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摘要：天然气作为一种高效、清洁的能源，近年来在城镇中的应用已逐渐普遍起来。但由于真正应用的时间并不长，因此，在天然气管网设计上还亟待研究和完善。笔者就结合自身设计实践经验，详细介绍了城镇超高压天然气管网工程的设计，力求在满足安全要求的前提下，实现工程实施的可行性以及工程造价的经济性。
关键词：天然气；管网设计；安全；选择；管道敷设；抗震措施
天然气是一种高效、清洁的能源，也是理想的城市气源。随着经济的发展，天然气在城市工业生产、居民生活中逐渐得到了应用。由于城镇天然气管网是现代化城市的“生命线”和城镇建设的重要基础设施，因此，天然气管网的设计必须科学，不仅要满足用户和工艺设计的要求，而且要使整个工程的投资最小，使得天然气管网运行经济、安全、灵活、可靠。这对实现城市可持续战略、优化能源结构、保护环境具有重要意义。
1.天然气管道工程设计思想
1.1天然气设计思想
工程建设中设计占据着关键的位置，要确保能够达到安全的要求去设计高压天然气管理项目，尽量促进经济的工程造价以及实施工程可行性得以实现。
1.2天然气管道工程设计基本准则
设计天然气管道工程时需要遵循一定的基本原则，确保天然气管道工程能够加快施工进度，并且对该工程长时间发展的需求要充分考虑，合理的投资天然气管道工程的建设，促进工程的社会效益以及经济效益得到全面的发挥。
设计天然气工程时要选择较为标准先进的管线，要保证能够安全可靠的运行管线，方便管线的管理维护。
2.选择高压天然气管道的路线
2.1划分地区等级
通过分析相关规章制度的具体要求，在进行划分地区登记时应该遵循以下准则：
（1）顺着天然气中心管道两边相隔200m的区域内，将1.6km长距离的路段进行随意划分同时要确保属于独立建筑的区域，当成分级单元的地区。
（2）划分天然气管道是应该通过了解建筑结构实际的密集情况，同时要与相关规定互相符合。
（3）在划分天然气管理的地区等级时应该要为长远的发展进行考虑。
2.2控制天然气管道间的安全距离
天然气管道的距离应该要参照相关规范的具体要求，地区不相同的情况下，建筑结构与天然气管道之间水平的距离应该如表1所示。
3.选择天然气管道的型号、材料以及直径大小
3.1选择天然气管道的型号
通常情况下，使用在天然气管道工程中用于输送天然气的焊接钢管均是选择螺旋缝以及直缝等焊管。现今，我国在进行天然气管道的安装时根据相关文件的要求采用螺旋缝焊管以及直缝焊管，因为有着不相同的制造生产流程，导致两种类型的焊管在实际应用过程中有差别，焊接的热影响范围会随着螺旋缝焊管有着较大的残余应力而变大[1]。综合两种类型的焊管实际情况得知，在综合性能上螺旋焊管相对于直缝焊管来说较差，但是在价格方面，直缝焊管所需要花费的成本较高。
3.2选择天然气管道的材料
现今，因为天然气管道有着较高的运行压力，选择的级管线钢较为高级能够促进耗钢量得到明显的降低，以及消耗环焊的材料得到减少，获得较为显著的经济利润。所以，高钢级钢管在天然气管网工程中占据着非常重要的位置。目前，在我国天然气管道的运用中使用最多的是X70钢级的管道材料。
3.3选择管道直径的大小
通常在进行天然气管道工程的批复或者规划工作时，能够将天然气管道直径的大小进行全面的确定，倘若需要计算选择管道的直径，那么则要通过分析管网总体的规划布局以及实际的用气需求量，然后计算管道的储气以及水力才能确定管道直径。
4.敷设天然气管道
4.1安装管道的具体方法
天然气管道在安装时有主要有埋深以及敷设两种方式，其中，在安装时应该重视以下几个要点的工作：首先是埋设天然气管道的主要方法，具体是通过开沟进行埋管的方式，一些比较特殊的地方可以选择顶管、定向钻以及直埋等方式。其次，重视埋设管道的实际深度，要确保敷设管线的深度要达到相关标准的规定，并且与工程施工现场互相结合考虑，倘若天然气管道在施工过程中遇到公路以及河流等环境时，则应该根据相关标准埋设管道。最后，要重视处理管道的转角位置，选择弹性敷设进行管道转角的处理，如果施工受到现场的预算，弹性敷设不能达到转角的相关规定，那么应该根据具体的情况选择冷弯弯管或者热煨弯管，图2为处理管道转角位置具体方式。
4.2天然气管道的焊接与检验工作
4.2.1焊接天然气管道
通常天然气采用超高压或者高压的管道时均使用焊接的施工工艺，主要是通过选择手工下向焊，选择E6010焊条为主要的根焊，选择E8010的焊条为主要热焊，选择E8018焊条作为盖面焊以及填充焊。选择半自动下向焊的施工技术时，选择E6010为根焊。选择E71T8-K6焊丝为主要的盖面焊和填充焊，施工中选择的全部焊条与焊丝都必须与相关要求规定互相符合。
4.2.2天然气管道的检验
施工完成后对天然气管道的射线照相以及超声波探伤进行检验，严格要求这两个检验内容要达到相关规定的检验标准。
5.管道的阴极保护以及防腐措施
5.1管道的阴极保护
（1）天然气输气管道的保护措施。在天然气管网的施工时管道埋地位置的防腐层或许会出现损伤的情况，因此，在施工时应该在涂层损伤的位置将阴极保护作为辅助措施涂在管道中，避免土壤腐蚀管道。采用阴极保护实施于埋地的管道具体有牺牲阳极与外加电流阴极等两种保护方式。其中，牺牲阳极保护主要适合用在管道直径较小且有着较短距离的情况，而阴极保护采用外加电流主要是实施在管道有较大的管径以及较长的距离等。通过分析工程的实际情况，天然气管道在选择阴极保护的方式时应该尽量选择外加电流，因为外加电流在一些比较特殊的施工路段会出现屏蔽的效果，这时将牺牲阳极保护安装在管道内可以起到保护的作用[2]。 （2）阴极保护天然气套管段。如果施工路段的管道施工属于埋地套管，由于钢管会受到套管的影响而出现屏蔽的情况，因此，应该将牺牲阳极保护设置与套管内提高保护芯管。
5.2管道的防腐措施
（1）选择天然气外管道的防腐层，首先对比外管道的防腐层后方能进行选择，通常情况下，管道埋地的防腐层的粘结力应该较为良好、绝缘电阻较为良好、具备优秀的抵抗化学的物质、对于土壤所产生的应力能够抵抗等能力。选择的外防腐层应该与工程的实际要求互相符合，并且应该同时拥有一定的硬度、冲击强度、耐磨性以及弯曲性等优势，方便缝补外防腐层的环焊以及修补等工作。现今，在天然气管网工程的建设中管道埋地常用的外防腐层具体包括双层FBE、3PE以及2PE、FBE等3种。其次，为了能够可靠以及安全的运行天然气的管道，应该与天然气工程的施工经验互相结合，方能确定在天然气管网工程中运用的防腐层方案。通常选择3PE的防腐方案对埋地的钢质材料保护，如果地区所属区域比较特殊则要在3PE方案上加强。如果天然气管道属于穿越的情况那么选择的防腐方式则是双层FBE。
（2）涂防腐层在管道内。由于天然气管道在正常运行过程中以硫化氢与不含水的干气为主要物质，因此，没有必要选择减阻涂层来进行，对于涂防腐层在管道内的方案不给予考虑。
6.处理不良地质与抗震的具体方法
6.1处理松软土管道地基的措施
天然气管道的土质属于松软性质，存在2.5m的厚度在硬壳层的位置，这是能够将一些具有较大强度的承力层进行充分利用，确保在达到最小埋深管道的条件下，尽量降低埋深管理的深度。
6.2监测管道的沉降情况
为了确保敷设管线的安全可靠性，必须把监测沉降情况的位置布置在两侧穿越管道以及沿线直埋管道的位置，同时要确定能够监护天然气管道的变形沉降情况。如果监测得到的数据没有高于实际允许值，那么就应该通过积极的措施进行补救，比如：通过灌浆施工以及挤密桩等措施。
6.3天然气管道的抗震方法
因为天然气管道有着较高的压力，为了能够确保安全的运行以及建设工程，可以通过选择相应的抗震措施进行设计。
7.管道的干燥、试压以及清管
7.1管道清理
应该在进行下沟回填施工完成后便对高压管道进行分段试压以及清管的措施，管道试压主要是与施工现场的实际情况互相结合，并且确保管道试压的程度在18km左右。如果管道是经过立交、高速公路、二级公路、铁路以及河流等环境进行施工，那么就要独自的试压以及清管。
7.2管道试压
管道在进行强度试验时应该选择的试压介质为洁净水，并且将试验压力设置成1.5倍的管道设计压力，4h为稳定压力的过程。管道在进行严密性试验时选择洁净水为主要介质，设计压力和试验压力是相同的，24h为稳压的具体时间，合格标准为管道没有出现泄漏的情况。
7.3管道的干燥
在投入使用管道之前必须要全方位的进行管道的试压以及清管工作，可以适当的将吸湿器加到管道内，接着将吸湿剂产生的物体采用干燥的气体进行干净的吹扫，一直到管道内所含的水汽低于输送条件的最低温度方能停止。
8.天然气管理附属设备的设计
（1）设置阀门的基本原则
设计天然气的阀室时应该根据相关规范来进行，设置线路阀门需要注意一下几个方面的原则：
1）将分段阀门于高压燃气的管道上进行设置，分段阀门之间的距离具体为：分段阀门的间距是以地区级别来确定的，一级地区、二级地区、三级地区、四级地区在进行管径的设计时应该低于32km、24km、13km、5km。
2）将阀门设置于燃气管道起点的位置。
3）选择阀门时应该参照相关标准，确定阀门的型号，同时确保选择的阀门作为燃气介质。
4）阀门设计于燃气管道重要的防火位置时，要确保阀门有一定的耐火功能。如果阀门要经过电子检管器以及清管器，那么选择阀门时则需要选择全通径类型的。
（2）选择阀门的类型
通过分析已经完成高压天然气管道设计的具体情况发现，在城镇周围建立阀室，倘若阀室内的线路属于截断阀门那么则应该选择驱动电液燃气作为专用阀门，安装阀门的室内均采用国产的设备作为配套设施。选择直埋式球阀作为阀门，要确保所选择的阀门在高压管道线路中有着远传遥控以及双向放散的能力，安全阀门的方式主要是通过节流复式阀与球阀。
9.结束语
总而言之，居民的生活水平、社会发展以及城市建设在很大程度上受到天然气管网工程设计水平的影响。所以，进行天然气工程的设计时应该以长时间安全稳定运行、设备以及材料的可靠性以及技术成熟等相关因素为前提条件。同时，确保能够达到安全要求相关标准的基础下，尽量采取科学的设计线路，降低变更设计的可能。促进城市天然气管工程在实际的使用过程中能够实现经济性、安全性以及可靠性。
参考文献：
[1]王蓉.城镇超高压天然气管道设计探讨[J].城市公用事业，2011，18（02）：266-267.
[2]刘威；刘聿天.浅议城市燃气管网的设计选择与设计要点[J].科技资讯，2011，12（05）：146-147.
关键词：天然气；管网设计；安全；选择；管道敷设；抗震措施
天然气是一种高效、清洁的能源，也是理想的城市气源。随着经济的发展，天然气在城市工业生产、居民生活中逐渐得到了应用。由于城镇天然气管网是现代化城市的“生命线”和城镇建设的重要基础设施，因此，天然气管网的设计必须科学，不仅要满足用户和工艺设计的要求，而且要使整个工程的投资最小，使得天然气管网运行经济、安全、灵活、可靠。这对实现城市可持续战略、优化能源结构、保护环境具有重要意义。
1.天然气管道工程设计思想
1.1天然气设计思想
工程建设中设计占据着关键的位置，要确保能够达到安全的要求去设计高压天然气管理项目，尽量促进经济的工程造价以及实施工程可行性得以实现。
1.2天然气管道工程设计基本准则
设计天然气管道工程时需要遵循一定的基本原则，确保天然气管道工程能够加快施工进度，并且对该工程长时间发展的需求要充分考虑，合理的投资天然气管道工程的建设，促进工程的社会效益以及经济效益得到全面的发挥。
设计天然气工程时要选择较为标准先进的管线，要保证能够安全可靠的运行管线，方便管线的管理维护。
2.选择高压天然气管道的路线
2.1划分地区等级
通过分析相关规章制度的具体要求，在进行划分地区登记时应该遵循以下准则：
（1）顺着天然气中心管道两边相隔200m的区域内，将1.6km长距离的路段进行随意划分同时要确保属于独立建筑的区域，当成分级单元的地区。
（2）划分天然气管道是应该通过了解建筑结构实际的密集情况，同时要与相关规定互相符合。
（3）在划分天然气管理的地区等级时应该要为长远的发展进行考虑。
2.2控制天然气管道间的安全距离
天然气管道的距离应该要参照相关规范的具体要求，地区不相同的情况下，建筑结构与天然气管道之间水平的距离应该如表1所示。
3.选择天然气管道的型号、材料以及直径大小
3.1选择天然气管道的型号
通常情况下，使用在天然气管道工程中用于输送天然气的焊接钢管均是选择螺旋缝以及直缝等焊管。现今，我国在进行天然气管道的安装时根据相关文件的要求采用螺旋缝焊管以及直缝焊管，因为有着不相同的制造生产流程，导致两种类型的焊管在实际应用过程中有差别，焊接的热影响范围会随着螺旋缝焊管有着较大的残余应力而变大[1]。综合两种类型的焊管实际情况得知，在综合性能上螺旋焊管相对于直缝焊管来说较差，但是在价格方面，直缝焊管所需要花费的成本较高。
3.2选择天然气管道的材料
现今，因为天然气管道有着较高的运行压力，选择的级管线钢较为高级能够促进耗钢量得到明显的降低，以及消耗环焊的材料得到减少，获得较为显著的经济利润。所以，高钢级钢管在天然气管网工程中占据着非常重要的位置。目前，在我国天然气管道的运用中使用最多的是X70钢级的管道材料。
3.3选择管道直径的大小
通常在进行天然气管道工程的批复或者规划工作时，能够将天然气管道直径的大小进行全面的确定，倘若需要计算选择管道的直径，那么则要通过分析管网总体的规划布局以及实际的用气需求量，然后计算管道的储气以及水力才能确定管道直径。
4.敷设天然气管道
4.1安装管道的具体方法
天然气管道在安装时有主要有埋深以及敷设两种方式，其中，在安装时应该重视以下几个要点的工作：首先是埋设天然气管道的主要方法，具体是通过开沟进行埋管的方式，一些比较特殊的地方可以选择顶管、定向钻以及直埋等方式。其次，重视埋设管道的实际深度，要确保敷设管线的深度要达到相关标准的规定，并且与工程施工现场互相结合考虑，倘若天然气管道在施工过程中遇到公路以及河流等环境时，则应该根据相关标准埋设管道。最后，要重视处理管道的转角位置，选择弹性敷设进行管道转角的处理，如果施工受到现场的预算，弹性敷设不能达到转角的相关规定，那么应该根据具体的情况选择冷弯弯管或者热煨弯管，图2为处理管道转角位置具体方式。
4.2天然气管道的焊接与检验工作
4.2.1焊接天然气管道
通常天然气采用超高压或者高压的管道时均使用焊接的施工工艺，主要是通过选择手工下向焊，选择E6010焊条为主要的根焊，选择E8010的焊条为主要热焊，选择E8018焊条作为盖面焊以及填充焊。选择半自动下向焊的施工技术时，选择E6010为根焊。选择E71T8-K6焊丝为主要的盖面焊和填充焊，施工中选择的全部焊条与焊丝都必须与相关要求规定互相符合。
4.2.2天然气管道的检验
施工完成后对天然气管道的射线照相以及超声波探伤进行检验，严格要求这两个检验内容要达到相关规定的检验标准。
5.管道的阴极保护以及防腐措施
5.1管道的阴极保护
（1）天然气输气管道的保护措施。在天然气管网的施工时管道埋地位置的防腐层或许会出现损伤的情况，因此，在施工时应该在涂层损伤的位置将阴极保护作为辅助措施涂在管道中，避免土壤腐蚀管道。采用阴极保护实施于埋地的管道具体有牺牲阳极与外加电流阴极等两种保护方式。其中，牺牲阳极保护主要适合用在管道直径较小且有着较短距离的情况，而阴极保护采用外加电流主要是实施在管道有较大的管径以及较长的距离等。通过分析工程的实际情况，天然气管道在选择阴极保护的方式时应该尽量选择外加电流，因为外加电流在一些比较特殊的施工路段会出现屏蔽的效果，这时将牺牲阳极保护安装在管道内可以起到保护的作用[2]。 （2）阴极保护天然气套管段。如果施工路段的管道施工属于埋地套管，由于钢管会受到套管的影响而出现屏蔽的情况，因此，应该将牺牲阳极保护设置与套管内提高保护芯管。
5.2管道的防腐措施
（1）选择天然气外管道的防腐层，首先对比外管道的防腐层后方能进行选择，通常情况下，管道埋地的防腐层的粘结力应该较为良好、绝缘电阻较为良好、具备优秀的抵抗化学的物质、对于土壤所产生的应力能够抵抗等能力。选择的外防腐层应该与工程的实际要求互相符合，并且应该同时拥有一定的硬度、冲击强度、耐磨性以及弯曲性等优势，方便缝补外防腐层的环焊以及修补等工作。现今，在天然气管网工程的建设中管道埋地常用的外防腐层具体包括双层FBE、3PE以及2PE、FBE等3种。其次，为了能够可靠以及安全的运行天然气的管道，应该与天然气工程的施工经验互相结合，方能确定在天然气管网工程中运用的防腐层方案。通常选择3PE的防腐方案对埋地的钢质材料保护，如果地区所属区域比较特殊则要在3PE方案上加强。如果天然气管道属于穿越的情况那么选择的防腐方式则是双层FBE。
（2）涂防腐层在管道内。由于天然气管道在正常运行过程中以硫化氢与不含水的干气为主要物质，因此，没有必要选择减阻涂层来进行，对于涂防腐层在管道内的方案不给予考虑。
6.处理不良地质与抗震的具体方法
6.1处理松软土管道地基的措施
天然气管道的土质属于松软性质，存在2.5m的厚度在硬壳层的位置，这是能够将一些具有较大强度的承力层进行充分利用，确保在达到最小埋深管道的条件下，尽量降低埋深管理的深度。
6.2监测管道的沉降情况
为了确保敷设管线的安全可靠性，必须把监测沉降情况的位置布置在两侧穿越管道以及沿线直埋管道的位置，同时要确定能够监护天然气管道的变形沉降情况。如果监测得到的数据没有高于实际允许值，那么就应该通过积极的措施进行补救，比如：通过灌浆施工以及挤密桩等措施。
6.3天然气管道的抗震方法
因为天然气管道有着较高的压力，为了能够确保安全的运行以及建设工程，可以通过选择相应的抗震措施进行设计。
7.管道的干燥、试压以及清管
7.1管道清理
应该在进行下沟回填施工完成后便对高压管道进行分段试压以及清管的措施，管道试压主要是与施工现场的实际情况互相结合，并且确保管道试压的程度在18km左右。如果管道是经过立交、高速公路、二级公路、铁路以及河流等环境进行施工，那么就要独自的试压以及清管。
7.2管道试压
管道在进行强度试验时应该选择的试压介质为洁净水，并且将试验压力设置成1.5倍的管道设计压力，4h为稳定压力的过程。管道在进行严密性试验时选择洁净水为主要介质，设计压力和试验压力是相同的，24h为稳压的具体时间，合格标准为管道没有出现泄漏的情况。
7.3管道的干燥
在投入使用管道之前必须要全方位的进行管道的试压以及清管工作，可以适当的将吸湿器加到管道内，接着将吸湿剂产生的物体采用干燥的气体进行干净的吹扫，一直到管道内所含的水汽低于输送条件的最低温度方能停止。
8.天然气管理附属设备的设计
（1）设置阀门的基本原则
设计天然气的阀室时应该根据相关规范来进行，设置线路阀门需要注意一下几个方面的原则：
1）将分段阀门于高压燃气的管道上进行设置，分段阀门之间的距离具体为：分段阀门的间距是以地区级别来确定的，一级地区、二级地区、三级地区、四级地区在进行管径的设计时应该低于32km、24km、13km、5km。
2）将阀门设置于燃气管道起点的位置。
3）选择阀门时应该参照相关标准，确定阀门的型号，同时确保选择的阀门作为燃气介质。
4）阀门设计于燃气管道重要的防火位置时，要确保阀门有一定的耐火功能。如果阀门要经过电子检管器以及清管器，那么选择阀门时则需要选择全通径类型的。
（2）选择阀门的类型
通过分析已经完成高压天然气管道设计的具体情况发现，在城镇周围建立阀室，倘若阀室内的线路属于截断阀门那么则应该选择驱动电液燃气作为专用阀门，安装阀门的室内均采用国产的设备作为配套设施。选择直埋式球阀作为阀门，要确保所选择的阀门在高压管道线路中有着远传遥控以及双向放散的能力，安全阀门的方式主要是通过节流复式阀与球阀。
9.结束语
总而言之，居民的生活水平、社会发展以及城市建设在很大程度上受到天然气管网工程设计水平的影响。所以，进行天然气工程的设计时应该以长时间安全稳定运行、设备以及材料的可靠性以及技术成熟等相关因素为前提条件。同时，确保能够达到安全要求相关标准的基础下，尽量采取科学的设计线路，降低变更设计的可能。促进城市天然气管工程在实际的使用过程中能够实现经济性、安全性以及可靠性。
参考文献：
[1]王蓉.城镇超高压天然气管道设计探讨[J].城市公用事业，2011，18（02）：266-267.
[2]刘威；刘聿天.浅议城市燃气管网的设计选择与设计要点[J].科技资讯，2011，12（05）：146-147.