关于城市天然气高压管道设计的若干问题
时间：2021-02-08 20:04:46 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：由于高压管道的建设涉及多个环节，在设计中要注意的问题较多。对天然气高压管道的设计中的问题进行分析，有利于高压管道的全面了解，通过具体的措施解决管道设计中的问题，能够使高压管道发挥更好的作用。
关键词：天然气；高压管道；设计
随着城市燃气的发展，天然气高压管道已经成为城市管道的重要部分，为城市天然气的运输提供了设备上的保证。但在天然气高压管道的设计中，仍受到环境因素和人为因素的限制，使高压管道的施工受到一定的影响。完善天然气高压管道的设计，需要各个相关部门的共同努力，将管道设计中的问题进行具体分析，并充分考虑交通、水利、建筑、绿化以及燃气对管道的影响，使问题能够得到解决，保证我国天然气管道的发展。
一、材料选择上的问题
城市天然气管道负责接收上游高压干线的天然气，并完成下游的供气，为保证其整体输气能力，应尽量完善材料的选择。随着我国管道技术的发展，现阶段已经能够熟练生产高强度的钢材，这些钢材的生产为高压管道设计提供了保障。
从理论上来说，高强度钢材的使用能够使管道的壁厚减小，降低整个工程的造价，但在一些具体的工程中，存在对高强度钢材的过度依赖，而没有考虑工程的实际情况的现象。城市高压管道材料上的选择，必须遵循一定的要求，既要满足安全运行的基本条件，也要使钢材的指标满足施工的要求。在钢材的选择上，并不是指标越高对工程越有利，还要充分考虑管道施工现场的条件。在实际操作中，很多工程无法同时满足高钢材和低造价两个条件，这使得工程即使使用了质量较好的钢材，也无法实现技术上的保障。
从技术层面上来看，随着钢材制造技术的不断提高，钢级得到了很大的提高，但在钢材的韧性上没有较大的改变，增加了管道发生断裂的概率。而且在钢级提高的同时，管壁的厚度逐渐减小，使管道的刚度达不到要求。另外，由于管道对施工环境的要求很高，对温度的要求也很严格。如果施工中未达到相应的温度要求，很容易使钢材在施工的过程中受到损坏。由于我国的天然气项目开展的较晚，对于很多的先进技术掌握的还不到位，对于多种施工材料的使用只能采用进口的形式来实现，这样虽然能够保证施工材料的质量，但也在一定程度上抑制了天然气行业的发展，使管道工艺难以得到技术上的保障，给管道的施工带来困扰。如果不尽快改变这一现状，不仅会使管道施工形成技术上的依赖，也难以实现技术上的重大突破。
从经济方面来看，管道材料的选择要参照管道的直径和相关的设计系数，并结合施工的环境和具备的施工条件，不能过分追求钢材的高指标，也不能降低工程的成本。虽然选择劣质的材料能够节约建设成本，获得更大的经济效益，然而却会为工程的后期施工带来更大的问题，也加大的后期维修上的投资，反而会造成经济上的重大浪费。因此在材料的选择上要结合具体的工程，综合多种因素，选择最适合工程建设的管道材料。
二、输送工艺上的问题
（一）输送方法
由于天然气管道运输的距离较长，输送的气体较多，在输送工艺的设计上必须进行严格控制。从技术角度上看，随着管道技术的不断发展，很多先进的技术被应用于管道建设之中。但在很多工程中，仍然存在技术落后的现象，在对环境的分析中，只是通过人为的分析和经验的借鉴，而没有利用先进的技术对管道周围的环境进行技术上的分析，使管道的设计缺乏科学性和准确性，影响管道的后期应用。从安全角度上来看，天然气高压管道经过多个地区，这些地区的地理环境存在着很大的区别，对管道的安全造成了一定的威胁。如果在管道运输的设计中，没有考虑地形的特点，采取单一的运输方式，很容易使高压管道的运输效率降低，同时也会产生一定的安全隐患。此外，经济因素和用户需求也会给管道的工艺设计带来影响。因此在高压管道的运输工艺设计中，必须综合考虑经济、环境等客观因素，在高压管道的工艺设计中，根据具体的要求设计输送工艺，保证管道的运输能力。
（二）运输能力
由于城市天然气的输气量是一个变化值，变化的曲线有用户的性质和使用的习惯等诸多因素决定。因此在设计高压管道时，要注重其运输能力。在一般情况下，城市上游的供气单位需要为城市提供稳定的供气，因此在输气系统的建设中，必须配备相应的调峰设施，根据实际的用气负荷来完成储气量的调节。完善管网的建设，解决因用气量不均匀而造成的运输问题。在进行整体设计之前，要对高压管道的储气能力进行计算。由于管道所承受的压力处于变化范围，因此对天然气的存储量也会发生变化，在设计中要解决调峰上存在的问题。
三、管线安排上的问题
高压管道的管线设计应该严格按照规定来执行，满足走向合理，路线顺直等条件，并尽量与建筑物保持一定的距离，在整体设计上缩短线路的长度，以节约投资。但在实际的设计中，很多工程对当地的地形没有深入了解，对环境条件考虑不足，在线路的设计上没有避开国家重点保护的文物或易燃易爆的仓库等建筑，导致管线与危险地带的距离过近，提高了危险事故发生的概率，给国家和个人带来巨大的损失。还有些工程没有考虑到绿化带的建设，将管线设置在城市的绿化带上，这在管线建成的初期会对管道形成巨大的影响。由于绿化带中的植被根系不断生长，逐渐分布在管道的周围，不仅影响了管道的后期施工，也会产生质量上的问题，造成腐蚀等现象的发生，带来经济上的损失。避免管线设计中的偏差，应在了解当地地形的基础上，对环境和建筑进行综合的分析，确定建筑的位置和城市近几年内的整体规划，做出相应的规划图纸，以保证管线的设计能够避开不宜施工的地段，尽量避免自然灾害和周围建筑对管线造成破坏，增加管线的使用时间，为企业创造更大的利益。另外，管线安排上的细节问题也是影响为整体施工的重要因素，很多工程在管线的安排上虽然注重大环境的考虑，但没有注意细节上的修饰，导致管线在实际工作时受到很多影响，虽然这些问题在短期内不会造成管线的重大损坏，但是管线的连接较长，牵一发而动全身，长此以往，必将造成不可挽回的后果，带来重大的经济损失。
四、疲劳校核上的问题
管道的材料及焊接位置会在力的作用下产生裂纹，进而导致管道的局部破裂，这也是管道疲劳的原因。由于城市管道具有储气调峰的能力，城市天然气管道在完成输气的同时，还要进行储气调峰，这也使得城市天然气高压管道的内部气体呈现周期性变化，进而影响管道内部的应力变化，因此在管道设计中，必须考虑管道的疲劳校核。
管道中所受的应力一般处于一定的范围，并在此范围中上下波动，因此可以将高压管道内的的压力波动看做一种等幅的变化，高压管道内的应力要保持常量状态。
结语：
城市天然气高压管道能够保证城市供气，在城市管道中占据着重要的位置。为保证天然气高压管道能够满足供气要求，在设计阶段就应充分考虑施工的要求，保证管道的正常运行。在管道的设计上，要充分考虑材料的选取，工艺的选择，管线的安排以及疲劳校核等问题，使管道在施工中不会遇到过多的阻碍，将天然气管道建设成满足现代城市发展的新型管道，保证管道的可持续发展，为管道工程创造更大的利益。
参考文献：
[1]黄葵，李丽，李颜强，朱素英.瞬态模拟计算在城市燃气高压管道设计的应用[J].煤气与热力，2004（02）.
[2]乔珩，申粤，章峰，刘鹏飞.高压天然气管道安全风险评估案例分析[J].煤气与热力，2013（05）.
[3]李丽.CJJ33—2005中城镇燃气高压管道相关问题探讨[J].煤气与热力，2012（07）.
[4]张明.城市天然气高压管道完整性管理[J].上海煤气，2006（05）.
