天然气材料技术总结——天然气管材、压力、设备、阀门技术总结
日期：2014/1/9 11:53 点击数：8308
一．天然气工程管材的选用根椐工程的技术要求，其管材、管件、及其他材料应具有出厂说明书、钢管质量证明书、质量合格证书，在使用前应核对其规格、材质、型号。如果没有以上证书是决不能安装使用。
（一）在天然气输送钢管选材中应考虑其强度、韧性、可焊性和耐蚀性，管道的选用应符合国家标准，严禁使用铸铁管。
对天然气的使用情况以及价格等问题综合考虑对埋地燃气管道、压力管道使用的管材主要有以下几种：
1.(1)中压、低压燃气管道一般采用PE(聚乙烯)管或焊接钢管,须符合国家标准。
(2)高压、次高压应采用钢管、选用的钢管须符合现行国家标准
《石油天然气工业输送钢管交货技术条件 第1部分：A级钢管》GB/T9711.1,
《石油天然气工业输送钢管交货技术条件 第2部分:B级钢管》GB/T9711.2,
《输送流体用无缝钢管》GB/T8163。
其中.《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第三部分：C级钢管》GB/T9711.3-2004 。C级钢管是不能使用天然气运输管道安装的。
2.管件选用的材料、管件壁厚、介质等特性、使用温度及施工环境温差等因素考虑，对城区管道的管件按《钢制对焊无缝管件》GB/T12459-2005可以满足要求，PE管用管件应符合《燃气用埋地聚乙烯管件》GB15558.2-2005的要求。
（二）平互三线工程属于长输管道，采用3PE加强级防腐双埋弧螺旋焊缝钢管，管道规格为D457×8mm管材符合《石油天然气工业输送钢管交货技术条件》GB∕T9711的要求。钢管的材质是L360钢，L360钢属于管线钢。
经常能见到的其它钢的性能和作用：
如：1.低合金高强度钢按其主要性能和用途，可分为高强度用钢、低温用钢和耐蚀用钢三类：
高强度用钢 ：这类钢除高强度外还兼有优良的低温韧性，这类钢的产量在中国占低合金高强度钢产量的80%以上，用途也广泛。
低温用钢 ：它们属于铁素体型低温用钢，是通过提高钢的纯净度和降低钢中磷、硫含量得到较低的韧性－脆性转变温度。主要用于制作低温设备的零部件。
耐蚀用钢 ：这类钢对大气、海水、硫化氢等环境有一定程度的抗蚀能力，用于船舶、板桩、井架。
低合金高强度钢其含碳量通常小于0.25%，有较高的屈服点或屈服强度和,较好的冷热加工成型性，良好的焊接性，较低的冷脆倾向、缺口和时效敏感性，以及有较好的抗大气、海水等腐蚀能力。
2.碳素结构钢：碳素结构钢分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢
碳素钢。含碳量0.06-0.22%，以小于0.25%最为常用。属于低碳钢（1）.普通碳素结构钢又称普通. 与优质碳素钢相比，对含碳量、性能范围以及磷、硫和其他残余元素含量的限制较宽。我国和某些国家根据交货的保证条件，把普通碳素钢分为三类：
甲类钢（A类钢），只保证力学性能，不保证化学成分，
甲类钢的保证条件为抗拉强度、伸长率和若干元素的含量。根据需方要求，可补充保证屈服点、冷弯性能、常温冲击值和另外若干元素含量等项中的一项或数项。它以字母A和顺序号表示。顺序号共有7个，代表钢的强度级别，顺序号越大，则其强度越高。甲类钢一般应用于建筑结构件和不甚重要的机械零件。
乙类钢（B类钢），只保证化学成分，不保证力学性能，
它以字母B和顺序号表示。顺序号共有7个，它主要代表钢中碳含量范围，顺序号越小，则碳含量越高。乙类钢可应用于工程结构件和日常生活用品。 [
特类钢的基本保证条件有抗拉强度、屈服点、伸长率、冷弯性能和钢中碳、硅、锰、硫、磷、氮含量以及镍、铬、铜的残余含量。根据需方要求，可补充保证常温冲击值、低温冲击值和应变时效冲击值等项的一项或数项。它以字母C和顺序号表示。顺序号共有4个，顺序号越大，则钢的强度和碳含量越高。特类钢大部分用做机械零件，可以代替优质碳素结构钢使用。
屈服强度和更好的抗拉强度和耐磨性。优质碳素结构钢中包括08、10、15、20、25等牌号属于低碳钢，而这种钢的其塑性好，易于拉拔、冲击压力强、挤压能力高、容易焊接。这就更加能保证工程质量，使用的年限更久，它比普通碳素结构钢有更高的
中碳钢和高碳钢。碳素结构钢按化学成分（即以含碳量）可分为低碳钢、
三线工程使用的双埋弧螺旋焊缝钢管：
不锈钢材质有防锈和耐氧化、耐酸碱等良好等化学性能，其防锈和防蚀比其它材质优越。2.防锈耐腐蚀性好，
3.耐热耐寒、冷热两用、通径大、阻力小、工作压力高、安装便捷、工艺简单、安全性好。
在天然气施工时经常能见到和能用到的其他的一些钢管：
高温力学性能、低温性能、抗腐蚀性能都有很强的能力，这也是它能在用途广泛的原因之一。1. 无缝钢管：无缝钢管是所有钢管中用途最广的钢管之一，它在高压，高强度，机械结构用材方面体现了它的优越性。越具有经济性和实用性，壁厚越薄, 它的加工成本就会大幅度的上升，它的常温力学性能、
但它的精度低，壁厚不均匀，管内外表光亮度低，定尺成本高，且内外表还有麻点，黑点不易去除，它的检测及整形必须离线处理，天然气工程中,中压和高压管道经常用到。
2. 直缝钢管：直缝钢管是焊缝与钢管纵向平行的钢管， 采用的焊接工艺为埋弧焊技术，采用填充物焊接，颗粒保护焊剂埋弧。
优点:可以破坏钢锭的铸造组织，细化钢材的晶粒,并消除显微组织的缺陷,从而使钢材组织密实,力学性能得到改善。一般也用于高压管道。
4.PE管：PE是聚乙烯塑料，最基础的一种塑料，塑料袋、保鲜膜等都是PE,是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。特点柔软性,耐高温性耐(高温可达到90℃),低温耐热冲击性,环保性好, 耐腐蚀性能, 可靠的连接性能,加工性能稳定性，是天然气中，低压普遍用到管材。
5.铸铁管：但是以前燃气管道中经常使用的主要管材之一，它生产简便，成本低。它其中主要的有灰口铸铁管,而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。所以是它的管质比较脆弱,劳动强度小，所以铸铁管这类钢管现在已经不再提倡使用。
二、压力管道的分类和等级划分
压力管道按照等级分为GA类、 GB类、 GC类三类
长输管道，主要分为GA1级和GA2级.GA类压力管道主要是
长输管道。1. 为GA1级的
设计压力P＞1．6 MP的管道， (1)输送有毒、可燃、易爆气体介质，
公称直径DN≥300mm，(2)输送有毒、可燃、易爆液体流体介质，输送距离≥ 200km且管道
公称直径DN≥150mm。 (3)输送浆体介质，输送距离≥50km 且管道
压力管道等级三线管道为GA1级长输管道。平互三线长输管道设计压力为4Mpa，年输气量能力为6×108m3，根据
长输管道 2.为GA2级的
设计压力P≤1．6PMa的管道.(1)有毒、可燃、易爆气体介质，
公称直径DN<300mm.(2) 输送有毒、可燃、易爆液体流体介质，输送距离< 200km且管道
公称直径DN<150mm。(3) 输送浆体介质，输送距离<50km 且管道
公用管道为GB类，分为GB1级和GB2级.
燃气管道：天然气使用最普遍的管道之一。 GB1：
GB2：热力管道。
1. GC1级：
(1)输送GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》中规定毒性程度为极度危害介质的管道；
设计压力P≥4．0MPa的管道； (2)输送火灾危险性为可燃液体介质且
(4)输送流体介质且设计压力P≥10．0MPa的管道。
2. GC2级：
（1) 输送火灾危险性为可燃气体介质且设计压力P＜4．0MPa的管道；
(4)输送流体介质，设计压力P＜10MPa且设计温度＜ 400℃的管道。
我国城市燃气管道根据输气压力等级分为:
我国城市燃气管道根据输气压力等级分为:
1.低压燃气管道：P＜0.01MPa；
2.中压B燃气管道：0.1MPa≤P≤0.2MPa；
3.中压A燃气管道：0.2MPa＜P≤0.4MPa；
( 中压B和中压A管道必须通过区域调压站、用户专用调压站才能给城市分配管网中的低压和中压管道供气，)
4.次高压B燃气管道：0.4MPa＜P≤0.8MPa；
5.次高压A燃气管道：0.8MPa＜P≤1.6MPa；
6.高压B燃气管道：1.6MPa＜P≤2.5MPa；
(一般由城市高压B燃气管道构成大城市输配管网系统的外环网。高压B燃气管道也是给大城市供气的主动脉。)
7.高压A燃气管道：2.5MPa＜P≤4.0MPa。
(高压A输气管通常是贯穿省、地区或连接城市的长输管线，它有 时构成了大型城市输配管网系统的外环网。例如我们三线工程属于高压A燃气管道等级，设计压力为4MP，实际通气一般为2.3—2.5MP。)
三．压力管道常用焊接方法、焊条种类、焊接工具和设备
2)半自动焊,包括熔化极气体保护半自动焊.含活性气体保护半自动焊、半自动熔化极氩弧焊.半自动活性气体保护焊、自保护药芯焊丝电弧焊
3)熔化极活性气体保护自动焊
熔化极气体保护焊：是利用焊丝与工件间产生的电弧作热源将金属熔化的焊接方法。焊接过程中，电弧熔化焊丝和母材形成的熔池及焊接区域在惰性气体或活性气体的保护下，可以有效地阻止周围环境空气的有害作用。
4）埋弧自动焊，电阻焊,闪光对焊等
埋弧自动焊：简称埋弧焊，是电弧在焊剂层下燃烧，用机械自动引燃电弧并进行控制，自动完成焊丝的送进和电弧移动的一种电弧焊方法
电阻焊：电阻焊就是将工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。
闪光对焊：是将两根钢安装放成对接形式，利用焊接电流通过两根钢筋接触点产生的电阻热，使接触点金属熔化，产生强烈飞溅，形成闪光，伴有刺激性气味，释放微量分子，迅速施加顶锻力完成的一种压焊方法。
焊条类型
定位能力有很大影响。焊条可分为三大类：焊条药皮的化学成分对电弧的稳定性、熔深、金属熔敷率和
纤维素型焊条；氧化钛药皮焊条；碱性焊条。
1）纤维素型焊条：焊条的药皮中含有大量的纤维素，它的特点是电弧熔深深、摩擦变形速度快，这也提高了整个焊接速度。但由于焊缝沉淀物比较粗糙并且和流动的熔渣混合在一起，所以除渣很困难。这种焊条在任何位置都可以使用，而且因其在高架焊管中的使用而为人们所熟悉。（酸性焊条，熔渣碱度小于1.5）
2）氧化钛药皮焊条：氧化钛的药皮中含有大量的氧化钛。氧化钛使起弧、平滑电弧操作和降低弧飞溅变得容易。这种通用焊条具有良好的焊接特性。
3）碱性焊条：碱性焊条药皮中含有大量的碳酸钙、氟化钙。这使它的熔渣比氧化钛型焊条的熔渣更易流动，这也是一种协助立焊和仰焊快速冷却的方法。（熔渣碱度大于1.5）
本工程中应用的焊接技术及焊条
焊接技术方面在上述对外管道焊接技术分析的基础上,结合本工程实际情况,因工程管道选用材质为L360钢。规格为D457×8mm螺旋焊缝钢管,其管径和壁厚都较大,同时鉴于实际情况,在管道打底、填充，盖面都采用半自动焊技术。所用焊条材质为进口的E6010 纤维素型焊条，切割技术采用氧焊切割技术。
现在压力管道主要使用的焊接材料纤维素型和低氢型向下焊条，虽然国内对纤维素型的开发已经有了很大进展，初步具备了现场应用的条件，但向下焊工艺使用的焊条主要依靠进口。而E6010纤维素型焊条电弧吹力大，操作性能好特别适用于半自动焊，是目前压力管道施工中常见的焊条之一。
施工过程中经常使用的的工具与设备
常用的量具有：小钢卷尺、大钢卷尺、钢直尺、钢角尺、不等边角尺、法兰角尺、万能角尺、焊接检验尺、游标卡尺。
管道工常用工具有：钳子（钢丝钳、水泵钳、尖嘴钳、大力钳、）螺丝刀、凿子、钢锯、扳手（双头呆扳手、梅花扳手、套筒扳手、）手锤、管子钳、链钳、管子割刀，手动工具（角向磨光机、内磨机、电锤、电钻）等。
管道施工常用设备有：柴油发电机、汽油发电机、汽油抽水泵、电动型材切割机、弯管机、电动套丝机。
三线工程安装过程中使用的焊接工具及设备
主要是75千瓦电压为380V的的发电机、小型发电机、直流电焊机、电焊钳、氧气瓶、乙炔瓶、电动型材切割机、焊割枪、打磨机
及其它相关的设备机具：挖机、吊机等大型设备。
电焊机：电焊机是利用正负两极在瞬间短路时产生的高温电弧来熔化电焊条上的焊料和被焊材料，来达到使它们结合的目的。
四．长输天然气管道经常用到的阀门种类、型号及安装时的规定
长输管道的常用阀门按阀门形状和构造可分为闸阀、球阀、蝶阀、旋塞阀、针形阀、气液联动阀等。
按阀门作用可分为截止阀、调节阀、安全阀、稳压阀、减压阀、转向阀等。
长输管道阀门的作用主要有：
(1)截止阀可以截断管路中的流体，不使其流通；
(2)调节阀可以按生产需要，控制管路户的流体流量；
(3)止回阀，有的管路要求流体向一个方向流动，不允许回流，这时就需要安装止回阀；
(4)安全阀当容器中压力超过一定值时可以自动泄压，从而防止高压容器内介质压力过高，避免容器压力超过承压限度而保护容器不受损坏。
燃气管道阀门安装前的检查
安装前，应仔细核对阀门的型号与规格是否符合设计要求。根据阀门型号和出厂说明书，检查它们是否可以在所要求的条件下应用，检查阀杆是否灵活，有无卡涩和歪斜现象。并对阀门作必要的强度试验和严密性试验，且不合格的阀门不得进行安装。
阀门试压
1.阀门安装前必须按方案中的规定进行检查压力试验。
2.对于输送工艺介质的管道系统，应逐个对阀门进行壳体压力试验和密封试验，不合格者不得使用。
3.对其它系统应从每批（同制造厂、同规格、同型号、同时到货）中抽查10%，不小一个，进行壳体压力试验和密封试验，当不合格时，应加倍抽查，仍不合格时，该批阀门不得使用。
4.阀门的试验场地宜在专设的试验场地进行，当环境温度低于50C时应该采取防冻措施。
5.阀门的壳体试验压力不得小于公称压力的1.5倍，保压5分钟，以壳体填料无渗漏为合格。密封试验压力不得小于公称压力，保压10分钟，以密封面无渗漏为合格。
6.公称压力小于1Mpa，且公称直径大于或等于600mm的闸阀，可不单独进行壳体压力试验和密封试验，壳体压力试验宜在系统试压力时按管道系统的试验压力进行试验。
7. 合金钢阀门应逐个对壳体作光谱分析，对内件材质每批抽查数量不得少于1个。
8.作严密性试验时，蝶阀，安全阀在工作侧加压，其它阀门在进口处加压。
9.试验前，应除去密封面上的油渍、污物，试验过程中，只允许一个人以正常的体力关闭，当手轮的直径320mm时，允许两个人共同关闭。
10.试验用的压力表，必须经过检验，精度不低1.5级。
11.试压介质为水时，应选取洁净无污染水，不锈钢阀门的试压用水的氯离子含量不得超过25PPM。(溶液浓度)
12．试验合格的阀门应及时排尽内部的积水并吹干对阀门的关闭位置进行检查，闸阀、截止阀、蝶阀等阀门的关闭件应处于全关闭的位置，球阀的关闭件应完全处于全开启位置，以防止灰尘沾染密封面。在明显位置进行标识后入库待用。
阀门安装时的一般规定
（1）阀门在搬运时不允许用手抛掷，吊装阀门时绳索应栓在阀体的法兰处。
（2）明杆阀门不能埋地装置，以防阀杆锈蚀。有盖板的地沟内，阀门应安装在维修和检查及操作方便处。
（3）在水平管道上安装时，阀杆应垂直向上，或者是倾斜某一角度，阀杆不允许向下安装。
（4）用法兰连接的阀门，在安装时应关闭阀门。
（5）阀门在安装时应根据管路的介质流向确定其安装方向。安装截止阀时应低进高出；安装旋塞、闸阀时允许介质从任意一端流入流出；安装止回阀时必须特别注意介质的流向，应按阀体箭头指示安装；安装杠杆式安全阀和减压阀时，必须使阀盘中心线与水平面互相垂直。
（6）安装法兰式阀门时，应保证两法兰端面互相平行和同心。
总结人： 张文亮
2013.12.27
