关于次高压燃气管网管线转角的探讨

引言

深圳市次高压燃气管线于2004年开工, 2006年8月通气, 目前已安全运行8年, 本文就城市燃气次高压管线设计及施工中, 对管线转角的设计及施工要求略作讨论。

管线转角:管道的水平或竖向转角, 根据具体情况在设计中分别采用弹性敷设、冷弯弯管和热煨弯头来处理。现就次高压管线实际设计、施工中三种敷设方式各自特点及适用范围进行探讨。

1 采用弹性敷设方式

弹性敷设是指管道依靠自身可变形性直接敷设在管沟内。管道弹性敷设所具有的优点:管道的应力分布均匀, 不存在过高的峰值应力;管道基本上处于嵌固状态, 不需设置固定墩;管线由直管道组焊取代弯头组焊, 施工方便等。但弹性敷设段对管沟的形状以及标高要严加控制, 才能保证管线紧贴沟底。

根据《城镇燃气设计规范》 (50028-2006) 第6.4.18款第七条的要求, 应符合《输气管道工程设计规范》 (GB50251) 的有关规定。在《输气管道工程设计规范》第4.3.13款中, 关于弹性敷设有两条基本规定, 第一条要求是直管段及直管段的长度, 第二条是曲率半径应满足管子强度要求, 且不得小于钢管外径的1000D以上。垂直面上弹性敷设管道的曲率半径应大于管子在自重作用下产生扰度曲率的半径, 管道弯曲时, 其曲线形式一般为圆弧。

同时管道弹性敷设规定

1.1 水平角与纵向角, 宜用圆形曲线 (即同一曲率半径) 控制。迭加曲线, 应首先控制水平角的曲线, 再控制纵向角的曲线, 水平与纵向的两曲线相迭加, 自然确定迭加曲线。

1.2 为保证管道弹性敷设贴沟底, 应严格按照设计要求放线, 管沟深度必须符合设计要求。采用的管沟线曲率半径应大于管线的最小曲率半径。

1.3 弹性敷设段管段应独立下沟, 严禁组焊成一条“长龙”下沟。

综合上述相关因素, 弹性敷设在城市的建成区, 在实际施工过程中是不可能达到上述表格内的角度范围内的。以Ф508的管线为例 (仅平面) , 要在长度500多米的距离内, 管线角度偏差5.9度, 在市区敷设是难以实现的, 主要是地下障碍物太多, 管沟不能满足要求。

2 采用冷弯弯管方式

在《输气管道工程设计规范》第4.3.13款和《输油输气管道线路工程施工及验收规范》第4.1.3款中对冷弯弯管曲率半径均有规定, 冷弯弯管曲率半径为40D。因此, 一般在设计中, 统一确定冷弯弯管曲率半径为40D。

在实际施工中发现, 管线可达到的冷弯最大角度值可通过提高冷弯的角度, 使热煨弯头数量减少, 即与设计取值可稍有不同。由于直管段本身壁厚较大, 在特殊地段可能壁厚更大, 较大角度的冷弯管现场制作有难度, 以及次高压管道采用三层PE防腐, 角度太大, 有可能造成防腐层开裂或剥离。因此, 在实际施工时, 对冷弯管的角度确定为:Ф508, 3O≤θ≤18O;Ф406.4, 3O≤θ≤20O;Ф323.9, 3O≤θ≤25O。

3 采用热煨弯头方式

根据《输气管道工程设计规范》第4.3.13款第1条和第5.3.3款, 以及前述所确定的冷弯弯管的上限, 根据相关公式, 确定弯头壁厚见表3。

一般热煨弯头在正负1.5度范围内选用, 以Ф508为例, 为21O、24O、27O、30O、33O、37O、40O等。

总结:

3.1 在管线转角的设计中, 采用何种敷设方式, 除了根据规范要求, 还要根据施工环境条件。

3.2 弹性敷设角度上限, 并非固定不变, 可根据管径大小确定。若管道转角超出其允许值范围时, 就不宜选用弹性敷设方法。

3.3 冷弯弯管角度的上限, 要根据管长、外防腐、弯管机、施工的条件等因素综合考虑。在条件许可的条件下, 可适当提高其上限, 减少热煨弯头的数量。

3.4 弯管的设计受多种因素的影响, 若仅从成本考虑, 是可以由弯管敷设转为弹性敷设, 从而达到节省成本的目的。

摘要：燃气输送管道在平面走向改变处和竖面坡度、坡向变化处都会出现大量的转角点, 目前, 管线的转弯可利用工厂预制的热弯弯头、现场弯管机冷弯的冷弯弯头和弹性弯曲的管道来实现。

关键词：转角角度,弹性敷设,冷弯弯管,热煨弯头

参考文献

[1] GB50028-2006, 城镇燃气设计规范.

[2] GB50251-2003, 输气管道设计规范.

[3] 邓道明, 袁宗明, 油气管道的弹性敷设计 (J) , 天然气工业, 1997, (9) :21-22.