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:1340

  • 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》).


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