燃气工程常用管材.管道附件及材料

燃气工程常用管材、管道附件及材料

第一节 常用管材

用作输送城市燃气管道的材料很多，常用的管材有铸铁管与钢， 此外还有石棉水泥管、预应力混凝土管及塑料管等。

城市燃气管道根据输送压力可分为高压管、中压管和低压管。根据管道口径大小，敷设的目的、用途，又可分为干管、支管、引入管、室外管、室内管、用气管等。其中干管口径较大，通常采用铸铁管与钢管。口径75毫米以上的支管及引入管，通常也采用铸铁管。口径 75 毫 米以下的支管及引入管，通常采用镀锌钢管外包绝缘防腐层。室外管、室内管、用气管等口径较小 ( 一般小于∅100 毫米 )，通常采用镀铸钢管。石棉水泥管、预应力混凝土管、聚乙烯塑料管，一般用于低压地下支管。

一、铸铁管

铸铁管是目前燃气管道中应用最广泛的管材，它使用年限长，生产简便，成本低，且有良好的耐腐蚀性。一般情况下，地下铸铁管的使用年限为六十年以上，所以铸铁管是输送燃气的主要管材。

1. 灰口铸铁管 灰口铸铁是目前铸铁管中最主要的管材。灰口铸铁中的碳以石墨状态存在，破断后断口呈灰色，故称灰口铸铁。灰口铸铁易于切削加工。灰口铸铁的主要组分如下 :

铸铁管的铸造方法有连续式浇铸和离心式浇铸等。铸铁管根据材料和铸造工艺分为高压管、普压管及低压管等。用于燃气管道的承插灰口铸铁管为普压管。

铸铁管的接口主要为机械式接口，此外还有滑入式及承插式接口等。目前生产的铸铁管以机械接口为主，法兰接口也有供应。

铸铁管内外表面允许有厚度不大于 2 毫米的局部粘砂，外表面上允许有高度小于5毫米的局部凸起。承口部内外表面不允许有严重缺陷， 同一部位内外表面局部缺陷深度不得大于5毫米，直管的两端应与轴线相垂直，其抗压强度不低于200兆帕，抗拉强度不低于140兆帕。铸铁管出厂试验压力见表中1-2。

铸铁管体及插口的外径和承口内径允许偏差为： 直管公称口径 D≤800 毫米为±1/3E毫米；

直管公称口径 D≥ 900 毫米为±(1/3E+1)毫米； （E 为承插口标准间隙）

铸铁管出厂试验压力 表 1-2

承口深度允许偏差为承口的±5%；管体壁厚允许负偏差为 (1+0.05T ) 毫米 ，T 为管体壁厚。承口壁厚允许负偏差为 (1+0.05c)毫米，c 为承口壁厚。

长度允许偏差为士 20 毫米，直管的弯曲度应不大于下列规定:

直管的弯曲度 表 1-3

2. 球墨铸铁 管铸铁熔炼时在铁水中加入少量球化剂，使铸铁中的石墨球化，这样就得到球墨铸铁。铸铁进行球化处理的主要作用是提高铸铁的各种机械性能。 球墨铸铁的化学成分大致为 :

球墨铸铁不但具有灰口铸铁的优点，而且还具有很高的抗拉、抗压强度，其冲击性能为灰口铸铁管十倍以上。因此国外已广泛采用球墨铸铁管来代替灰口铸铁管。我国球墨铸铁管生产已有增长，并已开始应用于燃气管道。但管材规格不全，管件也未能配套供应。球墨铸铁管接口形式为承插接口与机械接口。球墨铸铁管的有关各项技术要求， 均参照灰口铸铁管。

二、钢管

钢管包括无缝管、焊接管二类。焊接管按焊接形式不同可分为对接、搭接和螺旋焊缝钢管。对钢管进行镀铸防腐的又称镀铸钢管。这也是燃气管道常用的管材。

大口径燃气管通常采用对接焊缝钢管和螺旋焊缝钢管，小口径燃气管（∅200毫米以下）通常采用镀锌钢管或无缝管。

大口径钢管的接口采用焊接或法兰连接，小口径钢管（∅150毫米以下) 大多采用螺纹连接。在敷设长管时需设置补偿器作为热胀冷缩的补偿。

钢管的抗拉强度、延伸率和抗冲击性能等都比较高，焊接钢管的焊缝强度接近于管材强度。所以在城市燃气管网中，钢管常敷设于交通干道、十字路口、交通繁忙的场所，穿越河流、架管桥等施工复杂的场所， 以提高燃气输送的可靠性。但钢管的耐腐性差，埋设于地下的钢管估用年限约二十年，采用绝缘防腐后的钢管，其估用年限约30年。

1. 无缝钢管 在燃气输送中，无缝钢管主要用于小口径管，其接口形式为螺纹或法兰。小口径无缝钢管以镀锌管为主，通常用于室内管、室外管及用气管的装接， 若用于地下管则应进行绝缘防腐处理。镀锌无缝钢管规格见表1-4 。大于∅150毫米无缝钢管为不镀锌的黑铁管。由于无缝管价格高、耐腐性差，大口径无缝钢管很少应用。

—15%

注： 1. 铜管的长度：无螺纹的黑铁管为 4~12 米，带螺纹的黑铁管和镀铸管为 4~9 米；

2. 钢管尺寸的允许偏差：外径≤48 毫米的为士0.5 毫米；外径≥48 毫米的为土1%; 壁厚为 ； 3. 铜管的理论质量〈钢的相对密度为 7.85 〉按公称尺寸计算 ， 镀铸管比不镀辞管重 3%~6% 。

燃气管道输送压力不高 ， 采用一般无缝钢管即可。一般无缝钢管有热轧和冷拔二种，其机械性能表1-5。其中最常用的钢号是20结构钢。

钢管机械性能表 表1-5

2. 焊接钢管（又称卷焊钢管） 焊接钢管的规格一般是用外径及壁厚的公称尺寸表示，

但燃气用钢管则用公称直径的规格表示。根据焊缝的不同，焊接钢管又可分为直缝焊接钢管及螺旋缝焊接钢管。螺旋钢管用卷材制成，造价比钢板卷制的直缝钢管低廉，焊缝在管子上形成的线条比直缝钢管均匀，但它的焊缝较长，钢材和焊接的质量需要很好控制。大口径焊接钢管通常采用焊接或法兰接口。

1) 直缝焊接钢管 直缝焊接钢管主要用 A2、A3、A4乙类或甲类普碳钢，由钢板直接卷合对焊而成。尺寸精度较好，并能根据需要卷制各种口径的钢管。直缝焊接钢管的规格与质量见表 1-6。

焊接钢管的规格与质量 表 1-6

2) 螺旋缝焊接钢管 螺旋缝焊接钢管是将钢带按一定的螺旋线的角度(又叫成型角) 卷成管坯，然后将管缝焊接起来而制成的。它的优点是生产效率高，可用较窄的钢带生产大

口径管，并具有较高的耐压能力。螺旋缝焊接管主要用于石油、天然气的输送管线，城市燃气管道也有应用。螺旋缝电焊钢管的规格与质量见表1-7。

3) 塑料管 塑料管的品种较多，有聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管等，根据管材性能、价格、施工工艺等多方面的比较，目前主要采用聚乙烯管。聚乙烯管是地下天燃气管道常用管材。

常用的聚乙烯管为≤∅100毫米的小口径管。由于聚乙烯管耐腐性好，通常用于地下管道。聚乙烯的接口形式有活接头连接、焊接及热熔连接等。活接头接口配件多、生产成本高，焊接连接工艺较复杂，故聚乙烯管目前尚未在燃气管道上广泛应用，但具有广阔的前景。聚乙烯管的规格及技术性能见表1-8。

聚乙烯管的规格和技术指标 表 1-8

注: 管材长度不少于 4 米, 颜色一般为本色。

第二节 管道附件

管道工程中为了分支、变更方向、改变管径和避让障碍物，需要专用管路附件。各种管材均应备有必需的管道配件。由于管道的材料、接口不同，因此管路附件也各不相同。

一、铸铁管路附件

燃气铸铁管以机械接口连接为主。机械接口铸铁管路附件见表1-9。

常用铸铁管路附件 表1-9

二、螺纹管件

用于小口径钢管的螺纹接口管件，一般采用可锻铸铁制造，其规格及工作压力见表 1-10。图1-1指出可锻铸铁管件，可锻铸铁管件主要种类有：

1. 弯头 连接两根公称通径相同的管子，使管路作90︒或 45︒盘弯。在弯度较大的管路上，则使用月弯。

2. 异径弯头 为连接两种不同口径的管子所用的弯头。若弯头一端为内螺纹，弯头另一端为外螺纹，则称内外弯头。

图1-1 可锻铸铁管件

3. 三通 三向口径相同的称正三通，口径不同的称为异径三通。若接合管不互相垂直，而成叉状，则称Y 三通。

4. 外接头 用来连接两根公称通径相同的管子。

5. 内接头 用来连接两个公称通径相同的内螺纹管件。

6. 异径外接头 又名大小头，用来连接两根公称通径不同的管子。 7. 活接头 用于需经常拆卸的管路上。

8. 内外螺母 主要用于管径变换的接头处。 9. 管堵 有外螺纹的管堵，用来堵塞管路。

10. 伸缩接头和快速堵漏装置 主要用于补偿管路因热胀冷缩而引起的位移以及抢修。锡山市管道附件厂生产的伸缩接头和快速堵漏装置外形图见插页。

三、钢管件

钢管件的种类和铸铁管件相同，大口径钢管 (>φ150毫米 ) 管件均为焊接管件，其中45︒弯管为三拼焊接弯管，90︒弯管为四拼焊接弯管。钢管在与承插管件承插连接的插口应加固。

焊接钢管管件无定型产品，一般均由施工单位根据工程需要，用钢管拼制。常用钢管管件见图 1-2 。

图1-2 钢管管件图

（a ）90º弯管；（b ）45 º弯管；（c ）三通；（d ）异径三通；（e ）Y 三通；（f ）异径接头

四、 聚仁烯管件

聚乙烯管件有承插热熔管件和接头管件，见图1-3。

图1-3 聚乙烯管件

（a ）接管；（b ）90º弯管；（c ）异径接头；（d ）45 º弯管；（e ）三通；（f ）管堵

第三节 管道设备

在燃气管道工程中，需要有专用管道设备来保证管道安全运转。这些管道设备通常指阀门、补偿器、聚水井( 排水器 )、过滤器等。

一、阀门

阀门是燃气管道中重要的控制设备，用以切断和接通管线，调节燃气的压力和流量。长期以来我国没有燃气专用阀门，而以给水闸阀替代。因此在燃气输配系统中给水阀应用最为广泛。近年来燃气专用阀门如大口径旋塞阀、球阀已开发应用，蝶阀也引进燃气输配系统。燃气管道的阀门常用于管道的维修，减少放空时间，限制管道事故危害的后果，关系重大。由于阀门经常处于备而不用的状态，又不便于检修，因此对它的质量和可靠性有以下严格要求：

密封性能好。 阀门关闭后不泄露，阀壳无砂眼、气孔，对其严密性要求严格。阀门关闭后若漏气，不仅造成大量燃气泄露，造成火灾、爆炸等危险，而且还可能引起自控系统的失灵和误动作。因此，阀门必须有出厂合格证，并在安装前逐个进行强度试验和严密性试验。

强度可靠。 的强度一定安全可靠。

耐腐蚀。不同种类的燃气中含有程度不一的腐蚀气体成分，阀门中金属材料和非金属材料应能长期经受燃气腐蚀而不变质。

此外燃气管网系统还要求阀门应启闭迅速，动作灵活，维修保养方便，经济合理等。 小口径管路系统（φ50毫米以下) ，表具前通常采用螺纹连接旋塞阀，如连接胶管的直管旋塞开关，表前进口的活接头旋塞开关，西式灶旋塞开关及防止胶管脱落漏气的旋塞开关等。小口径管路一般采用楔式闸阀，作为启闭与控制燃气用量之用。

大口径管路系统（φ100毫米以上) ，采用最多的是闸阀，地下管道一般选用暗杆双闸板闸阀，室内或地上也有选用明杆闸阀，储配站内也选用电动闸阀。储配站压送机出口应采用止回阀，防止燃气倒流，保护设备安全。

（一）闸阀 通过闸阀的流体是沿直线通过阀门的，所以阻力损失小，闸板升降所引起的振动也很小，但燃气中存在杂质或异物并积存在阀座上时，关闭会受到阻碍，使阀门不能关闭。

闸阀有单闸板闸阀与双闸板闸阀之分，由于闸板形状不同，又有平行与楔形闸板之分。燃气管网中常用双闸板闸阀，根据阀杆随闸板升降和不升降，分别称为明杆阀门和暗杆阀门（。闸板采用平行式硬密封， 启闭时能自动清除污垢，延长使用寿命。 双闸板平行设置，具有可靠的气密性，并可在运行中检查闸板的密封性能。

（二）旋塞阀 旋塞阀又称转芯阀，是应用最早的阀门，其构造如圆锥形瓶塞。主要由圆锥面阀座、可转动的旋塞、固定螺母等组成。旋塞阀是一种动作灵活的阀门，阀杆转0

90即可达到启闭的要求，其具有可自封、启闭快、密封性能好、不易积垢等优点。但由于孔径小流体阻力大等缺点，一般只用于低压小口径管道。

常用的旋塞有两种：一种是利用阀芯尾部螺母的作用，使阀芯与阀体紧密接触，不致漏气，这种旋塞只允许用于地压管道上，称为无填料旋塞；另一类称为填料旋塞，利用填料以堵塞旋塞阀体与阀芯之间的间隙而避免漏气，这种旋塞体积较大，但安全可靠。（如图:燃气输配P76）

油压卸载式油密封旋塞阀，是近年来研制成功的燃气专用阀门，它由旋塞、止回阀、压油 螺杆、密封圈、压盖、流油槽、阀体、油腔等组成。润滑油均匀分布阀面，减少阀体

磨损，改善密封性能。设置止回阀为防止润滑油倒流，油腔则为集中润滑油用。阀门启闭时，阀底部润滑 油受压使旋塞受到向上托力，因此启闭轻便。油密封旋塞阀结构紧凑、体积小，特别适用于地下管道，可避免管道埋设过深。

（三）球阀 球阀一般用于高压系统，与闸阀相比具有外形尺寸小的优点，与旋塞阀相比具有通径大(和管径相同) 、流体阻力小等优点。球阀和旋塞阀一样， 密封面不易积垢。它主要由左右阀体、球体、阀杆、复合轴承等构件组成。球阀主要依靠球面或密封阀衬进行开启与关闭。

燃气专用气密封球阀(图1-4) 采用固定球转向关闭浮动阀座密封，阀座由导套和密封圈组成。关闭时，阀座背腔充以压缩空气使阀座压向球体，形成密封。阀座背腔上部有一螺纹接口，上装截止阀。球阀外部底板装有二位三通阀，当二位三通阀上的触杆被压时，压缩空气进入阀座背腔，推动阀座使球阀严密关闭。

图1-4 气密封球阀

1-右阀体；2-球体；3-复合轴承；4-上阀杆；5-手柄；6-上盖；7-二位三通阀；

8-导套；9-主密封圈；10-截止阀；11-左阀体

（四）其他阀门

1．蝶阀 蝶阀也开始应用于燃气输配系统中，通常

配以气动薄膜执行机构，成为自动控制与调节流量的阀

门，可作为储配站低 -低调压器之用。

蝶阀由阀体、阀板、轴、填料函、曲柄及执行机构组

成。执行机构有: ①气动执行机构(薄膜式，活塞式) 。薄

膜式气动执行机构主要由膜盖、波纹薄膜、弹簧、调节件

图1-5 截止阀

1-手轮；2-阀杆；3-填料压盖；

4-填料；5-上盖；6-阀体；7-阀瓣

等组成。当执行机构接受信号压力后，推杆就向下移动，与推杆相连结的上、下连杆跟着向下移动，促使曲柄围绕阀轴旋转，带动阀板在阀体内回转，从而调节介质的压力与流量。②电动执行机构。电动执行机构以电源为动力， 接受信号后经伺服放大器放大，使电动机带动减速器运行而产生轴向推力，使阀板回转，从而调节介质压力与流量。当信号电流因故中断时，则可用手轮进行手 动操作。蝶阀主要用来控制介质压力、流量等工艺参数，配上执行机构便可实现远程控制及自动调节。

2．截止阀 截止阀（如图1-5）依靠阀瓣的升降达到开闭和节流的目的。这类阀门使用方便可、安全可靠，但阻力较大。

二、 聚水井

为排除燃气管道中的冷凝水和石油伴生气管道中的轻质油，管道敷设时应有一定的坡度，以便在低处设聚水井，将汇集的水或油排出。聚水井的间距，应根据水量和油量的多少而定。

由于管道中燃气压力不同，聚水井分为不能自喷和自喷两种。若管道内压力较低，水或油就要依靠手动唧筒等抽水设备来排出。安装在高中压管道上的聚水井，由于管道内压力较高，积水或积油在排水管旋塞打开以后自行喷出。

常用的聚水井有以下几种 ( 图

1-6):

图 1-6 聚水井

(a)铸铁聚水井；（b) 桶井；(c)钢板水井；（d ）加仑井

1. 铸铁聚水井 用于铸铁管工程，为承插接口。它可分为开启式( 桶井 )及封闭式二种，目前均采用封闭式聚水井。

2. 焊接钢板聚水井用于焊接钢管工程，它的型式、容积可根据工程要求自行设计加工。

3. 加仑井 加仑井是封闭式铸铁聚水井，它体积小采用螺纹连接，用于地下绝缘管等螺纹接口工程，目前有9升(2加仑) 及18升(4 加仑) 两种规格。

三、补偿器

补偿器作为消除因管段膨胀对管道所产生的应力的设备，常用于架空管道和需要进行蒸气吹扫的管道上。此外，补偿器安装在阀门的下侧（沿气流方向），利用其伸缩性能，

方便阀门的拆卸和检修。

常用补偿器有波形补偿器及填料式补偿器。波形补偿器用不锈钢压制，依靠补偿器弹性达到补偿。填料式补偿器有套筒式及承口式两种，它依靠管接口的滑动进行补偿。接口填料通常采用石棉盘根、黄油嵌实密封，一般用于过桥管补偿用。

在埋地燃气管道上，多用钢制波形补偿器（如图1-7），其补偿量约为10mm 。为防止其中存水腐蚀管道，由套管的注入孔灌入石油沥青，安装时注入孔应在下方。补偿器的安装长度，应是螺杆不受力时的补偿器的实际长度，否则不但不能发挥其补偿作用，反使管道或管件受到不应有的应力。另外，还有一种橡胶－卡普隆补偿器（如图1-8）它是带法兰的螺旋皱纹软管，软管是用卡普隆布作为夹层的胶管，外层则用粗卡普隆绳加强。其补偿能力在拉伸时为150mm ，压缩时为100mm 。这种补偿的优点是纵横方向均可变形，多用于通过山区、坑道和多地震区的中低压燃气管道上。

图1-8 橡胶-卡普隆补偿器

四、放散管

放散管是一种专门用来排放管道内部的空气或燃气的装置。在管道投入运行时利用放

图1-7 波形补偿器

1-螺杆；2-螺母；3-波节；4-石油沥青；5-法兰盘；6-套管；7-注入孔

散管排出管内的空气，在管道或设备检修时，可利用放散管排放管内的燃气，防止在管道内形成爆炸性的混合气体。放散管设在阀门井中时，在环状管网中阀门的前后都应安装，而在单向供气的管道上则安装在阀门之前。

五、过滤器

过滤器无定型产品，一般由使用单位加工制造。常用规格为∅20~∅150毫米，用于燃气杂质较多的场合，或对燃气清洁度有较高要求的部门。

六、阀门井

为保证管网的安全运行与操作方便，地下燃气管道上的阀门一般都设置在阀门井中。阀门井应坚固耐久，有良好的防水性能，并保证检修时有必要的空间。考虑人员安全，井筒不宜过深。阀门井的构造图（如图1-9）所示。另注意对于直埋设置的专用阀门，不设阀门井。