浅谈城镇燃气高压管道设计中几个规范问题

摘要：因城镇燃气管道建设标准规范制定或修订的滞后，在城镇燃气高压管道（主要指高压A和高压B管道）设计时，执行现行规范存在不少的问题，值得大家关注和探讨。

关键词：城镇燃气管道设计规范

中图分类号：S611文献标识码： A

1、概 述

进入二十一世纪以来，我国天然气事业蓬勃发展。各地城市燃气快速发展，城镇燃气管道输送量及调峰量需求也越来越大，大多城市在城区建设高压天然气管网，管道的设计压力也越来越高。而因城镇燃气管道建设标准规范制定或修订的滞后，在城镇燃气高压管道（主要指高压A和高压B管道）设计时，执行现行规范存在不少的问题，值得大家关注和探讨。

2、城镇燃气高压管道钢管断裂韧性要求

《城镇燃气设计规范》（GB 50028-2006）6.4.4条规定“高压燃气管道选用，应符合现行国家标准GB/T 9711.1（L175级钢管除外）、GB/T 9711.2和GB/T 8163的规定，或符合不低于上述三项标准相应技术要求的其它钢管标准”。

GB/T 9711-2011 PSL1钢管(规范重新起草后，GB/T 9711-2011替代GB/T 9711.1、2、3) 和GB/T8163钢管应用在城镇燃气高压管道中须慎重。此两种管材主要应用在一般流体输送，如应用在高压天然气输送系统中应充分考虑其抗延展性断裂的性能。防止管道在工作条件下断裂，其中一个极其重要方面就是提高断裂韧性。而GB/T9 711-2011 PSL1钢管及GB/T 8163钢管对钢材的断裂韧性未提出完整控制指标。

钢材化学成分方面，对提高钢材韧性不利的元素允许的含量偏高，其中GB/T9 711-2011 PSL1钢管化学成分除对C元素含量允许值较高外，P、S元素含量允许最大值为0.030%，GB/T 8163中牌号为10#及20#钢的化学成分符合GB/T 669的规定，其允许最大值为0.035%，牌号为Q295、Q345、Q390、Q420和Q460的化学成分符合GB/T 1591的规定，其允许最大值为0.30%，。并且GB/T9 711-2011 PSL1钢管及GB/T8163钢管对钢材中能使材质均匀，晶粒细化，改善管道韧性的Mn、V、Nb、Ti、Ni等元素要求宽泛，可高可低。

钢管的试验和检验方面，GB/T9 711-2011 PSL1钢管未对断裂韧性试验（一般为夏比冲击试验）和落锤撕裂试验（钢管外径不小于508mm时要求）提出要求。GB/T 8163中对牌号为10#和20#钢管未要求进行夏比冲击试验，而对牌号为Q295、Q345、Q390、Q420、Q460，质量等级为B、C、D、E的钢管,且外径不小于70mm，壁厚不小于6.5mm时要求进行夏比冲击试验。因此，上述两个标准未对钢管的韧性性能提出完整检验要求。

在设计者对钢管提出韧性控制指标时，应符合管道的使用环境的温度。因为在一定范围内钢管的韧性是随使用温度的降低而降低。设计者应将钢管的使用温度来作为夏比冲击试验的温度。韧性指标的提出，还要充分考虑钢种的强度等级、管径、壁厚、焊接方式等因素。

3、城镇燃气高压管道焊接及验收

(2)城镇燃气高压管道焊缝质量检验

CJJ 33-2005要求按照设计文件要求进行焊缝内部无损检测，当设计无规定时，抽查数量不应少于焊缝总数的15%。GB 50184-2011中关于焊缝无损检测的检验比例是按照不同管道类别确定不同的焊缝检查等级，根据不同的管道焊缝检查等级分别规定焊缝无损检测的检验比例。按照该规范中表8.1.1及8.2.1条要求：设计压力为4.0Mpa的高压燃气管道焊缝检查等级应为Ⅱ级，对应的焊缝无损检测的检验比例为不低于20%；设计压力为低于4.0Mpa，大于1.6MPa的高压燃气管道焊缝检查等级应为Ⅲ级，对应的焊缝无损检测的检验比例只需不低于10%。

天然气长输管道焊缝无损检测的检验比例按照《输气管道设计规范》中 10.1.9条和《油气长输管道工程施工及验收规范》中10.3.4条要求，所有焊接接头应进行全周长100%无损检测，并规定射线检测和超声波检测为首选检测方法。

城镇燃气高压管道在输送介质、管材选用、施工焊接工艺、施工环境及管道的功能方面更接近长输天然气管道。城镇燃气高压管道无损检测的检验比例应参照更适用的GB50251和GB 50369执行，建议CJJ 33-2005修订时应针对高压管道焊缝无损检测的检验比例提出明确的要求，以满足工程建设的需要。

CJJ 33-2005中5.2.5条规定管道焊缝内部质量射线检测和超声波检测合格标准应分别执行国家标准GB/T12605和GB/T 11345。而GB/T 11345-2013规定“本标准规定了母材厚度不小于8mm的低超声衰减（特别是散射衰减小）金属材料熔化焊焊接接头手工超声检测技术” 。实际壁厚小于8mm的高压燃气管道常会遇到因各种原因需进行超声波无损检测，此时一般执行JB 4730.3-2005或SY/T 4109-2005，其中JB 4730.3-2005中适用母材壁厚最小为4mm，SY/T 4109-2005中适用母材壁厚最小为5mm，可满足城镇燃气高压管道焊缝内部质量超声波检测的要求。

综上所述，高压管道焊缝内部质量射线检测合格标准应执行JB 4730.2-2005或GB/T12605-2008（此外GB/T 3323-2005也适用），高压管道焊缝内部质量超声波检测合格标准应执行JB 4730.3-2005或SY/T 4109-2005。建议CJJ 33-2005修订时应提出适合高压管道无损检测的合格标准。

4、城镇燃气高压管道试验

(1)高压管道强度试验稳压时间

CJJ 33-2005制定时引用的GB/T 16805版本为GB/T 16805-1997，该规范标准性附录A1.1要求“管道（内压管道）的各个部分，如其操作环向应力大于20% SMYS（规定的最低屈服强度），则各个部分的任何一点，均应经受压力不小于该点设计内压1.25倍的静水压强度试验，并且在试验压力下持续时间不小于4h”。高压燃气管道试压时的操作环向应力（1.5倍设计压力）多会高于20% SMYS。

现行规范GB/T 16805-2009中关于强度试验在试验压力下的稳压时间是通过“液压试验升压稳压图”明确，图中明确要求在强度试验压力下应稳压4h（第三次稳压区）。

综上分析，城镇燃气高压管道强度试验稳压时间按照CJJ 33-2005中12.3.8条执行是不合理的。应执行GB 50369-2006中相关条文的规定，稳压时间应为不小于4h。

(2)高压管道强度试验介质

用空气作为强度试验介质虽然存在较大的危险，主要因为空气在管道破裂时减压波传播适度远大于水，可造成较大的损失和次生灾害。据此CJJ 33-2005中12.3.5条规定高压管道强度试验介质应为清洁水。但工程实际中常遇到水源缺乏或试验期间气温低于00C等问题，导致液压试验实施困难。该规范对是否允许采用气压试验代替，未明示。鉴于城镇燃气高压管道与天然气长输管道在较多方面相似，建议CJJ 33-2005修订时考虑高压管道强度试验介质借鉴GB 50251-2003中相关条文规定。比如在一、二级地区允许采用气体做强度试验介质；在三、四级地区应采用水做介质，在满足该规范中表10.2.3安全条件时可采用空气做介质。

CJJ 33-2005中12.4.3条规定高压管道严密性试验介质宜为空气，如此在用水为介质完成强度试验后，改用空气为介质进行严密性试验，既影响工期，又增加施工的成本。而且用空气做高压管道严密性试验时，由于其压力一般较高，也存在较大的操作危险性。GB 50369-2006则允许严密性试验采用水作为介质，而将设计压力作为严密性试验压力，该规定的可行性和有效性在长期的实际工程经验中已经得到验证。

CJJ 33-2005中关于高压管道压力试验的要求主要是参照GB 50235-1997来制定的，而高压管道与工业管道的特性不尽相同，其与天然气长输管道的特性相接近。建议CJJ 33-2005在修订时，对于高压管道压力试验要求应与其他中低压管道区别规定，借鉴长输天然气管道的相关规范的要求更合理、更适用。