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城镇超高压天然气管线工程设计中几个重点问题的研究


②管材选择原则

★ 技术原则

根据《输气管道工程设计规范》,所选用钢管应符合国家现行标准《石油天然气输送管道用螺旋缝埋弧焊钢管》等的有关规定,若选用标准以外的管材,其材质应是镇静钢,并应满足下列基本要求:

  ——屈服强度与抗拉强度之比不应大于0.85;

  ——含碳量不应大于0.25%,碳当量不应大于0.45%;

  ——材料熔炼分析含硫量不应大于0.035%;含磷量不应大于0.04%。

★ 经济原则

对于相同管径的管材,其运输及施工费用基本相同,焊接材料的价格对工程投资的影响较小,经济性方面仅考虑管材价格因素。

★ 施工和运行管理原则

管材的选取应有利于管材定货、施工焊接、带气接线、事故抢修和运行管理等方面。

⑧管材确定根据以上选材原则及管道强度计算,既满足技术标准,又方便施工和运行管理,并且兼顾经济性,DN700管道几种常用材质分析对比如下表: 管材材质 Q235B SM41B X42 16Mn 管材单价A(元/t) 4070 4130 4130 4300 施焊要求 低 中 中 高 设计预选壁厚(cm) 1.03 0.95 0.79 0.79 单长管重B(Kg/m) 177.98 164.34 136.97 136.97 A/1000*B (元/m) 724.4 678.7 565.7 589.0

注:1.壁厚系列采用APISpec 5L标准系列。

2.确定设计预选壁厚时,计算壁厚向上靠至最小普通重量级管线管壁厚。

3.表中单价为本工程初设阶段某管厂按SY5036—83提供管材的出厂报价,按APl标准提供管材时,每吨增加1000~1500元。运杂费另增10%。

从以上管材的对比分析可以看出,针对DN700钢管,选择最小屈服强度低的管材,则管壁较厚,不但增加了管材重量和费用,而且为运输和施工也带来许多不便:如果选择最小屈服强度更高的管材,可以减小壁厚,但受最小公称壁厚及施工因素的限制,设计壁厚要大计算壁厚较多,高强度管材的单价又高于低强度管材,势必造成管材强度的浪费和费用的提高,而且,高强度管材在施工焊接等方面也有更高的要求。因此,DN700管线选用X42是最佳方案。同样,其它管径管材的选取也可以通过上述对比分析方法来确定。

④小结

本工程首次在国内城镇燃气输配系统中采用APISpec 5LX42管材。该管材的选用是在原北京市天然气公司提供的四种保证货源的管材的基础上,经过技术分析、经济对比并考虑管材购置、焊接质量、方便施工和运行管理等多种因素优选的结果。选用较高强度的管材,既解决了城镇超高压天然气管道的管材选择问题,又节省了工程投资,一举多得。

(3) 防腐和电保护系统

超高压天然气管线运行压力高,输送能力大,一旦出现泄露事故,其危害性也大。因此,确保管线安全可靠运行是一个基本的设计原则。而《输气管道工程设计规范》对于确保管道的安全可靠运行是建立在严把管材质量关、防蚀质量关和严把管道的施工、焊接和检验质量关的基础之上的。所以,管道的防腐方案和防腐质量是确保管道工程质量和管道安全可靠运行的关键因素之一。

埋地管道采用外防腐层与电法保护是延长管道运行寿命、减少管道运行故障的有效手段。七十年代初,自美国首次立法开始,一些国家相继立法,规定埋地管道必须采用防腐涂层与阴极保护的双重保护措施。防腐涂层是对埋地管道外壁的面保护,主要是针对均匀腐蚀而言,阴极保护则主要以点保护为主,是针对防腐涂层的漏损处。一条管道,可能由于一个点蚀而造成整条管道瘫痪而不能正常运行。近十多年来,国内对埋地管道的双重保护问题日渐重视,各地就埋地管道的腐蚀与防护问题多次召开各种专题研讨会,并对管道进行阴极保护的必要性和可行性进行了深入细致的研讨。

本高压管线工程的管道保护方案即采用单层熔结环氧粉末喷涂外防腐和牺牲阳极法阴极保护的双重保护技术。

①外防腐

近十年来北京市埋地燃气管道采用的外防腐层主要包括以下几种:

a) 石油沥青+玻璃布

b) 环氧煤沥青+玻璃布

c) 塑化沥青防蚀带

d) 无机富锌+环氧煤沥青+玻璃布

e) 环氧粉末喷涂(+聚乙烯粘胶带)

石油沥青、环氧煤沥青及塑化沥青防蚀带主要用于城区中压干线及小区中低压燃气管道的防腐。环氧煤沥青在防止细菌腐蚀和植物根系方面比石油沥青性能优越,对环境污染也较小,使用较普遍。但由于操作温度和固化时间的限制,冬季施工困难较多。塑化沥青防蚀带近几年才开始在北京市的燃气管道上使用,且

《城镇超高压天然气管线工程设计中几个重点问题的研究(第3页)》
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