1、浅谈城市天然气管道的设计【摘要】本文介绍了城市天然气管道设计原则，详细分析探讨了城市天然气管道的设计要点。 【关键词】 城市天然气管道 设计原则 要点 中图分类号：F416.22 文献标识码：A 文章编号： 一、前言 天然气作为一种新型燃料，具有洁净、高效、优质、无污染的特点，迅速成长为是世界三大支柱能源之一。我国的各个城市天然气的使用已经快速的发展起来，在极大改善市民产生活质量的同时，也给燃气安全管理工作带来许多问题，城市天然气管道的设计就显得尤为重要。 二、城市天然气管道设计原则 严格遵循国家及地方有关规范,标准、规定和技术要求, 符合国家和行业对初步设计的规定, 做到设计内容完整, 质量
2、高标准, 深度满足要求。.本着近远结合、留有一定发展余地的原则, 在保证近期工程建设的同时, 考虑远期发展的需要, 使工程的建设投资合理, 充分发挥工程的经济效益和社会效益。 管线设计采用先进标准, 确保管线运行安全可靠, 维护管理方便。. 设备选型主要立足于国内, 结合多年来积累的经验, 做到设备性能可靠、技术先进、方便运行、便于维护。对于工艺流程需要或国内尚不能满足要求的设备拟从国外引进。 三、城市天然气管道的设计要点 防腐及阴极保护 1、管道防腐 管道外防腐层的选择：.管道外防腐层比选埋地管道外防腐涂层一般应具有: 良好的粘接力, 优异的抗化学介质的能力, 良好的绝缘电阻(涂层电阻不应小
3、于 10 0 0 0 * *m2 ), 一定的耐阴极剥离强度的能力, 良好的抗土壤应力的能力。为满足施工的要求, 还应具有: 良好的弯曲性, 耐磨性, 一定的抗冲击强度和硬度,补伤和环焊缝补口容易。目前埋地输气管道通用的外防腐涂层主要有环氧煤沥青涂层、熔结环氧(FB E)、挤出聚乙烯涂层(2P E 和 3P E )、双层熔结环氧涂层(双层 FB E)；管道外防腐层推荐方案为保证管道的安全性、可靠性, 结合高压天然气管网工程的经验, 高压天然气管道外防腐层推荐方案如下:埋地钢质管道采用挤出聚乙烯三层结构普通级外防腐层的防腐方法(简称 3P E), 特殊地区采用加强级 3 PE ;穿越管道及管件采
4、用外涂加强级双层熔结环氧涂层(双层FB E) 的防腐方法；管道现场补口补伤 3P E 防腐层管道采用液态环氧涂料加辐射交联聚乙烯热收缩套(带) 工艺。防腐层和进行补口材料剥离强度测试留下的伤口, 采用辐射交联聚乙烯补伤片补伤。双层熔结环氧涂层(双层 FB E ) 管段补口宜采用同种材料及结构补口。 2、输气管道阴极保护方案 埋地管道外防腐层难免在施工过程中不产生损伤, 必需辅之阴极保护防止涂层损伤处的管道被土壤腐蚀。对埋地管道进行阴极保护的方法有两种, 即外加电流阴极保护和牺牲阳极保护。外加电流阴极保护适应距离长、管径大的管道, 牺牲阳极适用于距离短、管径小的管道。根据本项目的具体情况, 输气
5、管道推荐采用外加电流阴极保护方案, 在某些特殊地段(如钢套管)外加电流可能产生屏蔽效应, 此时在套管内安装镯式锌牺牲阳极加以辅助保护。 3、 套管段阴极保护 在加设埋地套管的的地段, 因套管对套管内的钢管具有屏蔽作用, 故在套管段须另设牺牲阳极对芯管加强保护。 4、临时牺牲阳极保护 对于高压天然气主干管及其阴极保护站建设不同步时, 若时间周期相差 6 个月以上, 应考虑对埋地高压天然气主干管加设临时牺牲阳极进行保护。临时牺牲阳极保护寿命一般为两年, 待阴极保护站投入运行后, 则采用外加电流阴极保护。 5、杂散电流干扰防护 当使用阴极保护法对管道进行电化学保护时, 必须考虑所在地区土壤电位以及其
6、对管道防腐可能造成的影响。根据杂散电流干扰测试和调查,采用相应的管道防腐保护和排流措施；在杂散电流干扰地区, 管道埋地后, 其排流措施应限期投人运行, 一般不应超过 3 个月。 6、清管、试压及干燥 （一）清管 高压输气管道施工在下沟回填后进行分段清管和分段试压, 试压管段应根据地区等级并结合现场情况分段, 每段长度不宜超过 18 km。高压、超高压天然气管道施工在下沟回填后进行分段清管和分段试压。穿越大型河流、铁路、二级以上公路、高速公路、立交的管段应单独进行清管和试压。 （二）试压 强度试验应采用洁净水作为试压介质。试验压力为设计压力的 1.5 倍, 稳压时间为 4 小时。严密性试验介质采
7、用洁净水 , 试验压力等于设计压力, 稳压时间为 24 小时, 以不泄漏为合格。 （三）干燥 管道在投入使用前应进行整体清管和试压, 并吹扫干燥, 必要时可注入吸湿剂, 然后用干燥的空气将吸湿剂的挥发物吹扫干净, 直至管内空气水露点比输送条件下最低环境温度低 5 0 。 7、不良地质处理及抗震措施. （一）松软土管道地基处理 在一般性松软土区域, 硬壳层厚度有 2.5 m 的地方, 可以充分利用这一抗压强度较大的承力层, 在满足管道最小埋深的基础上, 管道埋深力求浅些。在湿软土较厚而无法清除时, 采用砂、砾石、块石或矿渣等换土, 并夯至密实。垫层的厚度应大于 0.5m, 垫层的顶部宽度为管道外
8、径 D + 3 0 0m m。对于施工机械能来回行走的一般淤泥质软土, 采用挤密桩法加固软土, 与土层一起组成复合地基, 使土壤承载力增大到 0.1一 O.2MPa, 以防止管线产生不均匀沉降。在流塑性较强的淤泥质软土地段, 特别是地表有水地段, 为防止管线漂浮, 采用预制钢筋混凝土桩或型钢桩锚固、加重块等方一法进行稳管。 （二） 流砂地段的管基处理 管道经过流砂地段应采用如下措施对管基进行保护或处理:在流砂比较严重地段, 应根据土壤下沉或地基扰动程度, 采取适当的沟槽地基加固措施。施工设计时根据土壤含水量、需要加固的土层的厚度(较厚时) , 采用砂桩加固或木桩加固的方式对管基进行处理。尽量减
9、低动水压力作用, 在可能的条件下应争取在地下水位最低的季节进行施工, 避免严重流砂现象的发生。对于局部小范围的一般流砂地段, 土壤承载力满足敷管要求的, 在构槽两侧打入板桩,以减轻流砂现象, 尽量减少对天然管基的扰动。对于地下水位较高, 流砂较常发生地段, 为杜绝因扰动管基而降低地基的承载能力, 应采用单井或井群汇集地下水的排水法,降低地下水位至施工土层以下。 （三）管道沉降监测 为了管线安全, 直埋管道沿线每公里以及穿越管道两侧都需布置管线沉降监测点, 并作好管道的沉降变形监护工作。若监测数据超过允许值, 则应及时采取相应措施, 例如: 采用挤密桩、灌浆等。确保管线运行安全、平稳。 （四）
10、管道抗震措施 一般埋地管道通过地震动峰值加速度大于或等于 0.29 地区时, 应进行抗拉伸和抗压缩校核。由于管道压力较高, 为保证工程建设和运行的安全性, 设计时还采取如下抗震措施:管材选择优质管线钢板材, 充分考虑管材的强度和韧性, 满足规范要求;管道外防腐采用三层 PE 外防腐层(定向穿越采用双层环氧粉末外防腐层) , 减少了管道与土壤的摩擦阻力, 满足抗震设计要求;管道穿越公路时, 宜加设套管;管道转向设计时, 尽量采取弹性敷设方式, 无法满足时, 采用 5 倍管外径的热偎弯管;对于砂土液化地区采取稳管措施;按规范要求设置线路截断阀室。在感测到地震波时, 可以自动将地震感应信号迅速传送至
11、 SCA D A 调度中心, 接受指令后紧急关闭阀门, 保证线路运行安全。 结论 目前，人们对环境质量的重视程度越来越高，城市对环境保护的要求有了进一步的提高，对于能源的供应也向清洁型、高效型迈进。燃气管理是城市的理想能源，所以燃气管道的设计与施工是造福千家万户的事业，对提高城市的能源利用水平，改善城市的环境质量有着重要的作用，在有可能的条件下，应使设计更合理、周到，燃气管道将得到进一步的发展，成为城市的主要能源输出管道。优化管道设计方案，才能更好得造福社会。 【参考文献】 1姚光镇.输气管道设计与管理M. 北京:石油大学出版社, 1991 2杜晓春.关于城市天然气管优化设计的方法研究D. 南充:西南石油大学,2005:33-34.
