摘要：燃气作为现代城市重要的基础建设之一，在优化城乡能源结构，改善环境，提高人民生活质量发挥着重要作用。燃气管道从设计到施工再到使用，其建设的合理性及安全性至关重要。本文将从天然气水平干管直管段敷设存在温差应力需设置补偿器，分析了温度补偿器的常用类型、选择原则以及设置要求。
关键词：天然气 水平干管 补偿器 应用
1.前言
燃气是现代城乡经济社会发展的重要基础设施之一，与人民群众生产生活息息相关。近些年来，随着天然气的大规模开发利用，我国燃气事业获得长足的发展。尤其是西气东输二线、三线在我国大部分地区的贯通，城镇管道天然气发展势头迅猛，尤其是普通民用住宅天然气在西气东输二线、三线的经过的区域得到了长足、快速发展。这对优化城乡能源结构，改善城乡环境，提高人民生活质量发挥了极其重要的作用。但是，随着天然气管道的建设，一些问题也不能不引起从事燃气事业的工程技术人员和一线运营维护人员的重视。
2.温差变化引起管道变形破坏的实例
天然气水平干管一般为室内外架空的燃气管道，它们沿建筑耐火等级不低于二级的住宅或公共建筑（商业、锅炉房、工业厂房）的外墙敷设。这些管道一般由于直接受到阳光的照射，管面温度变化大，使管道轴向长度发生变化，并产生拉（压）应力。当温差变化的应力大于管道本身抗拉强度时，会导致管道变形或破坏。如某农村地区天然气气化工程，因工程设计人员在近200米民房低压架空天然气管道直管段上未考虑温差应力，工程验收时也未发现此问题，致使工程交付使用1年后发现在管道分支管线三通处管道破坏变形，并且局部焊口点有漏气现象，成为一设计事故，好在发现及时未造成安全事故。因此，天然气水平干管架空段设置温度补偿器是个重要的问题。
3.天然气水平干管温度补偿器的常用类型
（1）自然补偿
利用管道布置的自然弯曲和扭转产生变形来吸收自身的热膨胀和端点位移称为自然补偿。自然补偿是将架空管道制作安装成L形、Z形或者π形或在小口径管道中连接预制的L形、Z形或者π形补偿器。自然补偿是最简单、方便的补偿设施，一般在小口径管道工程中广泛采用，转角小于150°的管道可用作自然补偿。目前，多在天然气水平干管上采用π形补偿器， 一般用无缝钢管煨弯而成（当管径较大时，也可用焊接钢管制成）。
（2）波形补偿器
波形补偿器也称波纹补偿器、波形膨胀节或波纹管，是一种弹性补偿装置，主要用来补偿管道或设备因温度影响而引起的热位移。膨胀节除作为热位移补偿装置使用外，还兼有隔振降噪和密封的作用。
膨胀节的补偿元件是波纹管。在操作过程中，波纹管除产生位移（变形）外，往往还要承受一定的工作压力，因此，膨胀节也是一种承压的弹性补偿装置，保证其安全可靠地工作是十分重要的。目前，在天然气水平干管上常用的波形补偿器有DN25~DN150，根基补偿能力的大小常用的有个6波纹膨胀节或者8波纹膨胀节。
4.温度补偿器的选用原则和设置要求
外架空管线一般采用钢制管道，由温度变化引起钢管的伸缩量计算如下公式：ΔL=α1ΔtL
式中ΔL—伸缩量，mm；α1—线膨胀系数，钢为0.12x10-4/℃；L—管道长度，mm；Δt –温差，℃；由上式可以得出：受温度变化的钢管，每1℃ 温差时，伸缩量为0.012mm，由温度变化引起钢管的伸缩量与该管道的直径无关，仅与直管段的长度和温差有关。
各种管材线膨胀系数a值
在实际工程中，可以根据该公式计算伸长量并查阅相关资料选择π形补偿器的臂长和个数，当π形补偿器无法满足要求时，才考虑选择波形补偿器。
（1）π形补偿器的特点和设置要求
π形补偿器的特点为补偿能力大、轴向推力小、制造方便，运行可靠。π形补偿器宜设置在两固定点中部，为防止管道横向位移过大，应在π形补偿器两侧设置导向架，导向架应与弯头有一定距离，防止弯头处应力过大。
（2）波形补偿器的特点和设置要求
波形补偿器具有工作可靠、结构紧凑、重量轻、位移补偿量大、变形应力小等优点，在设备与设备，管道与管道、管道与设备的串联中，它不仅可以提供充分的轴向位移补偿，还可以提供横向或角方向的位移补偿。
波形补偿器设置时应保护波纹部分，不得磕碰划伤，靠近波纹管的部位应设置导向支架，第一个导向支架与补偿器的距离应小于或等于4DN，第二个导向支架与第一个导向支架的距离应小于或等于14DN，从而防止管道产生弯曲和径向偏移而造成补偿器破坏。不能用补偿器补偿安装误差引起的横向位移；按流体方向正确安装补偿器；补偿器的拉杆在使用时不卸掉，起到调长短的作用；两个固定支座间的管道仅能布置一个波纹补偿器；两固定支座之间的管道应为同径并成一条直线。
5.结语
在天然气水平干管设计、施工和应用中，我们应根据工程实际的具体情况具体分析，温差应力引起的管道破坏问题不容小觑，我们在仔细分析管道所受到的温差应力及设置场所和安装断面后选择性能可靠、安装、维护简便易行的温度补偿器，保证天然气管道架空敷设的安全。
参考文献：
[1]花景新.燃气工程施工.化学工业出版社，2009.
[2]谭洪艳.燃气输配工程.冶金工业出版社，2015.
[3]严铭卿.燃气工程设计手册.中国建筑工业出版社，2008
论文作者:张军伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/22
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