城市燃气管网应用ERW钢管及其防腐问题

1、一、天然气改变能源结构的重要意义我国陆上及海上天然气资源丰富。2002年5月25日结束的“西气东输工程初步设计审查会”上，按照通过的设计方案排定的时间表，2003年12月30日陕西靖边至上海段建成投产，2004年12月30日新疆轮南至靖边管道建成投产，并联通到上海，同时，从2003年起俄气南供，进口LNG，近海气登陆，煤层气开发等，相继排上议事日程。21世纪将是天然气世纪。在这次会上，国家计委负责人已明确主干网和城市燃气管网同时规划，同时施工，同时通气。目前，政府和各界人士对天然气的利用给予高度重视，城市对环境保护的要求，城市能源的供应向清洁、高效方向发展。大气质量与城市使用的能源有直接关系，而天然气是城市燃气的理想气源，提高城市利用天然气水平，对改善大气质量有重要作用，管道燃气将得到进一步的发展。 二、天然气同人工煤制气在管网输配上的区别随着城市燃气气源将很快地由人工煤制气为主向天然气为主的方向发展过程，许多城市面临着气源的更新和转换，这就提出了一个输配管网的改扩建及新建输配管网如何适用的问题。由于天然气与人工煤气成份不同，它不含有重碳氢化合物和水，同时由于使用天然气，管道压力提高，

2、许多城市原有人工煤气管网不适用天然气。根据一些城市气源转换的情况，从人工煤气转换为天然气输配管网可能出现的问题主要是：1、铸铁管道接口漏气，此问题是转换后频次发生最多也是最严重的问题，国内沈阳、锦州等市已发生天然气泄漏事故，主要原因是人工煤气中存在水蒸汽、粉尘及碳氢化合物对管道接口中的橡胶圈、油麻有湿润作用，橡胶圈、油麻丝受潮而饱和膨胀，增加了接口的密封性，既使有小漏气点也会堵住。管道使用天然气后，接口填料收缩，从而发生泄漏。2、室内镀锌管道漏气，由于丝扣填料采用麻丝白漆，转换后由于麻丝白漆因失水而影响密封性能，产生漏气。3、管道内杂质飞扬，由于管道内原介质为人工煤气，人工煤气内存在冷凝水和气，会产生铁锈，而且管道施工期间难免有泥砂存留，在冷凝水和芳香烃的作用下粘附在管底，转换后管道内逐渐变干，铁锈、泥土随燃气流动在管内飞扬，这些灰尘及杂质会堵塞下游的管道，且会影响阀门、调压器、压缩机、使之失灵。三、ERW钢管的无缝化特点直缝高频电阻焊管(Electric Resistance Welding，简称为ERW)与无缝钢管最大的区别在于ERW有条焊缝，这也是ERW钢管质量的关键所在。现代化

3、的ERW钢管生产工艺和设备，由于国际上，尤其是美国等多年的不懈努力，使得ERW钢管的无缝化已经有了比较满意的解决。有人把ERW钢管的无缝化分为几何无缝化和物理无缝化。几何无缝化就是清除ERW钢管的内外毛刺。由于内毛刺清除系统的结构和刀具的不断改进和完善，大中口径的钢管内毛刺的清除已有了较好的处理。内毛刺可控制在-0.2mm+O.5mm左右。物理无缝化是指焊缝内部的金相组织与母材之间存在差别而导致焊缝区域机械性能下降，需要采取措施使其均匀化、一致化。ERW钢管的高频焊接热过程，造成了管坯边缘附近温度分布梯度，并形成了熔化区、半熔化区、过热组织、正火区、不完全正火区、回火区等特征区域。其中过热区组织由于焊接温度在1000以上，奥氏体晶粒急剧长大，在冷却条件下会形成硬而脆的粗晶相，此外温度梯度的存在会产生焊接应力。这样，就形成了焊缝区域力学性能比母材低的情况，物理无缝化就是通过焊缝局部常规热处理工艺即采用中频感应加热装置将焊缝区域加热到AC3(927)，然后进行60m长度、速度在20m/分的空冷过程，需要时再水冷。这种方法的使用达到了消除应力、软化和细化组织、提高焊接热影响区综合机械性能之目

4、的。目前，世界上先进的ERW机组已普遍采用此方法对焊缝进行处理，已获得较好的效果。优质的ERW钢管不仅无法辩出焊缝，而且焊缝系数达到1，实现了焊缝区域组织与母材的匹配。 同时ERW钢管具有因采用热轧卷板作为原料，壁厚均匀可控制在0.2mm左右，钢管二端按美国APl标准或GB/T9711.1标准，修端打坡口，定尺长度交货等优点。近几年来，各天然气管网工程和煤气公司已广泛采用ERW钢管作为城市管网的主要管材。 四、城市燃气管网选用管材的比较 目前城市燃气管网主要用ERW钢管、铸铁管和聚乙烯(PE)管，从安全性和经济性来考虑，也就是确保工程质量、安全供气和用管对燃气介质的适应性以及降低工程造价方面，ERW钢管是首选。当然，要因地制宜，具体分析，综合判断。 1、关于铸铁管 铸铁管的优点是耐腐蚀，但缺点较多。一次性安装较方便，但留下的隐患多，今后维护很麻烦，接口漏气；承压能力低；抗接强度及抗冲击能力低，性碎；消耗金属多，而且单位价格较高。 2、关于聚乙烯(PE)管 (1)一般燃气管网其用量时，当居民小区在1.1万户左右时，其燃气管网中压主干管口径一般都在300左右。 (2)“PE”管对燃气最高使

5、用压力有限制，一般在0.1-0.4Mpa；而ERW钢管允许输送气体压力最低可达7.2Mpa(323.9*7.9 L245)。 (3)“PE”管虽然其伸长率是比钢管高，但拉伸强度仅为钢管的1/5，承受压力以及承受由于基础沉降而对PE管产生的剪切力、弯曲力、拉力远远不如钢管。 (4)此外，“PE”管在不同温度下的允许工作压力，其制约太大，使用时将增加不少费用。如对于SDR11在-20t0时，允许工作压力为0.1Mpa，而0t200则为0.4Mpa；这样，在0附近，按聚乙烯燃气管道工程技术规程的要求将相差0.3Mpa，使现场的工程技术人员很难掌握这个尺度。由于对环境温度的限制，施工时就增加了难度。3、ERW钢管作为城市燃气管网的首选管材，主要优缺点是：(1)强度大(承载能力大)；(2)壁厚均匀，比同口径的铸铁管轻；由于输送压力高，可以比同流量的铸铁管的口径小一个档次，因而，总重量降低，节约了金属降低了造价；(3)在价格上比球墨铸铁管便宜；当160以上时，价格比“PE”管便宜；(4)拉伸强度不仅大于球墨铸铁管，而且是“PE”管的4倍；(5)塑性好，抗震、耐应力开裂性；(6)ERW直缝焊管内壁光

6、滑，摩擦阻力小，避免了燃气杂质沉淀，管道输送能力得到提高；(7)适应温差范围大，施工方便，焊接接口严密。能适应输送煤气、液化石油气混空气以及天然气。(8)但是，钢管一般来说，抗腐蚀能力差，要采取防腐措施。下面就城市燃气管网所用三种管材在综合性能、综合造价等方面作一比较：(1)综合性能比较 表一慈解项棕泄目运稳筋E踏RW嫌钢管良球墨季铸铁互管符聚乙腥烯(沙PE锣)管拳抗拉醒强度酷(宗Nm居m狐2愉)俯群怕4艺00揭更42催0良容距顾18捞-2怨0助弯曲睬强度偿(醒Nm葱m趴2影)钟祖牌4巨00特愁59队0忠形置呜70碌延伸迈率终(%难)僚柜士1咬8挎萝10岩绩虑6息00负(断爽裂伸喉长率疯)形弹性透模量猎(从N/梯mm革2乘)庭舱土2给0*衬10碗4葛镰失先1芦5-屯17求*1呼0饿4幅0.妄9*辈10脊4狡硬度缓沃帮1奉40疏HB之S美堂脏宰2蛋30谷HB躲S揉50桐D-笔70宽D打耐腐锹蚀性赴简颗差弱括变师较面好福筐湿刮好访使用汇年限僚(楼年)欺笼扬2头5-井50购胳50捏哨50迷施工闹强度寻质姐较脆小般锡台碎较想小仇朵斧捉小(2)较大口径管道综合造价比较 表二疯口径冰(m谢m)经种

7、类殃管道建外径期*壁塔厚(蛋mm撒)远造价烧(元思/m顾)疤牢15忧0断球解墨铸割铁管疲鞭16呆9*答6.碰3虹今梁毛25蕉7膏无疼缝钢俯管司晒15睡9*由8惊桨策涨22疑6椅E稼RW形钢管配馋16涌8.批3*犁8名艰缸麻22宁3豪P历E管习偷16爆0*最14首.6神瞎强翠1猪93充萌20松0素且球问墨铸翅铁管戒闲22钱0*台6.让4栋裳所章33锻3帆无催缝钢版管袍裙21缝9*追8笔丛宵夸31桂9圣E佛RW开钢管拐兼21杀9*痛8抵泳昼饼29油2夺录P丑E管枕但22输0*坦18烛.2销蝴振犹30册2秋涌30斤0故球党墨铸云铁管全枣32用2.牲8*擦7.帝2棕以付屠49舍6松无勤缝钢勿管建骗32交5*着8祸券近伴47也2梢E惜RW度钢管装糟32扫3.夫9*乓8孤历允短42辽5躺P焰E管伞召31漫5*咱28目.6倍崭志纹77库4锅概40正0枝球口墨铸厉铁管益态42醒5.劳6*寺8.守1极鸟逢典64勺5喊无步缝钢陶管毁顷42玩6*纯8杆则拉染80刺8巡P趴E管伸瞎40洋0*避36送.4睛哑宁密12闭20注：a、管材费用按价格计，管件及阀门费用按管材费用的15计；b、钢管按采用两层防腐胶带防腐

8、考虑；c、未考虑障碍处理费、路面恢复及农田赔偿费等；d、其它费率按江苏省有关费用定额计取；e、以上为2000年的单位价格。五、ERW钢管是城市燃气管网的首选管材根据最近城建部修编的城镇燃气设计规范规定，将输送燃气压力P分为七个等级。见表三。叠名称病父术骂莲是终压力倚(M鹊Pa导)纺高压聚燃气懒管道哀寄A炊显案奥趁窑微2.牛5勺P削猛4.弊0榜使B剥渔玉缠含卸幼1.闸6舞P塔栽2.蚂5穿次高匪压燃练气管延道扭古A博践仪赵习渴砌0.饿8无P佣淋1.观6壮魔B泊舒涉犬浆截辫0.攻4古P珠丢0.议8猜中压制燃气皂管道奸拆A能命仪忌竭柄流0.脂2好P听烈0.言4竖郊B缺笨匪纹甲幸修0.感00上5络P捕未0.邪2奸低压却燃气她管道讯促蚂默情壮帝P腿扛0.忧00鸦5城镇燃气设计规范中规定上：压力大于0.4Mpa的燃气管道采用钢管。压力小于0.4Mpa的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，钢管或钢骨架塑料管。适用于城市输送管道中，大于0.4Mpa压力的管道采用钢管与其它材质的管道相比，具有无可争议的地位因此，ERW钢管是城市燃气管网建设的首选管材。1、城市燃气管网的主干管从安全性方面比较，ERW钢管的承压能力、抗拉强度和伸长率远远大于铸铁管其抗拉强度和承压能力以及适应温差的能力远远大于“PE”管；从接口严密性来说，ERW钢管的焊接接口远远比铸铁管接口要严密得多，牢固得多；2、从适应性方面比较，ERW钢管适应用于煤气、LNG、LPG、液化混空气以及天然气，而铸铁管对适应LNG及天然气的能力则差得多；ERW钢管适应温差的能力和气压的范围比“PE”管要大得多。3、从经济性方面比较，ERW钢管比球墨铸铁管的单价及总价要便宜，当大于160以上时，ERW钢管也比“PE”管便宜(一般来说，城市煤气主干管大多数

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