城市高层建筑燃气管道安全设计初探

摘要: 随着城市天然气的逐渐普及，在极大改善市民生活质量的同时，也给燃气安全管理工作带来许多问题。城镇燃气管道不漏气是对燃气管网最基本的要求。燃气管道暗埋成为燃气工程设计中必然要考虑的，本文就城镇燃气管道设计及防腐处理问题进行探讨。同时，结合燃气管道设计工作中遇到的实际问题, 讨论了高层建筑燃气引入管及室内燃气立管设计应注意的问题, 燃气引入管的选材问题以及室内燃气支管暗装问题, 地下燃气管道与建、构筑物或其他相邻管道的水平净距不够时所采取的具体措施。

关键词：燃气管道安全设计 处理方法 水平净距 暗设 引入管

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

一、城镇燃气管道设计及防腐处理

1．燃气管道的阴极保护方法

城市中的燃气管道，都是埋在土壤中的金属管道，由于金属管道处于土壤中受各种外界原因的影响都会出现阳极区和阴极区，并在阳极区发生局部腐蚀，所以就需要对金属管道进行阴极保护。阴极保护就是利用外加手段迫使电解质中被保护金属表面都成为阴极，以达到抑制腐蚀的目的。在进行阴极保护时为了降低保护的成本，需要金属管道有良好的防腐绝缘层设置。根据保护电流的供给方式，阴极保护技术可分为牺牲阳极法和强制电流法两种保护方法。采用牺牲阳极法的主要优点有：无需外部电源、对外界干扰少、安装维护费用低、无需征地或占用其他建构筑物、保护电流利用率高等，因此特别适合于城市范围内的埋地钢管腐蚀。另方面，强制电流法则有：保护范围大、适合范围广、激励电势及输出电流高、综合费用低等优点，故适合用于长输管线或市郊管线的防腐。如应用于市区范围内时，则由于其会产生干扰电流而影响其他管线及建筑物，且还需要征地或占用建筑物，因此在实施时会带来较大的困难。因此，城市埋地煤气管道防腐的阴极保护宜用牺牲阳极法。当条件许可时，也可采用强制流保护法。目前，在城市燃气输配管网中，已全面采用牺牲阳极法来进行管道防腐。

2．埋地燃气管道阴极保护的设计

牺牲阳极选用及布点的技术要求。电防护法在选用时应符合：锌阳极不得使用在土壤电阻率＞200Ω·m的场合；镁阳极不宜使用在土壤电阻率＞100Ω·m的场合；外加电流阴极保护法在选用时不受土壤电阻率的限制。采用牺牲阳极法时，选用阳极的保护效果应对地电位应达到-0.85V或更负；通电时，阴极电位较自然电位向负方向变化值应大于 300mV；当土壤或水中含有硫酸盐还原菌，且硫酸根含量大于0.5％时，通电后，对地电位应达到-0.95V或更负。牺牲阳极在埋设时，与保护的燃气管道的距离不宜小于0.3m，也不宜大于 7m，埋设深度不宜小于1m，且直埋设在潮湿的土壤中。埋设形式可采用立式或卧式。在阳极与保护管道之间，严禁设置其他金属构筑物。

牺牲阳极检测桩、检测头在设置时应符合：检测桩、检测头宜设置在燃气主干管沿线；宜每 5组牺牲阳极或至少1Km设置1个检测桩；检测桩应设置在牺牲阳极附近，且宜安装在管道沿线中土壤腐蚀性强、湿度大、地下水位高或管道绝缘防腐层薄弱的地点；宜每在每个检测桩附近设置 1个检测头。

设置检查桩和检测头的目的：检测桩是为了监测牺牲阳极装置的保护电位。检测头是为了检测、掌握阴极保护系统运行后管道被保护状态而设置。在管道设计中冷弯弯管、热煨弯管、机制弯头及弹性敷设的适用范围及确定原则。在处理燃气管道改变平面位置或纵向上躲避交叉、过河、过铁路等问题时，管道转角的处理。在敷设燃气管道的道路上，遇有环岛、匝道等弯道时，确定合理的节点位置。在满足相关规范对弹性敷设的平面或垂直面的条件下，燃气管道弹性敷设的有关问题。

3．燃气管道转角设计原则

长曲率半径的机制弯头(R=1.5D，R为曲率半径，D为管道外径)，适用于厂站及没有通球要求的管道；短曲率半径的机制弯头 (R=D)，只能在特殊情况下使用。根据GB50251-2003《输气管道工程设计规范》有关规定，管子对接偏差不得大于3°；压力大于1.6MPa的室外燃气管道，管道附件不得采用螺旋焊缝钢管制作。当管道转角小于15°且采用冷弯弯管时，弯管曲率半径根据管径的不同而异；当管道转角大于15°时，宜采用热煨弯管，对于有通球要求的管道，根据管道的设计压力和管径，弯头的曲率半径分别为 R=4D、R=5D、R=6D等。

4．防泄漏问题的处理

在防泄漏方面，我们在管材上采用了无缝钢管，但这种类型的镀锌管在接头处容易泄漏，因此在接头处应采用焊接连接，以免泄漏事件发生。管道设计走向尽量选择梁底或墙角；并在墙面、楼板埋管位置尽量标明管线走向；以方便维修及防止住户钻孔凿穿管道发生危险。管道隐蔽前应做强度及气密性试验，检验合格后方可封管，其试验压力应为0.4MPa。

5．防腐问题的处理

采用聚乙烯防腐胶带或热收缩胶带作外防腐层，使燃气管道与外界隔绝。对燃气管道周围的垃圾应进行必要的清理，不得存在尖锐物体及水气，以孩子防腐层免于被刮破或侵入水气。燃气管道应确保被混凝土或墙面批当完全覆盖，且厚度不能小于2厘米。燃气管道在混凝土楼板内铺设时，在引出口就设置套管套住燃气管道，套管要伸出地面5－10厘米，且套管两端应用柔性的防水材料进行密封处理。

6．对于城镇燃气管道设计

作为城镇燃气管道设计专业技术人员应严格按照工程建设法规、设计标准和有关要求进行工程设计，设计文件必须完备，保证设计质量。严格按照有关规范对燃气工程设计图进行审查，不符合燃气工程设计标准强制性条文的，施工图审查不予通过。

二、高层建筑燃气管道设计

1．引入管

对于高层建筑的燃气引人管应该结合当地地质情况重点考虑高层建筑沉降所引起的燃气引人管补偿问题,以防止燃气引人管由于建筑物的沉降而被挤压变形、断裂从而产生安全事故。燃气引人管一般和建筑物成垂直布置并穿越建筑物的墙体,受力情况主要是由于建筑物沉降对管道所产生的剪切力。确定波纹管补偿器的安装位置,如果不得不将波纹管补偿器安装在地下时,还要考虑波纹管补偿器埋地防腐问题,注意波纹管补偿器前一般安装铸钢旋塞阀或碳钢球阀,以便维护和紧急抢修时切断燃气。

2.室内燃气立管

考虑到温度变形,一般采取在建筑物中间楼层加设波纹管补偿器对燃气管道进行补偿,补偿量根据理论计算和实际使用效果确定。由于室内燃气立管长度较长,自重也比较大, 设计时必须考虑管道的支撑问题。在设计上采取的措施：在燃气进户楼层或燃气进户楼层上一层加设一段横向管道,利用横管段受力来承担燃气立管的自重。同时考虑到室内燃气立管一般采用螺纹连接和我公司采用的立管支架(U 型卡环) 的局限性,为防止立管向横管转向处的弯头或三通受力不均而产生的螺纹损坏情况,在转向管件的上一层楼板处的管道上加设焊接的角钢支架来保护螺纹管件。当立管高度超过100m时,可在50m处左转换立管位置形成“N”字形,两段立管间用金属波纹管连接,立管底部分别设固定支座承重。在实际应用中, 这样的设计既能保证管道的安全,又能基本保证美观,满足用户的装修要求。

3. 引入管选材

燃气引人管是室内、外燃气管道连接的关键部分, 其质量的好坏直接决定燃气工程能否安全运行。因为燃气引人管一般沿居民楼前敷设, 有时需跨越多条管道(包括上、下水管道、热力管道等) 到达建筑物燃气引入部位, 不可避免会受到周围环境的腐蚀。因此我们必须在设计工作中对燃气引人管选材予以高度重视。在设计中可以选用钢骨架聚乙烯塑料复合管作为民用燃气用户引人管管材,这种管材的主要优点是:材质耐腐性能好,其主要材料为聚乙烯复合塑料,受周围环境影响很小, 理论使用年限与建筑物寿命相同,要结合现场实际角度需求, 对管材进行人工弯制处理,劳动强度低,现场质量控制要求相对简单。施工时应注意, 由于该种管材材质主要为聚乙烯复合塑料,冬季施工时要注意其低温冷脆性,人工弯制应在室内进行, 温度保持在0℃以上,应多次成型, 并时刻观察弯曲部位的外观变形情况。