城镇燃气管材选用论文

时间:2022-07-21 07:06:00

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