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摘要：超高压城市燃气管线工程设计是建设项目众环节中最为关键的一步，更是建设项目整体规划与实施意图的重要阶段。工程设计的合理与否直接关系着项目能否顺利实施，因此建筑单位应注重项目工程设计环节，确保该阶段的内容科学、合理，为项目的顺利实施提供可靠的保障。
关键词：超高压；城市燃气管线；设计
1、设计规范的选用及设计的基本准则
室外燃气管道工程，其压力级制分为：超高压4.0MPa＜p≤6.4MPa；高压A：2.5MPa＜p≤4.0MPa；高压B：1.6MPa＜p≤2.5MPa。其中p为设计压力。
考虑到超高压燃气管道的输送压力远远高于《城镇燃气设计规范》（GB50028）中高压A级管道输送压力范围，对高压燃气管道的设计应采取现行的《输气管道工程设计规范》（GB50251）。《输气管道工程设计规范》与《城镇燃气设计规范》所提出的条文规范虽然在安全性原则方面存在差异，但都提到由燃气管道漏气所引发的中毒、爆炸事件，在规定的限度内，发生燃气事故原因并不是建筑物与燃气管道的距离问题。扩大建筑物和管道的位置距离不仅不能防止燃气事故的发生，而且会使管道位置选择的难度加大，增加工程成本支出。因此，在《城镇燃气设计规范》中明确提出建筑物与燃气管道应保持一定的距离，这也是充分考虑到检修及施工间距，及对输送压力的相应影响。
《输气管道工程设计规范》主要是根据城市输送燃气的长输干线为研究对象，参照相关ANSIB31.8标准，采取地区等级划分强度设计系数，最后根据相关公式计算管道强度。一般以管道中心线两侧200m为界限，将其分为许多小地段，结合划定地段的区域最终明确户数。
2、强度计算及管材的有效选择
2.1管材选择应遵循的基本原则
2.1.1技术原则
天然气管道所使用的管道附件和钢管材料都有相应的落锤撕裂试验和冲击性试验要求，因使用材料的施工温度、使用温度、所选材料、壁厚、直径等要求不同。使用焊接连接时要求管道和附件的材质接近或相同；附件的材质必须满足管道附件对应的标准要求，不能使用螺旋焊缝管做管道附件。
2.1.2经济原则
所选择的钢管要在确保质量满足要求的基础上尽可能节省成本费用。
2.1.3施工和运行管理原则
所选择的钢材应购买方便而且在施工中可操作性强，便于维修管理。
2.2管道强度计算
计算管道强度时还应考虑管道、弯管部位的壁厚。管道强度计算公式如下：
传统的燃气管道强度计算时会受到制管、施工焊接等多方面因素的影响，因此焊缝系数一般小于1，这样可提高输气的安全性能，但这种方式使钢材用量明显超过正常水平，造成资源浪费现象较为严重。随着我国制管技术的不断发展，新的钢管弥补了传统钢管的不足之处，大大提高管道的运输安全性。《输气管道工程设计规范》中规定在进行管道强度计算时，不考虑增加管壁的腐蚀裕量。由于管材生产与使用可能会有相应的时间间隔，管道生产完毕之后或多或少都会有因为存放管理、保护不够完善的问题，为了保险起见，按照输气管道工程设计使用寿命30年，建议考虑1.5～3.0mm的腐蚀裕量。
3、防腐和阴极保护系统
3.1外防腐
单层熔结环氧粉末喷涂防腐技术属于一种新型技术，防腐的主要方式是借助机械化、半自动化流水线作业，不管是操作流程还是原料供给都较容易控制，其性价比较高。然而一种优良的防腐方式并不等同于高质量的防腐工程，要确保工程质量达标，还需在各个工序操作中严格按照规范进行科学操作，操作人员应秉承认真、负责的态度，提高认识，安全操作。
3.2带状镁阳极的应用
对于地处穿石山坡段敷设输气管道，一般通过爆破的方式形成一定的岩石沟槽，继而将管道敷设在其中，这时若选取块状牺牲阳极的方式进行保护，则无疑给施工带来重重阻碍，而且管道的阴极保护效果也未起到应有的作用。通过综合分析后，最终选择带状镁阳极方式进行敷设，有效避免了上述难题。测试数据显示，采用带状镁阳极取得了显著效果，而且设计完全符合相关要求。
3.3直埋绝缘接头的有效选取与布设
对不同绝缘接头的性能、价格等方面的分析，可知直埋绝缘接头具有性价比高、施工可操作性强等优点，在施工中得到了应用，一方面大大增强了天然气管道的阴极保护效果，另一方面也为施工人员后期运行管理工作带来了一定的便捷之处。
4、焊接检验与压力试验
4.1焊接与检验
传统的城镇燃气输配系统钢管大都选取的是碳素钢，其设计压力最高为0.8MPa，焊接工艺选择的也是传统工艺，不管是对焊缝的检验要求或者是质量方面都要求较低。随着城镇燃气输配系统设计压力的不断提高，选择传统的管道材质则很难满足要求，因此需在管道焊接施工检验时多方面考虑，比如焊缝检验数量、质量等级等都应满足相关规范的规定。在此类工程中选择射线照像检验或者是超声波检验应根据管道的实际壁厚以及两种检验方式的特征进行综合权衡。一般燃气管道的施工工期较为紧张，若采取X射线照像则时间太长，在此，推荐采用超声波检测法进行复验。
4.2压力试验
压力试验包含强度试验和严密性试验。燃气管道的强度试验压力应是设计压力的1.5倍，气密性试验的试验压力应为设计压力的1.15倍，试验的介质可为洁净水或者空气。若采用水进行压力试验，如何将水有效排出是亟待解决的问题。在实际操作中，可采取空气或者惰性气体作为试验介质，但应做好安全措施并征得主管部门的同意后方可执行。
结束语
随着我国城镇燃气事业的不断发展，对城镇燃气输配系统进行改进与创新则是大势所趋。本文通过对超高压城市燃气管线的设计原则、管道强度计算、管材防腐措施、管道焊接检验与压力试验等内容的研究，提出有效的设计措施，以确保我国城市燃气管线得以安全、稳定地运行，给人们的生活带来一定的便捷，促进我国经济持久、有序地发展。
参考文献
[1]李荣典.城镇燃气法规和技术规范中的执行[J].中国高新技术企业，2013.
[2]王海华.城市中压天然气管网压力级制及管材的选择分析[J].上海煤气，2016.
论文作者:汤平传
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/26
标签：管道论文; 燃气论文; 压力论文; 强度论文; 城镇论文; 设计规范论文; 管线论文; 《建筑学研究前沿》2018年第15期论文;