1、第五章燃?xì)夤艿兰捌涓綄僭O(shè)備,第一節(jié)管材及其連接方式,管材,要求：根據(jù)燃?xì)獾男再|(zhì)、系統(tǒng)壓力及施工要求，滿足機(jī)械強(qiáng)度、抗腐蝕、抗震及氣密性等各項(xiàng)基本要求。鋼管常用的鋼管有普通無縫鋼管和焊接鋼管，具有承載應(yīng)力大、可塑性好、便于焊接的優(yōu)點(diǎn)。與其它管材相比壁厚較薄、節(jié)省金屬用量，但耐腐蝕性較差，必須采取可靠的防腐措施。,鋼管,普通無縫鋼管焊接鋼管大口徑焊接鋼管在選用鋼管時(shí)，當(dāng)直徑在150mm以下時(shí)，一般采用低壓流體輸送用焊接鋼管；大口徑管道多采用螺旋卷焊鋼管。鋼管壁厚應(yīng)視埋設(shè)地點(diǎn)、土壤和交通荷載而加以選擇，要求不小于3.5mm，如在街道紅線內(nèi)則不小于4.5mm。當(dāng)管道穿越重要障礙物以及土壤腐蝕性甚強(qiáng)的地

2、段，壁厚應(yīng)不小于8mm。戶內(nèi)管的壁厚不小于2.75mm。,鑄鐵管,鑄鐵管抗腐蝕性能很強(qiáng)，一般采用鑄模澆鑄或離心澆鑄方式制造，其抗拉強(qiáng)度、抗彎曲、抗沖擊能力和焊接性能均不如鋼管好。但由于其抗腐蝕性能良好。隨著球墨鑄鐵鑄造技術(shù)的發(fā)展，鑄鐵管的機(jī)械性能大大增強(qiáng)了，從而提高了其安全性，降低了維護(hù)費(fèi)用。國外鑄鐵管的直徑為402600mm，長度為29m，其間各種管徑已成系列化，輸氣壓力最高達(dá)0.71.6MPa。,塑料管,具有耐腐蝕、質(zhì)輕、流體流動(dòng)阻力小、使用壽命長、施工簡便、可盤卷、抗拉強(qiáng)度較大等一系列優(yōu)點(diǎn)。近二十年來，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家相繼在天然氣輸配系統(tǒng)中使用聚氯乙烯、高中密度聚乙烯和尼龍11等各種材質(zhì)的塑

3、料管。與金屬管不同，它受持續(xù)應(yīng)力及環(huán)境溫度變化的影響較敏感，故其設(shè)計(jì)應(yīng)力應(yīng)根據(jù)長期強(qiáng)度來確定。當(dāng)使用溫度高于設(shè)計(jì)溫度時(shí)，其強(qiáng)度有明顯的下降；相反地，當(dāng)使用溫度低于設(shè)計(jì)溫度時(shí)，其強(qiáng)度有明顯的增加。除長期強(qiáng)度外，還必須考慮其它特性，如耐腐蝕性和耐化學(xué)性、耐老化性、強(qiáng)度與溫度的關(guān)系、韌性、透氣性及柔性等。,目前用于燃?xì)夤艿郎系乃芰瞎茉谠S多國家中最大工作壓力為0.3MPa，在少數(shù)國家中達(dá)0.40.6MPa，最高工作溫度38。由于它的剛性不如金屬管，所以埋設(shè)施工時(shí)必須夯實(shí)溝槽底，才能保證管道坡度的要求。雖然塑料管經(jīng)劇烈碰撞易斷裂，但易于及時(shí)發(fā)現(xiàn)修好；而鋼管被碰撞當(dāng)時(shí)只破壞防腐層，不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)日積月累

4、才發(fā)覺管子穿孔漏氣，后果將更壞。據(jù)國外資料介紹，塑料管的安裝費(fèi)要比鋼管低，如施工DN100的管子，每米可節(jié)省施工費(fèi)約7，施工DN50的管子每米可節(jié)省施工費(fèi)約17。,其它管材,國外有時(shí)還使用有色金屬管材，如銅管和鋁管。由于銅管和鋁管價(jià)格昂貴而不能廣泛應(yīng)用于輸配管道上。在室內(nèi)管道上有時(shí)還使用鋁質(zhì)軟連接管件，施工較方便。復(fù)合管,鋼管的連接方法,鋼管可以用螺紋連接、焊接連接和法蘭連接等。室內(nèi)管道管徑較小、壓力較低一般用螺紋連接。室外輸配管道以焊接連接為主。在設(shè)備與管道連接處常用法蘭連接。室內(nèi)管道采用三通等螺紋連接管件，施工方便。焊接是管道連接的主要形式，可采用的方法有氣焊、手工電弧焊、埋弧半自動(dòng)焊等。

5、,氣密性,管螺紋連接時(shí)，必須纏繞填料。常見的填料有鉛油加麻絲和聚四氟乙烯等。燃?xì)夤艿篮驮O(shè)備之間的連接，也常用法蘭連接。法蘭密封面應(yīng)垂直于管道中心線，成對(duì)法蘭用螺栓緊固時(shí)，不允許使用斜墊片或雙層墊片，并避免螺栓擰得過緊而承受過大的應(yīng)力或受力不均勻。墊片的材質(zhì)，可根據(jù)輸送介質(zhì)的性質(zhì)來選擇。當(dāng)輸送焦?fàn)t氣時(shí)，用石棉橡膠墊片；輸送液化石油氣或天然氣時(shí)，則用耐油橡膠墊片，以防止介質(zhì)浸蝕墊片破壞管道的氣密性。,鑄鐵管的連接,低壓燃?xì)忤T鐵管道的連接，過去廣泛采用承插接口的形式。承插接口又分剛性和柔性兩種接口，即鉛密封和水泥密封兩種。承插接口的氣密性和抗震能力較差，目前國內(nèi)外都已淘汰這種接口做法，代之以耐油橡膠

6、圈密封材料，因而具有施工方便、氣密性好、抗震和承受不均勻沉降的能力較強(qiáng)等特點(diǎn)。接口緊固部分都采用了螺栓螺母，施工簡便，但仍存在橡膠填料的耐久性和緊固件的腐蝕問題。通常，在焦?fàn)t煤氣管道使用丁睛橡膠圈或氯丁橡膠圈；在天然氣及液化石油氣管道上，用耐油橡膠圈。,塑料管的連接,隨著塑料管的廣泛應(yīng)用，它的連接方法越來越簡便和多樣化。粘接連接塑料管的焊接熱熔接接口可用專門的加熱模具，將套筒管件側(cè)和管道側(cè)同時(shí)加熱到最佳溫度(對(duì)聚乙烯為170)，待各自表面熔融時(shí)，即刻卸去模具就可把它們承插連接起來。熱熔接接口還可采用預(yù)埋有電熱絲的套筒件通電加熱熔融達(dá)到連接的目的。塑料管與金屬管還可用通用接頭來連接。此外，也可以

7、采用過渡連接管件來實(shí)現(xiàn)不同管材的螺紋或法蘭連接。,第二節(jié)燃?xì)夤艿赖母綄僭O(shè)備,為了保證管網(wǎng)的安全運(yùn)行，并考慮到檢修、接線的需要，在管道的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)置必要的附屬設(shè)備。這些設(shè)備有閥門、補(bǔ)償器、排水器、放散管等。此外，為在地下管網(wǎng)中安裝閥門和補(bǔ)償器，還要修建閘井。,閥門,閥門是用來啟閉管道通路或調(diào)節(jié)管道內(nèi)介質(zhì)流量的設(shè)備。要求閥體的機(jī)械強(qiáng)度高，轉(zhuǎn)動(dòng)部件靈活，密封部件嚴(yán)密耐用，對(duì)輸送介質(zhì)的抗腐性強(qiáng)，同時(shí)零部件的通用性好。燃?xì)忾y門必須進(jìn)行定期檢查和維修，以便掌握其腐蝕、堵塞、潤滑、氣密性等情況以及部件的損壞程度，避免不應(yīng)有的事故發(fā)生。然而，閥門的設(shè)置達(dá)到足以維持系統(tǒng)正常運(yùn)行即可，盡量減少其設(shè)置數(shù)，也就是減少

8、漏氣點(diǎn)和額外的投資。,閘閥,閘閥中由于流體是沿直線通過閥門的，所以阻力損失小，閘板升降時(shí)所引起的振動(dòng)也很小，但當(dāng)存在雜質(zhì)或異物時(shí)，關(guān)閉受到阻礙，使應(yīng)該停氣的管段不能完全關(guān)閉。閘閥有單閘板閘閥與雙閘板閘閥之分，由于閘板形狀不同，又有平行閘板與楔形閘板之分，此外還有閥桿隨閘板升降和不升降的兩種，分別稱為明桿閥門和暗桿閥門(圖4-25及圖4-26)。明桿閥門可以從閥桿的高度判斷閥門的啟閉狀態(tài)，多用于站房內(nèi)。,旋塞,旋塞是一種動(dòng)作靈活的閥門，閥桿旋轉(zhuǎn)90即可達(dá)到啟閉的要求，雜質(zhì)沉積造成的影響比閘閥小，所以廣泛用于燃?xì)夤艿郎稀３Ｓ玫男袃煞N：一種是利用閥芯尾部螺母的作用，使閥芯與閥體緊密接觸，不致漏氣

9、，這種旋塞只允許用于低壓管道上，稱無填料旋塞；另一種稱為填料旋塞，利用填料以堵塞旋塞閥體與閥芯之間的間隙而避免漏氣，這種旋塞體積較大，但較安全可靠，允許應(yīng)用在中壓管道上，直徑不大于50mm。,截止閥、球閥和蝶閥,截止閥是依靠閥辯的升降以達(dá)到開閉和節(jié)流的目的。這類閥門使用方便、安全可靠，但阻力較大。球閥體積小，流通斷面與管徑相等。這種閥門動(dòng)作靈活、阻力損失小，特別是能滿足通過清管球的需要。蝶閥是關(guān)閉件閥瓣繞閥體內(nèi)一固定軸旋轉(zhuǎn)的閥件，一般作管道及設(shè)備的開啟或關(guān)閉用，有的也可以作節(jié)流用。閘閥、蝶閥只允許安裝在水平管道上，而其它幾類閥門則不受這一限制；但如果是有驅(qū)動(dòng)裝置的截止閥或球風(fēng)則也必須安裝在水平

10、管段上。,補(bǔ)償器,作為調(diào)節(jié)管段脹縮量的設(shè)備，常用于架空管道和需要進(jìn)行蒸氣吹掃的管道上。此外，補(bǔ)償器常安裝在閥門的下側(cè)(按氣流方向)，利用其伸縮性能，方便閥門的拆卸和檢修。還使用一種橡膠-卡普隆補(bǔ)償器。它是帶法蘭的螺旋皺紋軟管，軟管是用卡普隆布作夾層的膠管，外層則用粗卡普隆繩加強(qiáng)。其補(bǔ)償能力在拉伸時(shí)為150mm，壓縮時(shí)為100mm。這種補(bǔ)償器的優(yōu)點(diǎn)是縱按方向均可變形，多用于通過山區(qū)、坑道和多地震地區(qū)的中、低壓燃?xì)夤艿郎稀?排水器,為排除燃?xì)夤艿乐械睦淠吞烊粴夤艿乐械妮p質(zhì)油，管道敷設(shè)時(shí)應(yīng)有一定坡度，以便在低處設(shè)排水器，將匯集的水或油排出。根據(jù)管道中燃?xì)獾膲毫Σ煌?，排水器有不能自噴和能自噴的兩種

11、。如管道內(nèi)壓力較低，水或油既要依靠手動(dòng)筒等抽水設(shè)備來排出。安裝在高、中壓管道上的排水器，由于管道內(nèi)壓力較高，積水(油)在排水管旋塞打開以后就能自行噴出。,放散管和閥井,一種專門用來排放管道中的空氣或燃?xì)獾难b置。在管道投入運(yùn)行時(shí)利用放散管排空管內(nèi)的空氣，防止在管道內(nèi)形成爆炸性的混合氣體。在管道或設(shè)備檢修時(shí)，可利用放散管排空管道內(nèi)的燃?xì)?。放散管一段也設(shè)在閘井中，在管網(wǎng)中安裝在閥門的前后，在單向供氣的管道上則安裝在閥門之前。為保證管網(wǎng)的安全與操作方便，地下燃?xì)夤艿郎系拈y門一般都設(shè)置在閥井中。閥井應(yīng)堅(jiān)固耐久，有良好的防水性能，并保證檢修時(shí)有必要的空間?？紤]到人員的安全，井筒不宜過深。,第三節(jié)鋼管的防腐

12、,燃?xì)夤艿栏g的原因燃?xì)夤艿赖姆栏饕侵笇?duì)鋼管的防腐措施。腐蝕是金屬在周圍介質(zhì)的化學(xué)、電化學(xué)作用下所引起的一種破壞。金屬腐蝕按其性質(zhì)可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕是金屬直接和周圍介質(zhì)接觸發(fā)生化學(xué)作用而引起的一種腐蝕，化學(xué)腐蝕不發(fā)生化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化。電化學(xué)腐蝕則是金屬在電解質(zhì)中所發(fā)生的與電流流動(dòng)有關(guān)的一種腐蝕，也稱為電解腐蝕。,輸送燃?xì)獾匿摴馨雌涓g部位的不同，分為內(nèi)壁腐蝕和外壁腐蝕。但由于天然氣是處理后的介質(zhì)，腐蝕性不強(qiáng)，因此主要考慮外壁的保護(hù)。外壁保護(hù)原則是采用外防腐涂層與陰極保護(hù)相結(jié)合的聯(lián)合保護(hù)方式，并根據(jù)不同的環(huán)境腐蝕性等特點(diǎn)，因地制宜地采用不同的保護(hù)方案。外壁腐蝕同樣可以在架

13、空或埋地鋼管上發(fā)生。架空鋼管的外壁用油漆覆蓋層防腐。埋地鋼管的化學(xué)腐蝕是全面性的腐蝕，在化學(xué)腐蝕的作用下，管壁厚度的減薄是均勻的，所以從鋼管受到穿孔破壞的觀點(diǎn)看，化學(xué)腐蝕的危害性不大。故通常埋地鋼管的外壁腐蝕是以電化學(xué)腐蝕為主。,電化學(xué)腐蝕,由于土壤各處物理化學(xué)性質(zhì)不同、管道本身各部分的金相組織結(jié)構(gòu)不同，如品格的缺陷及含有雜質(zhì)、金屬受冷熱加工而變形產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，特別是鋼管表面粗糙度不同等原因，使一部分金屬容易電離，帶正電的金屬離子離開金屬，而轉(zhuǎn)移到土壤里，在這部分管段上電子越來越過剩，電位越來越負(fù)；而另一部分金屬不容易電離，相對(duì)來說電位較正。因此電子沿管道由容易電離的部分向不易電離的部分流動(dòng)，

14、在這兩部分金屬之間的電子有失有得，發(fā)生氧化還原反應(yīng)。失去電子的金屬管段成為陽極區(qū)，得到電子的這段管段成為陰極區(qū)。腐蝕電流從陰極流向陽極，然后從陽極流離管道，經(jīng)土壤又回到陰極，形成回路。在作為電解質(zhì)溶液的土壤中發(fā)生離子遷移，帶正電的陽離子(如H+)趨向陰極，帶負(fù)電的陰離子(如OH-)趨向陽極。在陽極區(qū)帶正電的金屬離子與土壤中帶負(fù)電的陰離子發(fā)生電化學(xué)作用，使陽極區(qū)的金屬離子不斷電離而受到腐蝕，使鋼管表面出現(xiàn)凹穴，以至穿孔，而陰極則保持完好。,雜散電流對(duì)鋼管的腐蝕,由于外界各種電氣設(shè)備的漏電與接地，在土壤中形成雜散電流。其中對(duì)鋼管危害最大的是直流電。泄漏直流電的設(shè)備有電氣化鐵路和有軌電車的鋼軌、直流

15、電焊機(jī)、整流器外殼接地和陰極保護(hù)站的接地陽極等。在電流離開鋼管流入土壤處，管壁產(chǎn)生腐蝕。,細(xì)菌作用引起的腐蝕,根據(jù)對(duì)微生物參與腐蝕過程的研究發(fā)現(xiàn)，不同種類細(xì)菌的腐蝕行為，其條件也各不相同。例如，在缺氧土壤中存在厭氧的硫酸鹽還原菌，它能將可溶的硫酸鹽轉(zhuǎn)化為硫化氫，使土壤中氫離子濃度增加，加速了埋地鋼管的腐蝕過程。硫酸鹽還原菌的活動(dòng)與土壤的酸堿度(pH值)有關(guān)。pH值在4.59.0時(shí)細(xì)菌生長最為適宜，pH值在3.5以下或11.0以上時(shí)，細(xì)菌的活動(dòng)完全受到抑制。,土壤的腐蝕性,土壤顆粒間充滿空氣、水和各種可溶鹽，使土壤具有電解質(zhì)溶液的特征，可以導(dǎo)電。土壤的腐蝕性與土壤的結(jié)構(gòu)、含水量、透氣性、導(dǎo)電性、

16、有無各種鹽類和酸類等因素有關(guān)。干燥土壤對(duì)金屬的腐蝕作用比潮濕土壤小。當(dāng)土壤含水量達(dá)1113時(shí)，土壤的腐蝕性最大，而超過2024時(shí)，土壤的腐蝕能力趨于下降。被水分飽和的土壤的腐蝕性最小。當(dāng)含水量經(jīng)常變化，水分和氧共同對(duì)金屬起腐蝕作用時(shí)，這樣的腐蝕最為嚴(yán)重。城市中由污水而淤積的土壤，其結(jié)構(gòu)各不相同，而且雜質(zhì)很多，這種土壤的腐蝕性很大。沼澤地區(qū)、潮濕的泥炭質(zhì)土壤以及爐渣覆差的土壤等，腐蝕性也很大。純砂土對(duì)管道的腐蝕作用甚小。研究土壤時(shí)，如考慮上述全部因素是相當(dāng)復(fù)雜的。應(yīng)找出一個(gè)既易測(cè)定、而又基本上能反映土壤腐蝕性的物理量。研究結(jié)果證明，土壤的電阻率是土壤腐蝕性能的最重要特征，而電阻率又能迅速而較精確

17、地測(cè)定。,埋地鋼管的防腐方法,針對(duì)土壤腐蝕性的特點(diǎn)，可以從下述三個(gè)途徑來防止腐蝕的發(fā)生和降低腐蝕的程度：采用耐腐蝕的管材，如鑄鐵管、塑料管、玻璃鋼管或其它非金屬管道。增加金屬管道和土壤之間的過渡電阻，減小腐蝕電流，如采用防腐絕緣層使電阻增大，在局部地區(qū)采用地溝敷設(shè)或非金屬套管等方法。采用電保護(hù)法，一般與絕緣層防腐法相結(jié)合，以減小電流的消耗。,絕緣層防腐法,管道的絕緣層一般應(yīng)滿足下列基本要求：1.有效的電絕緣性；2.有效的隔水屏障性；3.涂敷于管道的方法不會(huì)對(duì)管道性能產(chǎn)生不利影響；4.涂敷于管道上的涂層缺陷最少；5.與管道表面有良好的附著力；6.能防止針孔隨時(shí)間發(fā)展；7.能抵抗裝卸、儲(chǔ)存和安裝時(shí)

18、的損傷；8.能有效地保持絕緣電阻隨時(shí)間恒定不變；9.抗剝離性能；10.抗化學(xué)介質(zhì)破壞；11.補(bǔ)傷容易；12.物理性能保持能力強(qiáng)；13.對(duì)環(huán)境無毒；14.能防止地面儲(chǔ)存和長距離運(yùn)輸過程不發(fā)生變化和降解。,施工和安裝過程中要求涂層具有下列優(yōu)良特性,抗彎曲性硬度與耐磨性抗沖擊能力抗風(fēng)化能力補(bǔ)口與補(bǔ)傷難易程度,使用過程對(duì)涂層性能的主要要求,粘結(jié)力耐化學(xué)介質(zhì)浸泡絕緣電阻和電氣強(qiáng)度抗陰極剝離抗穿透能力抗土壤應(yīng)力,目前國內(nèi)外埋地鋼管所采用的防腐絕緣層種類很多，有瀝青絕緣層、煤焦油瓷漆、熔結(jié)環(huán)氧、聚烯烴等酚醛泡沫樹脂塑料絕緣層。,電保護(hù)法,外加電源陰極保護(hù)犧牲陽極保護(hù)法排流保護(hù)法,天然氣管道防腐檢測(cè)技術(shù)管道防腐直流電壓梯度（DCVG）檢測(cè),直流電壓梯度（DCVG）技術(shù)的代表儀器是DCVG儀器，它對(duì)有陰極保護(hù)的管道防護(hù)層破損點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。施加了陰極保護(hù)的埋地管道，當(dāng)防腐層破損時(shí)，陰極保護(hù)電流將從破損處土壤介質(zhì)流入管道防腐層破損而裸露的鋼管處。電流流過破損點(diǎn)的周圍土壤，會(huì)在土壤電阻上產(chǎn)生電壓降，在破損點(diǎn)周圍形成一個(gè)電壓梯度場(chǎng)。電壓梯度場(chǎng)分布在破損點(diǎn)所在的地面上形成以破損點(diǎn)位置為中心的等壓線。在接近破損點(diǎn)的部位，由于電流密度增大，因而電位梯度也越大。DCVG檢測(cè)時(shí)主要通過檢測(cè)地面的電壓梯度從而判斷管道防腐層缺陷。,根據(jù)DCVG檢測(cè)原理，一般電壓梯度小于50mV，則管道防腐層無破損等缺陷，當(dāng)管道的電壓