1袁泉 2回小溪
1 沈阳沈西燃气工程有限公司， 辽宁 沈阳 10010
2 沈阳燃气有限公司， 辽宁 沈阳 10010
摘要：随着“西气东输”工程的实施，广大城镇随即进入天然气时代。不少城市在大规模建设新管网的同时，老管网改造的步伐大幅度加快。在管网的建设和改造中，人们最关心的是燃气的安全输配。如何保证燃气在输配中保持长期的稳定安全，是关系到人民生命和国家财产的大事，也是提高人民生活质量，实现城市可持续发展的重要条件。特别是近年来，全国各地发生的燃气管网事故所造成的损失，让我们清醒地认识到，地下燃气输配管道材质的选择是保证安全供气的重要条件，必须以科学态度和对子孙后代负责的精神，选择目前科技条件下安全、优质的管材。
关键词：城镇燃气；输配管道；材质
1 户外燃气管道材料的种类及特点
1.1 球墨铸铁管
球墨铸铁是指使用18号以上的铁水，在经添加球化剂后，又经过离心机高速离心，铸造而成的管材，简称为球管、球铁管和球墨铸管等。在燃气工程中，适用于设计压力为中压 A 及以下的燃气管网。离心球墨铸铁管道具有破损率低，运行可靠，施工方便、维修快捷，防腐性能好等优点。"岩盾"管道为新开发的系列，由于其硬度高，适用于非开挖施工，因此广泛应用在穿跨道路、暗度过河、穿越建筑的管道施工中。"赛锌"系列管道也是为土壤腐蚀严重地区研究的系列，其原理是通过外喷涂工艺将特殊锌铝合金均匀覆盖至管道表面，在形成保护膜后，管道的耐腐蚀性能可以提高数倍，因此可广泛用于土壤腐蚀性较强的地区。
1.2 焊接钢管
以钢卷板为原料，经常温下的挤压工艺成型，并用自动埋弧焊双面成型的焊接工艺，焊接而成的钢管称为焊接钢管。从生产工艺上，一般分为直缝焊接钢管和螺旋缝焊接钢管。直缝焊管的生产工艺较为简单，生产成本较低，因此生产效率高，市场发展较快。螺旋焊管在生产过程中，不仅可用较窄胚料生产出较大管径的焊接钢管，还可用宽度一致的胚料生产出不同管径的焊接钢管。虽然螺旋焊钢管一般比直缝焊钢管的强度高，但其由于生产过程中的焊接量大，导致生产效率低，与同等长度的直缝焊接钢管相比，焊缝长度约增加 30~100%左右。因此，在实际生产中，采用直缝焊接的为较小口径的焊管，采用螺旋焊接的为较大口径的焊管。而燃气工程中，一般使用 Q235B材料制作焊接钢管。
1.3 无缝钢管
与焊接钢管生产形式不同，无缝钢管是由整块金属制成，表面上没有接缝的钢管。因此在抗压能力上优于焊接钢管，同时造价也高于焊接钢管。无缝钢管分为热轧、冷拉两种生产工艺，热轧工艺是通过高温锻坯、趁热穿孔、轧制、最终整理成型的工艺，冷拉工艺是通过对管坯进行冷拉，最终成型。热轧工艺一般适用于大口径、厚壁无缝管；而冷拉工艺适用于小口径、材料强度相对较低，对外表面及内控表面要求光滑的无缝管。燃气工程中常用的无缝钢管一般采用20钢或 Q345D材料制作。
1.4 PE管
国际上将PE32-PE100的聚乙烯管的材料分为五个等级，从原材料上区分，我国燃气管的材料主要是 PE80和PE100，按管道壁厚分常用的有SDR11和SDR17.6两种。与金属管道相比，PE管具有使用寿命长，耐腐蚀性能好，柔韧性好，施工简单方便，接头质量高等优点。但其机械强度较低，硬度不如金属管道，在受到坚硬物冲击时，容易造成穿孔；其抗氧化性能也较差，因此只适用于地下管线，在储存及运输过程中，也要注意避光；且由于不具有导电性，对于管道位置的探测定位具有一定的技术要求。
2 球墨铸铁管、钢管、PE管的综合性能对比
在埋地管道的经济性对比中，主要是对 3PE 防腐钢管、球墨铸铁管及 PE 管进行对比。由于 PE 管只适用于 0.7Mpa 压力以下的燃气管道，因此本次对比选取中压 A 及以下的燃气工程进行对比。
一般工程的经济性从人工、材料、机械三个角度进行比较，一般在计价过程中，采用综合单价进行直接对比。
2.1 三种材料的材质性能对比
球墨铸铁管道与钢制管道都属于金属管道，二者之间的性能差异主要表现为力学性
能及防腐性能的差异。球墨铸铁通过增加球化剂，得到球状石墨，提升铸铁的性能，其
特性表现为母材及焊接热影响区的硬度高，因此可以承受更高的外力破坏。在防腐方面，
铸铁管道的防腐性能优越，不需要采取额外的保护方法，而钢制管道的防腐性能主要依
靠于管道外的防腐层及管道敷设后的牺牲阳极保护。PE管道由于高密度聚乙烯材料的特
性，抗外力破坏能力较差，施工速度快，但在施工及管材保存方面需要特别注意紫外线
对管线老化的影响。
2.2 三种材料的计价比较
从土方工程方面来看，土方工程包括沟槽开挖、回填、弃置，总体工作量无论采用防腐无缝钢或是PE管工作量相差不大。在管道安装阶段，采用无缝钢管的预算，要大于采用 PE 管。需要指出的是，由于防腐缝钢管需要采用 X 射线探伤的方式进行质量控制，工程成本相对来说比较大，而对于PE管道，只需要简单的警示带铺设，相对于 X 射线探伤成本要降低一个数量级。对于无缝钢管的电保护方面，无论是阳极保护还是防腐检测费，也是一个巨大的成本支出。而对于 PE 管，不涉及电保护，一般采用的是电子标识器+导向标识器的方式，总体来说成本要降低近25倍。
通过对三种材料的经济性能对比，不难看出，在中低压燃气管道中，DN200 以下的管道适合使用 PE 管道，DN200-DN400 的管道适合使用离心球墨铸铁管，DN400 以上的管道适合使用3PE防腐钢管。虽然老旧的灰口铸铁管道已经被淘汰，但新型的离心球墨铸铁管性能已经可以满足工程要求，并在防腐性能方面有超越钢管的可能性。参照其他地区的离心球墨铸铁管的价格，在价格方面比钢管及PE管还有优势。因此，离心球墨铸铁管可否再次成为城镇燃气用管道还具有一定的研究价值。
3 管道的后期输配管理
铸铁管和PE管道的后期运行维护费用较低，而钢管外防腐及相关的牺牲阳极或外加电流防止金属腐蚀的方法，保护装置需要定期检测，后期运行维护较为复杂，维护费用较高。PE管道柔软，抗软损伤（如大面积地面沉降）的能力较强，但抗硬损伤能力较差，较易被外界的硬物戳破或划伤导致漏气。钢管既有一定的强度，又有一定的柔韧性，因此抗损伤能力较强，但易腐蚀，应做好相应的防腐处理，并需定期检测。球墨铸铁管道硬度较高，柔韧性较钢管次之，加上接口形式为柔性机械接口，若管道基础产生不均匀的沉降（或局部扰动），很容易造成接口的漏气，抗硬物损伤导致漏气的能力介于钢管和PE管道之间。燃气管道发 生泄漏时，在相同泄漏险情下，所采取的措施和处理难度也不尽相同。（1）PE管道泄漏后的抢险修复操作方便快捷，但若发生火灾，泄漏点附近的高温容易使局部PE管道软化导致泄露（火灾）灾害的扩大。（2）铸铁管道泄漏点抢险修复较为方便。（3）钢管泄漏，特别是泄漏面积较大时，抢险的难度较大，周期较长。此外对中压燃气管道，由于铸铁管道采用的是中压B级输送，输气压力相对较低，一旦发生燃气泄漏（ 特别是在市区道路上），较采用中压A级输气的PE管或钢管来讲，其危害性相对较小。从管道的使用寿命看，PE管道和球墨铸铁管道较钢制管道的理论使用寿命要长。
4 结论
通过上述分析，城镇燃气输配管道选用何种管材，应从工程投资、工程施工难易度及后期输配管理三个方面进行综合考虑，只有这样才能做到投资收益的最大化。设计人员可根据环境的不同特点，选择最安全的方案。
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