探析天然气管道安装技术

摘要：天然气管道敷设是比较复杂的安装工程，管道埋设在地下，安装与防腐是保证质量的关键，本文结合在天然气管道施工中的经验，探讨安装与防腐技术并对施工中常见问题进行分析判断，确保工程以更合理、更科学的方案进行施工。

关键字：天然气；管道安装

【分类号】：TE988.2

1.天然气管道的特点

该天然气管道工程，具有长输管道工程的所有特点，即：（1）相对流动性。管道与输送介质之间是相对流动的，因此要求管道内部，特别是管壁内焊口部位尽可能光滑，以利减少摩阻力。（2）固定性。天然气管道埋于地下，除改造、铺设新线路等特殊原因外，管道一般不会发生位移。（3）输送的连续性。天然气管道一旦建成、投产，一般情况下应连续运行。（4）威胁性。天然气属易燃易爆气体，在役运行的天然气管道穿越中心城区对地面建、构筑物或区域长期构成威胁。（5）潜在的危险性。

2.天然气管道安装技术的应用

2.1管材选用

主要应考虑管径的大小、管壁厚度、材质及焊接材料的性能。天然气管道管径的大小主要与流量、流速有关，根据介质的压力值、管顶的复土深度及荷载的分布形式确定管材与管壁厚度。焊接材料的选用根据母材的化学成分，机械性能和使用条件综合考虑。当同种钢材焊接时，焊接金属的机械性能和化学成分与母材相当；异种钢材焊接时，焊接材料应按合金含量较低一侧的钢材选用。选用的焊条药皮要均匀、无明显的裂纹、脱皮、表面无孔、焊芯无锈蚀等现象；存放时注意防潮、防雨、防霜及油类侵蚀。例如在西安市天然气高中压管网的设计中，钢管的材质均为Q235，高压管网设计压力PN=1.6MPa，选用DN630×8的螺旋焊缝钢管；中压管网设计压力PN=0.4MPa，管径≥DN325×6时选用螺旋焊缝钢管。

2.2管道防腐

钢管在土壤中的腐蚀主要是由电化学反应引起，虽然管道在输送天然气的过程中，介质中的硫化氢，二氧化碳和硫化物也能与钢管发生化学反应，但造成管道的腐蚀并不是主要的。电化学反应是由于管道与土壤电解质的电位不同，形成了一个原电池导致钢管发生电化学腐蚀，其腐蚀速度取决于土壤的成分、含盐的种类、数量、PH值，含水率，电阻率、透气性，细菌（厌气性硫酸盐还原菌）等。一般情况下含盐量大，或PH值低，电阻率小，土壤的腐蚀性大；因此依据电阻率的大小能判断土壤的腐蚀性。此外土壤中的杂散电流也能起钢管的腐蚀，杂散电流从地下钢管一端流人，又从另一端流出，流人端成为阴极，流出端变为阳极，导致钢管腐蚀。

为防止杂散电流对管道的腐蚀，一般在高压管线及附属设备上增加牺牲阳极加以保护，即用一块电位较低的金属与管道、设备联结，使两者在电解质中构成原电池；电位较低的金属作为阳极会逐渐被腐蚀，通常牺牲阳极腐蚀到最后尺寸至少十年，因此根据被保护物的长度、土壤电阻率及保护年限确定阳极尺寸，降低或阻止金属的电化学腐蚀速度，使作为阴极的金属管道得到保护。

2.3管道及附属设备的安装

2.3.1管道敷设

布管时注意首尾相接，相邻两管口应呈锯齿错开，组对前应在距管沟边缘1米以外做好支撑，其高度为40～50公分；同时要对管内进行清扫，管内不能有杂物。管道敷设应尽可能在地面进行预制组装，把适当数量的管子和管路附件组合在一起，然后分段进行吊装连接，以减少焊口。根据运输和吊装机具的能力，以及现场的实际情况，保证管段的各组合部分在吊装时的牢固可靠，并使管道的挠度不超过管段长度的1/500 组装时避免强力对口，防止产生附加应力。管端如有轻度变形可用专用工具校正，不能用锤直接敲击管壁；当校正无效时将变形管段切除以保证管口椭圆度偏差在直径1%之内。

2.3.2对口与焊接

对口前应将焊接端的坡口及内外管壁20mm范围内的污垢、铁锈，毛刺清除干净不能有裂纹及夹层等缺陷。两管的中心线要在一条直线上，管子和管件对口做到内壁平齐；等厚对接焊缝不超过管壁厚度的10% （≤lmm），不等厚对接焊缝不超过薄壁管管壁厚度的20%（≤2mm）。

管子对口找正后，两焊接管端之间留出1-2mm的间隙，先用点焊固定。根据管径大小确定焊点数，每处点焊长度为8―12mm，点焊的高度为管壁厚度的三分之二，点焊的操作工艺应与正式焊接相同。管道焊接时要垫牢，不能将管子悬空以避免焊缝在焊接及热处理过程中产生附加应力。焊接引弧应在坡口内进行，严禁在管壁上起弧。管道采用多层焊接方式，施焊时层间熔渣应清除干净，并进行外观检查，合格后方可进行下一层焊 每道焊口必须连续焊完，两相邻焊道起点位置应错开20～30mm露天焊接时，必须采取适当措施，以保护焊接处不受风、雨、雪的直接影响。

2.3.3法兰连接

法兰连接主要用于检修时需要拆卸的部位与带法兰的阀件和设备等，如果过多地用法兰连接，将会增加泄漏的可能并降低管道的弹性。天然气高、中压法兰一般采用平焊法兰，要求法兰表面光滑、无砂眼、裂纹、毛刺等以保证法兰强度和连接的可靠性。

法兰与法兰连接时应保持在同一轴线，法兰螺纹部分要求完整，无损伤，其螺孔中心偏差一般不超过孔径的5%，并保证螺栓自由穿入螺栓紧固后应与法兰紧贴，不得有楔缝，需要加垫圈时，每个螺栓所加垫圈不应超过一个。法兰连接应使用同一规格螺栓，螺栓及螺母的螺纹应完整，无伤痕、毛刺等缺陷，安装方向一致，紧固螺栓应对称均匀，松紧适度，紧固后外露长度不大于2倍螺距。

法兰垫片要求质地柔韧、无老化变质、分层及表面无折损，一般采用橡胶石棉板等法兰不允许直接埋地或装在套管内，一般法兰连接处应设置检查井便于装拆。法兰与管道的焊缝或法兰之间的连接处，应离开支架200mm（个别对接焊缝允许离支架边缘50mm），最好能放在两支架间距的四分之一至五分之一处以保证最小弯矩。

2.3.4波形补偿器安装

一般在完成气密性及强度试验后才安装补偿器。波纹伸缩节安装时要注意方向，一定要安装在球阀下方（按气流方向），以便阀门的拆卸和修检；同时根据当时的气温用支撑装置调整拉伸或压缩量，并与支撑装置一起安装在管道上，待管道支架固定好后，再将支撑除去。

2.4焊缝的控制

在具体的焊接过程中，应从以下方面加强质量的控制：根据设计方面的要求，结合自身的实际情况，选择合理的焊接工艺，编写焊接工艺指导书；加强对焊工的技能要求。参与管道焊接的焊工除必须具有锅炉压力容器焊工合格证外，且必须通过业主及监理组织的现场模拟考试方可上岗；根据焊材要求和施工条件，选用直流逆变氩弧焊、手工焊专用焊机，焊机性能必须稳定，功率等参数应能满足焊接条件；现场配置的焊机应处于良好的工作状态，具备良好的安全性能，有较强适用于露天的工作性能；加强工序管理。正式焊接前，分别对坡口清理、焊口组对、临时支撑或固定设施、预热（根据管材确定是否预热）、焊条烘烤等焊前准备下作逐项确认；严格T艺评定管理。在施焊过程中，应严格按照工艺评定所确定工艺技术参数实施焊接作业控制，克服工艺评定与施工现场参数控制不一致的现象。

2.5加强特殊工段安装质量的监管

在城市天然气管道安装过程中会遇到许多特殊工段，因为城市地下设施较多、地质也比较复杂，如穿跨越、高水位、碰死口等特殊工段比较多。这些特殊地段往往施工难度都比较大，安装质量不容易控制，易造成一些安全事故、安全质量隐患。因此要求特殊工段施工监理、检监人员一定要现场监督安装质量。比如在实际安装监检过程中，在穿越一条渠时，由于穿越管下料过短，造成碰死口位置离渠较近，焊接时水位过高，碰死口后因水位过高又无法进行射线检测，在气密性试验时发现此处有泄漏。所以象这样的特殊工段一定要加强安装质量的检监，把事故隐患降到最低点。

参考文献：

[1]石字熙.城市燃气管道敷设中存在问题分析.《上海煤气》，2000，12，（226）.

[2]邓屹.浅谈天然气管道的安装技术[J].内蒙古石油化工，2010（13）.