燃气常用钢管标准化研究报告

来源:四川燃气 更新时间:2018-11-21 阅读:326

  • 成都燃气集团股份有限公司  余俊伟  邓辉


        【摘  要】:随着燃气行业的快速发展,工程建设项目不断增加,钢管选用的数量和种类越来越多。同时,我们发现各种钢管选择标准不统一,标注方法不同,导致钢管类型特别繁多。加之,钢管采购周期长、难度大,特定型号的钢管起订量较大,钢管型号多的同时,与之配套的钢制管件、阀门、绝缘接头等类型也较多。本文将以中低压、次高压、高压、城市地下综合管廊四种使用环境,开展钢管标准化研究,并深入开展经济性分析,结合钢管制造商生产实际,对钢管选型做出选择建议。
        【关键词】:选材标准化  管道成型技术标准化  尺寸、壁厚标准化
          一、 前言
      随着燃气行业的快速发展,工程建设项目不断增加,钢管选用的数量和种类越来越多。同时,我们发现各种钢管选择标准不统一,标注方法不同,导致钢管类型特别繁多,据统计,以成都燃气为例,2012年至今工程使用的各种钢管类型达到91种。加之,钢管采购周期长、难度大,特定型号的钢管的起订量较大,钢管型号多的同时,与之配套的钢制管件、阀门、绝缘接头等类型也较多。
      为此,我们在国家、行业相关标准的基础上,通过广泛收集现用钢管型号,征求钢管制造商的意见,深入开展经济性、流通量分析,充分进行讨论和修改后,形成《燃气常用钢管标准化研究报告》。
      二、 钢管标准化研究范围
      本研究报告所指钢管包括:
      1、户内、庭院、市政中低压等常规燃气工程中选用的钢管。
      2、次高压、高压及长输管道等管线燃气工程中选用的钢管。
      3、城市地下综合管廊内燃气工程中选用的钢管。
      三、 钢管标准化原则
      钢管标准化坚持安全、可靠、经济的原则,从以下三个方面开展:
      1、选材标准化:主要材质为L系列、Q系列及20#。
      2、管道成型技术标准化:主要成型技术为无缝钢管、直缝埋弧焊钢管、螺旋缝埋弧焊钢管、镀锌钢管。
      3、尺寸、壁厚标准化:统一以外径命名,壁厚结合设计规范、安全间距因素、市场购买便捷度及经济性比较而确定。
      钢管标准化按压力级别分类如下:
      1、中压及以下:P≤0.4Mpa
      2、次高压:0.4 Mpa<P≤1.6 Mpa
      3、高压:1.6 Mpa<P≤4.0 Mpa
      四、 中低压钢管选型与计算
      1、镀锌钢管
      1.1镀锌钢管选型原则
      燃气用镀锌钢管用于低压地上管道,并符合下列要求: 
      1.1.1管材应符合现行国家标准《低压流体输送用焊接钢管》GB/T 3091 的规定,材质采用 Q235B;
      1.1.2当管子公称尺寸小于或等于DN50时,且管道设计压力为低压时,宜采用镀锌钢管,连接方式应采用螺纹连接;
      1.2镀锌钢管壁厚计算
      根据《城镇燃气设计规范》GB 50028关于钢制燃气管道直管段的最小壁厚计算公式计算结果如表1:


    表1 镀锌钢管最小壁厚计算结果





            1.3镀锌钢管选型结果

            经实际调研和分析,目前主要做引入管及立管使用的DN20、DN32规格镀锌管可分别放大至DN25、DN40使用。鉴于此,镀锌钢管的使用型号如表2:

    表2镀锌钢管的使用型号详表



      2、无缝钢管
      2.1无缝钢管选型原则
      无缝钢管常用于中低压地上或地下燃气管道,并符合下列要求:
      2.1.1管材应符合现行国家标准《输送流体用无缝钢管》GB/T 8163 的规定。 
      2.1.2除必要的设备连接以及居民用户公称直径≤DN15 的室内低压燃气管外,无缝钢管应采用焊接。
      2.1.3地上无缝钢管采用环氧涂层防腐;埋地无缝钢管采用3层PE防腐。
      2.2无缝钢管壁厚计算
      根据《城镇燃气设计规范》GB 50028关于钢制燃气管道直管段的最小壁厚计算结果如表3:

    表3   无缝钢管最小壁厚计算结果

     注:1、屈服强度均按照材料最低屈服强度的75%进行取值计算。
          2、强度系数均按照四级地区进行取值计算。
            2.3《城镇燃气设计规范》GB 50028关于钢质燃气管道最小壁厚如表4:

    表4   钢制燃气管道最小壁厚


      2.4无缝钢管选型结果
      根据常规工程使用需求,同时结合管廊相关标准和规范,拟确定以下无缝钢管型号。如表5:

    表5  无缝钢管的使用型号详表


      五、 次高压及高压钢管选型
      1、 次高压钢管
      次高压燃气管道选用规范主要为《石油天然气工业管线输送系统用钢管》GB/T9711及《输送流体用无缝钢管》GB/T 8163。
      次高压燃气管道的选用标准主要考虑方便采购、控制燃气管道与建筑物之间的水平净距及满足综合管廊设计要求。
      2、高压钢管
      高压燃气管道选用规范主要为《石油天然气工业管线输送系统用钢管》GB/T9711及《高压化肥设备用无缝钢管》GB 6479。
      《高压化肥设备用无缝钢管》GB 6479管材价格高于《石油天然气工业管线输送系统用钢管》GB/T 9711管材价格,考虑工程造价的经济性,推荐选用GB/T9711标准的管材作为高压燃气管道的用管标准。
      为减小高压燃气管道与建筑物之间的水平净距,高压燃气管道的壁厚均不小于12mm。
      3、选型计算
      鉴于次高压及高压钢管一般口径较大,同时考虑综合管廊使用钢管,本次选型计算选择口径范围:DN150-DN600,材质分别为20#、L245N、L360N、L415M,计算结果如下表6:

    表6   次高压及高压钢管壁厚计算结果


            注:1、屈服强度均按照材料最低屈服强度的75%进行取值计算。
                  2、强度系数均按照四级地区进行取值计算。
    六、 综合分析
            1、管道流通能力分析
            为便于计算,本次计算模拟值设定为:进口压力=0.3MPa、管长=1000m、最大流速=20m/s进行取值计算,结果如表7:

    表7   管径流通能力计算结果


     由上表可以看出,当用D45代替D38,以及D273代替D219的情况下,在工程成本小幅增加的情况下,钢管的流通能力将大幅增加约67%;DN300以及DN500标准化以后,对钢管的流通能力无影响或影响较小。

            2、采购成本及难度分析
            2.1无缝钢管
            因无缝钢管使用的普遍性,使得其在所有燃气工程用钢管中,采购最为便捷和简单。同时,又因为其价格相对焊接钢管较高,若在工程上大规模使用无缝钢管,则会大大增加工程成本,故无缝钢管的公称直径不宜大于200mm。
            2.2焊接钢管
            焊接钢管按工艺区分主要有直缝电阻焊(ERW)、螺旋埋弧焊(SSAW)和直缝埋弧焊(LSAW)三种工艺。
            直缝电阻焊钢管(ERW)的原料是热轧钢卷,可实现连续流水线作业,生产效率较高,生产成本低。中小口径(φ114-φ355.6)的ERW钢管,由于生产厂家众多,便于采购。
            直缝埋弧焊钢管的原料是热轧钢板,无法实现连续流水线作业,生产效率较低,生产成本高。
            螺旋钢管的原料是热轧带钢或热轧板卷来制造钢管,其优势主要集中在大口径钢管制造方面,制造成本相对较低。但对于中小口径的钢管,则制造成本较高。
            ERW钢管与螺旋钢管进行比较, 中小口径钢管的ERW钢管比螺旋钢管价格低8%-15%。同时,大型螺旋钢管厂往往不生产小口径的螺旋钢管,采购难度较大。
            ERW钢管与直缝埋弧焊钢管进行比较,其价格一般比直缝埋弧焊钢管价格低15%-25%。同时,因国内生产直缝埋弧焊钢管的生产厂家较少,采购难度高。当直径小于φ406时,采购成本的差异更大。
            3、钢管标准化结论
      通过以上经济分析和技术分析,钢管标准化以后,具有以下几个方面的优势。
      3.1将型号相近的钢管统一圆整后,可以实现在工程成本以及流通能力基无变化的情况下,减少同规格钢管的型号和种类,实现对钢管的备库功能。
      3.2因市政工程的不可预见性,常因紧急工程所用钢管无现货,导致错过最佳的施工时间而不得不进行二次开挖,而土方开挖及修复成本较高,标准化以后对各个规格型号的钢管进行备库,会节约工程二次开挖及修复的成本,将大幅降低整个工程的成本。
      3.3钢管标准化以后,将大大减少与之配套的阀门、绝缘接头、钢塑转换等材料的规格和型号。通过对此类物资的进一步标准化,可实现在库容不变的情况下,进一步增大常用工程材料的备库数量,提升工程物资的管理水平。
            七、 钢管选型表
      原则上,常规工程用钢管推荐选用以下标准型号,对于本研究报告以外的工程所用钢管,以工程专项设计为准。如表8:

    表8   钢管标准型号一览表


         八、 结论
         钢管标准化以后,所有型号的钢管均为普通常用钢管,可实现各个工程的钢管互为调配、互为补充的功能,提高工程的施工效率以及燃气公司工程物资的管理水平;同时,所有型号的钢管可实现备库,保障抢险工程以及市政工程的材料供给,避免长时间停气以及道路开挖对市民生活和出行造成的影响,提升燃气公司在市民心中的满意度。
    参考文献:
            [1]城镇燃气设计规范(《GB 50028-2006》).
            [2]输气管道工程设计规范(《GB 50251-2015》).
            [3]输送流体用无缝钢管(《GB/T 8163-2018》).
            [4]低压流体输送用焊接钢管(《GB/T 3091-2015》).
            [5]石油天然气工业管线输送系统用钢管(《GB/T 9711-2017》).
            [6]城镇燃气输送用不锈钢焊接钢管(《YB/T 4370-2014》).


  • 收藏】 【打印】 【关闭
    CopyRight ©2015 四川省燃气协会 蜀ICP备05018131号
    官方网址:www.tfgas.com 网站统计
    电话:028-85531269 传真:028-85599756 邮箱:scsrqxh@163.com 协会QQ群:24020461
    地址:四川省成都市人民南路四段36号综合楼三楼 邮编:610041