燃气工程常用管材、管道附件及材料
第一节 常用管材
用作输送城市燃气管道的材料很多，常用的管材有铸铁管与钢， 此外还有石棉水泥管、预应力混凝土管及塑料管等。
城市燃气管道根据输送压力可分为高压管、中压管和低压管。根据管道口径大小，敷设的目的、用途，又可分为干管、支管、引入管、室外管、室内管、用气管等。其中干管口径较大，通常采用铸铁管与钢管。口径75毫米以上的支管及引入管，通常也采用铸铁管。口径 75 毫 米以下的支管及引入管，通常采用镀锌钢管外包绝缘防腐层。室外管、室内管、用气管等口径较小 ( 一般小于∅100 毫米 )，通常采用镀铸钢管。石棉水泥管、预应力混凝土管、聚乙烯塑料管，一般用于低压地下支管。
一、铸铁管
铸铁管是目前燃气管道中应用最广泛的管材，它使用年限长，生产简便，成本低，且有良好的耐腐蚀性。一般情况下，地下铸铁管的使用年限为六十年以上，所以铸铁管是输送燃气的主要管材。
1. 灰口铸铁管  灰口铸铁是目前铸铁管中最主要的管材。灰口铸铁中的碳以石墨状态存在，破断后断口呈灰色，故称灰口铸铁。灰口铸铁易于切削加工。灰口铸铁的主要组分如下 :
灰口铸铁的主要组分                      表 1-1 
碳(C〉
硅(Si〉
锰(Mn)
磷(P)
硫(S)
3.O~3.8
1.5~2.2
0.5~0.9
≤0.4
≤0.12
铸铁管的铸造方法有连续式浇铸和离心式浇铸等。铸铁管根据材料和铸造工艺分为高压管、普压管及低压管等。用于燃气管道的承插灰口铸铁管为普压管。
铸铁管的接口主要为机械式接口，此外还有滑入式及承插式接口等。目前生产的铸铁管以机械接口为主，法兰接口也有供应。
铸铁管内外表面允许有厚度不大于 2 毫米的局部粘砂，外表面上允许有高度小于5毫米的局部凸起。承口部内外表面不允许有严重缺陷， 同一部位内外表面局部缺陷深度不得大于5毫米，直管的两端应与轴线相垂直，其抗压强度不低于200兆帕，抗拉强度不低于140兆帕。铸铁管出厂试验压力见表中1-2。
铸铁管体及插口的外径和承口内径允许偏差为：
直管公称口径 D≤800 毫米为±1/3E毫米；
直管公称口径 D≥ 900 毫米为±(1/3E+1)毫米；
（E为承插口标准间隙）
铸铁管出厂试验压力          　表 1-2 
管  件
公称口径（毫米）
承压（兆帕）
低压直管
≥500
1.0
≤450
1.5
普压直管及管件
≥500
1.5
≤450
2.0
高压直管
≥500
2.0
≤450
2.5
承口深度允许偏差为承口的±5%；管体壁厚允许负偏差为 (1+0.05T)毫米 ，T为管体壁厚。承口壁厚允许负偏差为 (1+0.05c)毫米，c为承口壁厚。
    长度允许偏差为士 20 毫米，直管的弯曲度应不大于下列规定:
                              直管的弯曲度                表 1-3 
公称口径（毫米）
弯曲度（毫米/米）
≤150
3
200~450
2
≥500
1.5
2. 球墨铸铁  管铸铁熔炼时在铁水中加入少量球化剂，使铸铁中的石墨球化，这样就得到球墨铸铁。铸铁进行球化处理的主要作用是提高铸铁的各种机械性能。
    球墨铸铁的化学成分大致为 :
碳（C）
硅（Si）
锰(Mn)
磷(P)
硫(S)
镁(Mg)
稀土(Re)
3.4~4.0
2~2.9
0.4~1.0
<0.1
0.04
0.03~0.06
0.02~0.05
球墨铸铁不但具有灰口铸铁的优点，而且还具有很高的抗拉、抗压强度，其冲击性能为灰口铸铁管十倍以上。因此国外已广泛采用球墨铸铁管来代替灰口铸铁管。我国球墨铸铁管生产已有增长，并已开始应用于燃气管道。但管材规格不全，管件也未能配套供应。球墨铸铁管接口形式为承插接口与机械接口。球墨铸铁管的有关各项技术要求， 均参照灰口铸铁管。
二、钢管
钢管包括无缝管、焊接管二类。焊接管按焊接形式不同可分为对接、搭接和螺旋焊缝钢管。对钢管进行镀铸防腐的又称镀铸钢管。这也是燃气管道常用的管材。
大口径燃气管通常采用对接焊缝钢管和螺旋焊缝钢管，小口径燃气管（∅200毫米以下）通常采用镀锌钢管或无缝管。
大口径钢管的接口采用焊接或法兰连接，小口径钢管（∅150毫米以下)大多采用螺纹连接。在敷设长管时需设置补偿器作为热胀冷缩的补偿。
钢管的抗拉强度、延伸率和抗冲击性能等都比较高，焊接钢管的焊缝强度接近于管材强度。
所以在城市燃气管网中，钢管常敷设于交通干道、十字路口、交通繁忙的场所，穿越河流、架管桥等施工复杂的场所， 以提高燃气输送的可靠性。但钢管的耐腐性差，埋设于地下的钢管估用年限约二十年，采用绝缘防腐后的钢管，其估用年限约30年。
1. 无缝钢管  在燃气输送中，无缝钢管主要用于小口径管，其接口形式为螺纹或法兰。小口径无缝钢管以镀锌管为主，通常用于室内管、室外管及用气管的装接， 若用于地下管则应进行绝缘防腐处理。镀锌无缝钢管规格见表1-4 。大于∅150毫米无缝钢管为不镀锌的黑铁管。由于无缝管价格高、耐腐性差，大口径无缝钢管很少应用。
镀锌无缝钢管规格                      表 1-4 
公称口径
钢管螺纹
每米钢分
配的管接
质量(以每
6米一个管
接头计算)
(公斤)
毫
米
英寸
外径
(毫米)
普通管
加厚管
基面
外径
(毫米)
每英寸
牙数
退刀部分前的螺
纹长度(毫米)
壁厚
(毫米)
理论
质量
(不计管接头)
(公斤/米)
壁厚
(毫米)
理论质量
(不计管接头)
(公斤/米)
锥形
螺纹
圆柱形
螺纹
6
1/8"
10
2
0.39
2.5
0.46
8
1/4"
13.5
2.25
0.62
2.75
0.73
10
3/8"
17
2.25
0.82
2.75
0.97
15
1/2"
21.25
2.75
1.25
3.25
1.44
20.956
14
12
14
0.01
20
3/4"
26.75
2.75
1.63
3.5
2.01
26.442
14
14
16
0.02
25
l"
33.5
3.25
2.42
4
2.91
33.250
11
15
18
0.03
32
11/4"
42.25
3.25
3.13
4
3.77
41.912
11
17
20
0.04
40
11/2"
48
3.5
3.84
4.25
4.58
47.805
11
19
22
0.06
50
2"
60
3.5
4.88
4.5
6.16
59.616
11
22
24
0.09
70
21/2"
75.5
3.75
6.64
4.5
7.88
75.187
11
23
27
0.13
80
3"
88.5
4
8.34
4.75
9.81
87.887
11
32
30
0.2
100
4"
114
4
10.85
5
13.44
113.034
11
38
36
0.4
l25
5"
140
4.5
15.04
5.5
18.24
138.435
11
41
38
0.6
150
6"
165
4.5
17.81
5.5
21.63
163.836
+ 12%
—15%
11
45
24
0.8
注：  1. 铜管的长度：无螺纹的黑铁管为 4~12 米，带螺纹的黑铁管和镀铸管为 4~9 米；
2. 钢管尺寸的允许偏差：外径≤48 毫米的为士0.5 毫米；外径≥48 毫米的为土1%; 壁厚为        ；
3. 铜管的理论质量〈钢的相对密度为 7.85 〉按公称尺寸计算 ， 镀铸管比不镀辞管重 3%~6% 。
燃气管道输送压力不高 ， 采用一般无缝钢管即可。一般无缝钢管有热轧和冷拔二种，其机械性能表1-5。其中最常用的钢号是20结构钢。
钢管机械性能表                        表1-5
钢号
机械性能≥
试验压力(帕)
备注
抗拉强度
(兆帕)
屈服点
(兆帕〉
伸长率
(%)
10
340
21O
24
>3923×104
(400公斤力/厘米2)
热轧钢管为热轧状态，冷拔管为热处理状态
20
400
250
20
25
460
280
19
35
520
31O
17
45
600
340
14
09MnV
440
300
22
l6Mn
520
350
21
l5MnV
540
400
18
2. 焊接钢管（又称卷焊钢管）  焊接钢管的规格一般是用外径及壁厚的公称尺寸表示，但燃气用钢管则用公称直径的规格表示。根据焊缝的不同，焊接钢管又可分为直缝焊接钢管及螺旋缝焊接钢管。螺旋钢管用卷材制成，造价比钢板卷制的直缝钢管低廉，焊缝在管子上形成的线条比直缝钢管均匀，但它的焊缝较长，钢材和焊接的质量需要很好控制。大口径焊接钢管通常采用焊接或法兰接口。
1) 直缝焊接钢管  直缝焊接钢管主要用 A2、A3、A4乙类或甲类普碳钢，由钢板直接卷合对焊而成。尺寸精度较好，并能根据需要卷制各种口径的钢管。直缝焊接钢管的规格与质量见表 1-6。
  焊接钢管的规格与质量                  表 1-6 
公称直径
200
250
300
350
400
450
外径
219
273
325
377
426
478
壁厚
6
8
6
8
6
8
6
8
6
8
6
8
质量(公斤/米)
31.52
41.63
39.51
52.28
47.20
62.54
54.89
72.80
62.14
82.46
69.84
92.72
公称直径
500
600
700
800
外径
530
630
720
820
壁厚
6
8
10
6
8
10
6
8
10
6
8
12
质量(公斤/米)
77.53
92.33
122.71
152.89
105.64
140.46
175.09
120.44
160.19
239.12
公称直径
900
1000
1100
1200
外径
920
1020
1120
1220
壁厚
6
8
10
12
6
10
12
8
10
8
10
l2
质量(公斤/米)
135.24
179.92
224.41
268.70
150.03
249.07
298.29
219.38
273.73
239.10
298.39
357.47
公称直径
1300
1400
1500
1600
1800
外径
1320
1420
1520
1620
1820
壁厚
8
12
8
12
8
12
10
14
10
14
质量(公斤/米)
258.83
387.06
278.56
416.66
298.29
446.25
397.03
554.5
446.35
632.50
2) 螺旋缝焊接钢管  螺旋缝焊接钢管是将钢带按一定的螺旋线的角度(又叫成型角)卷成管坯，然后将管缝焊接起来而制成的。它的优点是生产效率高，可用较窄的钢带生产大口径管，并具有较高的耐压能力。螺旋缝焊接管主要用于石油、天然气的输送管线，城市燃气管道也有应用。螺旋缝电焊钢管的规格与质量见表1-7。
螺旋缝焊接钢管的规格与质量              表 1-7
公称直径Dg
(毫米)
外径D
(毫米)
璧    厚  (毫米)
6
7
8
9
质    量 (公斤/米)
200
250
300
219
273
325
31.52
39.51
47.20
36.60
45.92
54.89
41.63
52.28
62.54
-
-
-
350
400
450
377
426
478
54.89
62.14
69.84
63.87
72.25
81.30
72.80
82.46
92.72
-
-
-
500
600
700
529
630
720
77.38
92.33
105.64
90.11
107.54
123.08
102.78
122.71
140.46
-
-
157.80
3) 塑料管  塑料管的品种较多，有聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管等，根据管材性能、价格、施工工艺等多方面的比较，目前主要采用聚乙烯管。聚乙烯管是地下天燃气管道常用管材。
常用的聚乙烯管为≤∅100毫米的小口径管。由于聚乙烯管耐腐性好，通常用于地下管道。聚乙烯的接口形式有活接头连接、焊接及热熔连接等。活接头接口配件多、生产成本高，焊接连接工艺较复杂，故聚乙烯管目前尚未在燃气管道上广泛应用，但具有广阔的前景。聚乙烯管的规格及技术性能见表1-8。
  聚乙烯管的规格和技术指标                表 1-8 
规格及质量
技术指标
外径
(毫米)
壁厚
(毫米)
近似质量
(公斤/米)
外径
(毫米)
壁厚
(毫米)
近似质量
(公斤/米)
项  目
指  标
5
0.5
0.007
20
2.O
0.104
常温下使用压力(105帕)
拉伸强度(105帕)
断裂伸长率(%〉
液压试验(2倍使用压力)
4
≥8.O
≥200
保持五分钟,无
破裂、渗漏现象
6
0.5
0.008
25
2.O
0.133
8
1.O
0.020
32
2.O
0.213
lo
1.O
0.026
40
3.O
0.321
12
1.5
0.046
50
4.O
0.532
16
2.O
0.081
63
5.O
0.838
注: 管材长度不少于 4 米, 颜色一般为本色。

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