中國管道解決方案提供商:www.tourochina.com

城鎮燃氣高壓與次高壓管道的選用

用於輸送燃氣的管道種類很多,必須根據燃氣的使用條件(設計壓力、溫度、介質特性、使用地區等)、資料的焊接效能等因素,經技術經濟比較後確定[1,2]。

20220915075731 64115 - 城鎮燃氣高壓與次高壓管道的選用

1. 高壓與次高壓管道鋼號的確定

高壓燃氣管道與次高壓燃氣管道直徑大於150mm時,一般採用焊接鋼管,選用的焊接鋼管應符合GB/T 9711—2017《石油天然氣工業管線輸送系統用鋼管》的規定; 當直徑小於等於150mm時採用無縫鋼管。 應該通過技術經濟比較决定鋼號與焊接鋼管的類型。
確定鋼號的方法是:根據GB50028—2006《城鎮燃氣設計規範》第6.4.6條給出的鋼管直管段計算壁厚公式進行計算,得到鋼管計算壁厚,同時比對鋼管最小公稱壁厚(見錶1,來自於GB50028—2006《城鎮燃氣設計規範》的錶6.3.2),確定選用壁厚。 按照不同材質的選用壁厚、價格等進行分析比較後確定鋼號。

錶.1 鋼管最小公稱壁厚

鋼管公稱直徑/mm 最小公稱壁厚/mm 鋼管公稱直徑/mm 最小公稱壁厚/mm
100 – 150 4 600 – 700 7.1
200 – 300 4.8 750 – 900 7.9
350 – 450 5.2 950 – 1000 8.7
500 – 550 6.4 1050 9.5

鋼管直管段計算壁厚公式為:

20220915074222 19432 - 城鎮燃氣高壓與次高壓管道的選用

公式中

  • δ – 鋼管計算壁厚,mm;
  • p – 設計壓力,MPa;
  • D – 鋼管外直徑,mm;
  • σs – 鋼管的最低屈服强度,MPa;
  • φ – 焊縫係數,取1.0;
  • F – 强度設計係數,按地區等級等確定.

例如:某工程採用設計壓力為1.6MPa、管道外徑為219.1mm的焊接鋼管。 基於GB/T 9711—2017《石油天然氣工業管線輸送系統用鋼管》,對四級地區進行鋼號比較並選擇。 結果見錶2。

錶.2 某工程選用不同鋼號的比較結果

設計壓力/MPa 1.6 1.6 1.6
鋼管外徑/mm 219.1 219.1 219.1
焊縫係數 1 1 1
强度設計係數 0.3 0.3 0.3
鋼號 L245 L290 L360
最低屈服强度/MPa 245 290 360
計算壁厚/mm 2.38 2.01 1.62
最小公稱壁厚/mm 4.8 4.8 4.8
採用壁厚/mm 5 5 5
以長度計鋼管價格/(元.m-1 118.8 121.44 129.36

對錶2中數據進行分析,在設計壓力為1.6MPa、管道外徑為219.1mm條件下,根據式(1)計算出的L245、L290、L360鋼管直管段計算壁厚均小於錶2中的最小公稱壁厚4.8mm,囙此以4.8mm作為管道規格選擇的壁厚下限。 根據GB/T 21835—2008《焊接鋼管尺寸及單比特度重量》中的錶1,確定採用5.0mm壁厚的管子。 再對不同鋼號D219.1 × 5.0管道的以長度計鋼管價格進行比較,在滿足設計要求的前提下,最終確定選用經濟性最好的L245。

2. 高壓與次高壓管道焊接鋼管類型的分析

在確定鋼號的基礎上進一步選定焊接鋼管的類型。 焊接鋼管按焊縫形狀分為兩類:直縫焊管和螺旋縫焊管。 按焊接方法不同,直縫焊管又可分為直縫高頻電阻焊鋼管和直縫雙面埋弧焊鋼管。 採用埋弧焊工藝焊制而成的螺旋縫焊管稱為螺旋縫埋弧焊鋼管。

(1)焊接鋼管介紹

a. 直縫焊管

用熱軋或冷軋鋼板或鋼帶卷焊製成,並在焊接設備上進行直縫焊接得到的管子叫直縫焊管(由於鋼管的焊縫成一條直線而得名)。 焊管應保證水壓試驗、焊縫的抗拉强度和冷彎效能符合相關規定。

b. 螺旋縫焊管

將低碳碳素結構鋼或低合金結構鋼鋼帶按一定的螺旋縫線角度(稱為成型角)卷成管坯,然後將管縫焊接而成。 這種方法可以用較窄的鋼帶生產大直徑的鋼管。 螺旋縫焊管主要用於石油、瓦斯的輸送管道。 焊管應保證水壓試驗、焊縫的抗拉强度和冷彎效能符合相關規定。

(2)焊接鋼管性能對比

本文僅對直縫高頻電阻焊鋼管、直縫雙面埋弧焊鋼管和螺旋縫埋弧焊鋼管的效能進行對比。
直縫高頻電阻焊是利用高頻電流產生的電阻熱熔化管坯對接處,經擠壓熔合而成。 其特點為熱量集中,熱影響區小,焊接質量主要取決於母材質量,生產成本低,效率高。
直縫雙面埋弧焊鋼管的優點是焊管成型質量高,錯邊量小,焊縫質量好,熱影響區小,焊後殘餘應力小,管道尺寸較精確,易實現線上檢測以及原材料可進行100%無損檢測等。 特別適合在輸氣管道中應用。 直縫雙面埋弧焊鋼管具有一條縱向焊縫,內、外焊縫均採用一道埋弧焊焊成。 經過整體機械擴徑(主要為了提高鋼管尺寸精度)處理,鋼管內部應力小且分佈均勻,可有效防止應力腐蝕開裂,尺寸精度高,便於現場焊接施工。 採用先預焊後精焊的工藝,焊接過程穩定,焊縫質量高。 產品規格範圍大,既可生產小直徑、大壁厚的鋼管,又可生產大直徑、大壁厚的鋼管。 缺點是管徑受鋼板寬度制約,一種寬度的鋼板只能生產出一種直徑的鋼管。
螺旋縫埋弧焊鋼管沒有母材100%超聲波探傷、擴徑等工序,產量較低,焊縫自動跟蹤困難,成型、焊接均在連續運轉的動態下完成。 可實現連續生產,能用較窄的坯料生產管徑較大的鋼管,還可以用相同寬度的坯料生產不同管徑的鋼管。 但是與相同長度的直縫焊管相比,焊縫長度新增30%~100%,而且生產速度較低。 囙此,較小口徑的鋼管大都採用直縫焊管,大口徑則多採用螺旋縫焊管。
螺旋縫埋弧焊鋼管的焊縫與鋼管軸線形成螺旋縫角,使焊縫熱影響區不在主應力方向上,囙此焊縫受力情况良好,可用鋼帶生產大直徑管子,但由於焊縫長,使產生焊接缺陷的可能性新增。 此外,由於螺旋縫焊管的鋼帶軋製方向不垂直於鋼管軸線方向,而直縫鋼管的鋼板軋製方向垂直於鋼管軸線方向,囙此螺旋縫焊管的抗裂效能優於直縫鋼管。
直縫雙面埋弧焊鋼管價格高於螺旋縫埋弧焊鋼管,價格最低的是直縫高頻電阻焊鋼管。
按照製作工藝劃分,在國內較小口徑(DN400mm及以下)的焊接鋼管大都採用直縫高頻電阻焊,大口徑(DN400mm以上)的焊接鋼管則大多採用螺旋縫埋弧焊,目前我國已具備生產大口徑直縫雙面埋弧焊鋼管的能力,並在石油瓦斯輸送工程中得到了使用。

3. 結語

高壓與次高壓燃氣管道的選用應根據都市所用氣源的類型、特性、用氣結構、管道運行的條件和環境、施工條件、施工現場的具體情況等多方面綜合考慮,要有預見性,與現實相結合,實現長期安全運營的要求以及中遠期規劃發展的要求,進行科學、合理地選擇。

作者:王振嶺

資源: 管道解決方案供應商 ——雅昂管業 (www.tourochina.com)

參考文獻:

  • [1] 胡楊,劉慶堂. 燃氣管道材質的選擇[J〕.煤氣與熱力,2003,23(1):46 – 47.
  • [2] 譚小平. 室內天然氣管道選材的探討[J〕.煤氣與熱力,2009,29(7):B15 – B19.
PREV

RELATED POSTS

Leave a Reply

*

*

Inquery now

訂閱我們的新聞

FOLLOW US

YouTube

QQ
Email me
Mail to us