPa,其中DN1200mm以下一般为内衬式,DN1400mm以上通常为埋置式。PCCP管材的行业标准已颁发,设计规范与工程建设标准已在编制,其应用前景广阔。
1.5 玻璃纤维增强热固树脂夹砂管(玻璃钢管)
玻璃钢管的特点是强度较高,重量轻,耐腐蚀,不结垢,内壁光滑阻力小,在相同管径、相同流量条件下比其他材质管道水头损失小、节省能耗。玻璃钢管的连接也采用承插式,并设置胶圈,安装很方便。玻璃钢管相对而言壁薄,为柔性管道,对基础与回填要求较高。玻璃钢管行业生产标准已颁发,施工验收标准和设计规范在编制中。玻璃钢管水头计算的内壁粗糙系数设计时现一般取η=0.009,寿命一般为50年。
2、管材的选用条件
输水工程中,管材的选择根据工程的具体情况,要做技术、经济、安全、工期等方面分析比较,综合平衡后确定。现依据已实施的大型输水工程实例介绍管材的选用情况。
2.1 引滦入津工程
因输水距离长(234 km)、输水规模大(下段规模为50 m3/s),经方案比较后确定在市内段选用两种大口径钢管:
①输水规模110×104m3/d(12.73 m3/s),DN2500mm,δ=20 mm,L=10.67 km,工压0.5 MPa.
②输水规模55×104m3/d(6.37 m3/s),DN1800mm,δ=16mm,L=3.67 km,工 压=0.3MPa.引滦入津工程至今运行16年,效果较好。
2.2 引碧入连三期工程
引碧入连三期工程输水规模定为67×104m3/d,工作压力为1MPa.管材方案比较时,主要考虑工压较高,管径较大,丘陵地区地形起伏较大,选用承插口预应力混凝土管不安全,而当时国内只能生产DN1000mm以下的球墨铸铁管,不能满足引碧工程的要求,因此就限于对钢管与PCCP管进行调研、分析、比较。当时主要因大口径PCCP管在国内长距离输水工程方面缺少应用实例,对输水安全性不放心,最后确定选用钢管。选用情况为:
①洼子店至三道沟水厂,输水管总长68.336km,规模为27×104m3/d.采用钢管DN1820mm,δ=16mm,长46.924km,工压1.0 MPa;钢管DN1620mm,δ=14mm,长21.42km.
②洼子店至长沙沟水厂,输水管总长60.54km,规模40×104m3/d,工压1.0MPa.采用钢管DN2054mm,δ=18mm,长43.678km;钢管DN1820mm,δ=16mm,长16.862km.
2.3 河北省长距离输水工程
河北省邯郸羊角输水工程、“引岳济邯”工程、石家庄黄壁水库供水工程、保定西大洋水库供水等大型输水工程都采用预应力混凝土管。这主要因为河北省地形平缓,输水工程工压不高,规模适中,经经济技术比较,预应力混凝土管占优势,既节省投资又可保证输水安全,通水后运行良好。
2.4 温州市曹平至永强输水工程
工程特点是输水线路长,计26.84km,沿管线的地质差。据地勘报告,管道大部分都将埋在淤泥土层中,淤泥厚9.7~30m,淤泥土呈饱和、流塑、高压缩性、高灵敏度、承载力低。地下水位较高,一般在地表下0.5~1.3m左右。
经过比较,认为玻璃钢管重量轻、耐腐蚀、内壁光滑水头损失小、不易淤积和结垢,且FWC接头安装很方便,与钢管相比造价又低。此工程选管情况如下:输水管长26.84km,输水规模20×104m3/d,工压0.5MPa,采用DN1200玻璃钢管10.272km,刚度10000N/m2;DN1400mm玻璃钢管16.568km,刚度10000N/m2.1998年竣工后运行良好。
3、各种管材的应用前景
在给水工程中,管道占投资的比重很大,且因管材选用不当造成事故或增加不必要资金的实例也较多,因此开展输水工程管材的研究对节省投资、方便施工、安全运行意义很大,已引起各有关方面的重视。
我国地域广阔,各地区的地质、地形、自然状况、经济形势和应用管材的习惯等都不一样,这就形成了输水工程管材应用上的多样性。某一种管材在某个工程被选用,其经济、技术的合理性并不等于在另一地方也一样,这就形成在市场经济的今天各种管材的竞争场面。
根据笔者20余年来参加设计多项长距离输水工程的经验,选管应从工程的规模、重要性、对管口径及工压的要求、工程地质、地形、外荷载状况、工程的工期要求、资金的控制等方面进行综合分析比较后确定。预应力混凝土管、PCCP管、钢管、球墨铸铁管、玻璃钢管都是普遍采用的管材,但一般而言,球墨铸铁管、钢管、PCCP管比较安全,特别在工压高、管道口径大的情况下。目前国内大口径(DN>1000mm)球墨铸铁管生产厂家不多,价格较高;钢管要特别注意防腐,因为这直接关系着输水工程的寿命;玻璃钢管应用也在扩大,但特别注意出厂管材的质量检验,注意选择合适的刚度(一般输水工程埋地管道刚度不应<5000N/m2)。预应力混凝土管是最经济的管材,我国应用较广,但为保证安全输水,一般口径不应超过DN2000mm,工作压力一般选用0.4~0.8MPa.
对口径较大、工压高、管线折点较大的工程应注意安全性。
目前我国在输水工程管材的生产与应用,管材的行业标准、验收标准、设计规范的制订以及引进开发生产新型管材等方面都有很大的进步,形势是很喜人的,前景是很乐观的。
1.从温度条件考虑,常温条件下的氧气管道一般采用钢管。但在制氧装置中,由于钢材在–40℃以下具有冷脆性,因此对于在低温状态下工作的管道须采用铝合金、铜合金或不锈钢,这几种材料在低温下仍具有良好的强度和韧性。
2.从压力条件来考虑,工作压力大于3兆帕的氧气管道就采用黄铜管或紫铜管。压力小于3兆帕的,一般采用无缝钢管,为了避免高压氧气流在管道中高速流动时对管壁的摩擦及可能存在的微小燃烧物引起管道燃烧,因此对碳钢管道的氧气流速应有限制。氧气管道的材质,应根据氧气的压力、温度氧气在管道中的流速等条件来选用。氧气管道除了与其它管道一样满足强度条件外,还需要具有防腐蚀、防锈、防火的要求。
一、管材的选用
从温度条件考虑,常温条件下的氧气管道一般采用钢管。但在制氧装置中,由于钢材在–40℃以下具有冷脆性,因此对于在低温状态下工作的管道须采用铝合金、铜合金或不锈钢,这几种材料在低温下仍具有良好的强度和韧性。
从压力条件来考虑,工作压力大于3兆帕的氧气管道就采用黄铜管或紫铜管。压力小于3兆帕的,一般采用无缝钢管,为了避免高压氧气流在管道中高速流动时对管壁的摩擦及可能存在的微小燃烧物引起管道燃烧,因此对碳钢管道的氧气流速应有限制。
二、管道管件的选用
氧气管道上的弯头、分岔头及变径管的选用,应符合下列要求:
氧气管道严禁采用折皱弯头。当采用冷弯或热弯弯制碳钢弯头时,弯曲半径不应小于管外径的5倍;当采用无缝或压制焊接碳钢弯头时,弯曲半径不应小于管外径的1.5倍;采用不锈钢或铜基合金无缝或压制弯头时,弯曲半径不应小于管外径。
钢管分为无缝钢管和焊接钢管。无缝钢管生产过程是将实心管坯或钢锭穿成空心的毛管,然后再将其轧制成所要求尺寸的钢管。采用的穿孔和轧管方法不同,就构成了生产无缝钢管的不同方法。
焊接钢管生产过程是将管坯(钢板或带钢)弯曲成管状,再把缝隙焊接起来成为钢管。因采用的成型和焊接方法不同,就构成了生产焊接钢管的不同方法。
在管道行业中,天然气、油气资源的存储和运输环节可使用高频直缝钢管、双面埋弧焊钢管、大口径厚壁钢管三种管道类型输送。管道运输作为一种长距离输送液体和气体物资的输方式,是陆地能源运输的重要方式。
一、高频直缝钢管高频直缝钢管具有工艺简单,连续生产的特点,应用于民用建筑、石化,轻工等部门,是根据电磁感应原理和交流电荷在导体中的趋肤效应、邻近效应和涡流热效应,使焊缝边缘的钢局部加热到熔化状态,通过轧辊的挤压,使对接焊缝实现晶间接合,从而符合焊缝焊和的要求。
高频直缝钢管不产生焊和飞溅,焊和热影响区窄,成形美观,焊和力学性能好,因此在石化输送管中是比较常用的钢管。
二、双面埋弧焊钢管埋弧焊钢管采用双面埋弧焊方法焊接,用于压力流体输送。双面埋弧焊钢管具有较强的承压能力和良好的焊接性能,经过各种严格的科学检验和试验,使用安全可靠。
双面埋弧焊钢管可制定钢管直径,运输效率高,可节省铺设管道的投资,主要用于石油和天然气的管道输送。
三、大口径厚壁钢管随着石油、天然气输量的不断增加,同时也要求着输送管道的口径要不断增大,钢管口径可达到2020 mm,通过折弯、外焊、矫直、合缝、内焊、平头等多道工序制作而成。
大口径厚壁直缝钢管吸收了国内外生产的先进设计理念,重视直缝钢管作为结构部件的发展,在石油、天然气领域得到了成熟的应用,并取得了丰硕的成果。
所以国际上在选择天然气管道强,有强制规定,天然气管道必须是PE管材,也就是PE80~PE100。
【解析】无缝钢管适用于城镇室外供热管道,一般直径小于50mm时,选用冷拔钢管,
直径大于50mm时,选用热轧钢管。