城镇天然气管道工程手册 设计·材料·施工PDF电子书下载

第1部分 设计 3

第1章 城镇天然气及性质 3

1.1城镇天然气 3

1.1.1城镇天然气质量指标 3

1.1.2我国应用的主要天然气 4

1.1.3国际燃气联盟IGU燃气分类方法 5

1.1.4俄罗斯城市燃气分类方法 6

1.2天然气的基本性质 6

1.2.1单一气体的基本性质 6

1.2.2天然气组分的换算 8

1.2.3气体分子量 8

1.2.4气体常数 9

1.2.5密度、比容和相对密度 9

1.2.6黏度 11

1.2.7热值 13

1.2.8华白数 13

1.2.9爆炸极限 14

1.3燃气的压缩因子 16

1.3.1查图确定压缩因子 16

1.3.2直接计算燃气的压缩因子 18

1.4天然气输气管道中水化物的生成与防止 20

1.4.1水化物的生成条件 20

1.4.2防止水合物生成的方法 21

第2章 城镇天然气用气负荷 24

2.1城镇天然气负荷及负荷特性 24

2.1.1城镇天然气设计用气量 24

2.1.2城镇天然气负荷特性及负荷曲线 24

2.2城镇天然气用气量指标及年用量计算 29

2.2.1城镇天然气用气量指标 29

2.2.2城镇天然气年用气量计算 33

2.3不同燃料的用气量折算 35

2.3.1燃气体积用量换算 35

2.3.2其他燃料的折算 36

2.4城镇天然气负荷工况 37

2.4.1月用气工况 37

2.4.2日用气工况 38

2.4.3小时用气工况 39

2.4.4用气高峰系数 39

2.4.5采暖和空调的用气不均匀工况 40

2.5天然气输配系统的小时计算流量 44

2.5.1城镇天然气分配管道的计算流量 44

2.5.2室内和庭院天然气管道的计算流量 45

2.5.3建筑采暖和空调天然气管道计算流量 46

2.6天然气输配系统的供需平衡 47

2.6.1供需平衡的方法 47

2.6.2储气容积的确定 48

2.6.3城镇天然气输配系统的供需平衡 50

第3章 城镇天然气输配系统 51

3.1输配系统的组成 51

3.1.1气源部分 51

3.1.2输配系统管道 52

3.1.3城镇天然气管网的压力级制 53

3.2城镇天然气输配系统的选择 54

3.2.1输配系统选择的考虑因素及原则 54

3.2.2城镇天然气输配系统的选择 55

3.2.3一特大城市的多级天然气输配系统 56

3.3城镇天然气输配系统管网 57

3.3.1天然气管道 57

3.3.2调压及计量设施 60

3.3.3阀门 60

3.3.4管道附件 65

3.4城镇天然气管道的壁厚计算 68

3.4.1钢管壁厚计算 68

3.4.2次高压燃气管道直管段的最小公称壁厚 70

3.5城镇天然气输配系统管道材料 70

3.5.1钢管 70

3.5.2球墨铸铁管 72

3.5.3燃气用埋地聚乙烯管道 73

3.5.4燃气用钢骨架聚乙烯塑料复合管 74

3.5.5铝塑复合管 75

3.5.6不同材料天然气管道的综合比较 75

3.5.7管件 76

3.6城镇天然气管道的布置与敷设 77

3.6.1城镇燃气管道地区等级的划分 77

3.6.2压力不大于1.6MPa室外埋地天然气管道的布置与敷设 78

3.6.3压力大于1.6MPa室外埋地天然气管道的布置与敷设 81

3.6.4关于压力大于1.6MPa室外燃气管道的应力计算，地震荷载，锚固件的设计计算 83

3.6.5聚乙烯管道和钢骨架聚乙烯复合管道的布置与敷设 84

3.6.6低压天然气管道、室内管道布置与敷设 85

3.7埋地天然气钢管防腐 85

3.7.1埋地钢管外防腐层防腐 85

3.7.2埋地钢管强制电流阴极保护 89

3.7.3埋地钢管牺牲阳极阴极保护 94

3.8城镇天然气管道穿越工程 97

3.8.1管道穿越工程设计原则 97

3.8.2管道地层下穿越 98

3.8.3天然气管道穿越道路 102

3.8.4天然气管道穿越铁路 104

3.8.5管道跨越 105

3.8.6管道随桥梁跨越河流 108

3.8.7管道河流穿越 109

3.8.8顶管法施工 112

3.8.9《城镇燃气输配工程施工及验收规范》CJJ33对管道穿（跨）越工程的规定 116

第4章 调压、计量及调压设施 119

4.1调压器 119

4.1.1调压器的工作原理与分类 119

4.1.2调压器的技术要求 121

4.1.3调压器的型号和规格 125

4.1.4调压器 126

4.2调压站与调压装置设计 140

4.2.1调压站与调压装置的工艺设计 140

4.2.2调压设施的主要设备 145

4.2.3调压站和地下调压站设计 154

4.2.4调压设施安全系统设计 156

4.3调压设施的配置和设置要求 158

4.3.1调压设施的配置 158

4.3.2调压设施的设置要求 158

4.4天然气的计量 161

4.4.1孔板流量计 162

4.4.2涡街（旋涡）流量计 164

4.4.3涡轮流量计 170

4.4.4超声波流量计 171

4.4.5塔形流量计 175

4.4.6 YKL智能一体化孔板流量计 180

4.5调压站监控及数据采集系统 181

第5章 天然气庭院、室内管道 184

5.1天然气庭院管道 184

5.1.1庭院管道的压力级制和调压方式 184

5.1.2区域阀门井与区域调压站 185

5.1.3管道计算流量 186

5.1.4庭院管道水力计算及允许压力降 187

5.2庭院管道设计 187

5.2.1庭院管道初步设计 188

5.2.2庭院管道的施工图设计 189

5.3庭院管道设计示例 193

5.4天然气室内管道 201

5.4.1国外燃气的室内管道系统 202

5.4.2引入管 204

5.4.3室内天然气管道材料 206

5.4.4室内天然气管道敷设 209

5.5高层建筑室内天然气管道 212

5.5.1消除附加压力影响的因素 212

5.5.2高层建筑燃气管道的安全措施 213

5.6用户调压设施 214

5.6.1调压箱 214

5.6.2用户调压器 215

5.6.3调压设施的安装 217

5.7用户燃气计量 219

5.7.1居民用户燃气表 219

5.7.2商业、工业用户燃气表 223

5.7.3燃气表的安装 225

5.8燃气用具安装 229

5.8.1居民生活燃气设备安装 229

5.8.2商业用户燃气设备安装 230

5.8.3燃气用具的安装设计 232

5.8.4工业企业生产用气 234

5.9天然气的监控及安全措施 234

5.9.1燃烧烟气的排除 234

5.9.2天然气的监控及安全设施 236

5.10室内天然气管道的施工图设计 237

5.10.1施工图设计文件 237

5.10.2室内天然气管道设计示例 238

第6章 天然气管道的架空敷设 241

6.1天然气管道的架空敷设 242

6.1.1架空管道支架 243

6.1.2天然气管道的架空敷设 246

6.2管道热伸长及补偿器 249

6.2.1管道的热伸长量 249

6.2.2管道补偿器 250

6.3管道补偿器的计算 254

6.3.1自然补偿器的计算 254

6.3.2方形补偿器 266

6.3.3波纹管补偿器 271

6.3.4附录 273

6.4架空天然气管道的涂料防腐 273

6.4.1钢管除锈 273

6.4.2涂料 274

第7章 天然气管道的水力计算 278

7.1低压天然气管道的摩擦阻力计算 278

7.1.1低压天然气管道单位长度的摩擦阻力计算公式 278

7.1.2低压天然气管道的摩擦阻力损失计算表 279

7.1.3低压天然气管道水力计算图表 292

7.2高压、次高压、中压天然气管道的摩擦阻力计算 294

7.2.1高压、次高压、中压天然气管道摩擦阻力损失计算公式 294

7.2.2中压（次高压）天然气管道摩擦阻力损失计算表 294

7.2.3中压天然气管道水力计算图表 302

7.3局部阻力损失 304

7.4天然气分配管网的计算流量 306

7.4.1燃气分配管段计算流量的确定 306

7.4.2途泄流量的计算 307

7.4.3节点流量 308

7.5燃气管网的计算压力降 309

7.5.1低压管网计算压力降的确定 309

7.5.2高、中压管网计算压力降的确定 311

7.6枝状管网的水力计算 312

7.6.1枝状管网水力计算特点 312

7.6.2枝状管网水力计算步骤 312

7.6.3燃气支管等压降和全压降设计 312

7.6.4枝状管网计算示例 313

7.7环状管网水力计算 315

7.7.1环状管网水力计算特点 315

7.7.2环状管网水力计算步骤 316

7.7.3环状管网的计算示例 317

7.8环状管网电算法原理 321

7.8.1环状管网平差条件 321

7.8.2环平衡法（哈代·克劳斯法） 322

7.8.3有限元法解节点方程式 323

7.8.4牛顿—拉普森法解节点方程式 324

7.8.5解管段方程法 325

7.8.6各种解法的特点 326

7.8.7平差软件其他功能 327

第2部分 材料 331

第8章 管道材料 331

8.1管道及管道壁原系列 331

8.1.1城镇天然气管道 331

8.1.2管道壁厚系列 331

8.2输送流体用无缝钢管 333

8.2.1输送流体用无缝钢管 333

8.2.2无缝钢管尺寸、外形重量及允许偏差 336

8.3低压流体输送用焊接钢管 346

8.3.1低压流体输送用焊接钢管 346

8.3.2焊接钢管尺寸及重量 348

8.4高压锅炉用无缝钢管 358

8.4.1高压锅炉用无缝钢管 358

8.4.2高压锅炉用无缝钢管外径、壁厚及理论计算重量 360

8.5机械接口球墨铸铁管 367

8.6聚乙烯燃气管道 367

8.7钢骨架聚乙烯塑料复合管 370

8.8铝管对接焊式铝塑管 374

8.9《石油天然气工业管线输送系统用钢管》GB/T 9711—2011（摘录） 377

第9章 钢制管法兰、垫片、紧固件 387

9.1平面、凸面对焊钢制管法兰GB/T 9115.1 388

9.1.1平面、凸面对焊钢制管法兰GB/T 9115.1 388

9.1.2平面、凸面对焊钢制管法兰（美洲体系）GB/T 9115.1 388

9.1.3标记 389

9.2平面、凸面带颈平焊钢制管法兰GB/T 9116.1 395

9.2.1平面、凸面带颈平焊钢制管法兰GB/T 9116.1 395

9.2.2平面、凸面带颈平焊钢制管法兰（美洲体系）GB/T 9116.1 395

9.2.3标记 396

9.3平面、凸面板式平焊钢制管法兰GB/T 9119 401

9.3.1平面、凸面板式平焊钢制管法兰GB/T 9119 401

9.3.2标记 401

9.4平面、凸面钢制管法兰盖（GB/T 9123.1） 406

9.4.1平面、凸面钢制管法兰盖（GB/T 9123.1） 406

9.4.2平面、凸面钢制管法兰盖（美洲体系）（GB/T 9123.1） 407

9.4.3标记 407

9.5大直径钢制管法兰（美洲体系）HG 20623 413

9.6钢制管法兰近似计算质量（GB/T 9124） 415

9.6.1对焊钢制管法兰近似计算质量（GB/T 9124） 415

9.6.2带颈平焊钢制管法兰近似计算质量（GB/T 9124） 416

9.6.3板式平焊钢制管法兰近似计算质量（GB/T 9124） 417

9.6.4钢制管法兰盖近似计算质量（GB/T 9124） 418

9.7钢制管法兰焊接接头形式和尺寸（GB/T 9124） 419

9.7.1板式平焊钢制管法兰和带颈平焊法兰焊接接头型式和尺寸 419

9.7.2对焊法兰的焊接坡口形式及尺寸（GB/T 9124） 420

9.8钢制管法兰用非金属平垫片（欧洲体系）（HG 20606） 420

9.8.1材料和使用条件 420

9.8.2垫片形式和尺寸 421

9.8.3标记 421

9.8.4技术要求 425

9.9钢制管法兰用非金属平垫片（美洲体系）（HG 20627） 425

9.9.1材料和使用条件 425

9.9.2垫片形式和尺寸 425

9.9.3技术要求 427

9.9.4标记 427

9.10钢制管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片（欧洲体系）（HG 20607） 428

9.11钢制管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片（美洲体系）（HG 20628） 431

9.12钢制管法兰用紧固件（欧洲体系）（HG 20613） 433

9.12.1形式 规格 尺寸 433

9.12.2材料及机械性能 435

9.12.3技术条件 436

9.12.4标记示例和钢印标记 436

9.12.5紧固件的使用规定 436

9.13钢制法兰用紧固件（美洲体系）（HG 20634） 437

9.13.1形式、规格、尺寸 437

9.13.2材料及机械性能 441

9.13.3技术条件 441

9.13.4标记示例及钢印标记 441

9.13.5螺栓和螺母选配 441

9.14法兰、垫片、紧固件的选配 442

第10章 管件 449

10.1钢制管件 449

10.1.1钢制管件管壁系列 449

10.1.2压力管道管件 451

10.2可锻铸铁管件GB 3289 469

10.3燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统管件 473

10.3.1热熔对接及电熔连接的插口管件 473

10.3.2电熔承口管件 475

10.3.3电熔鞍形管件 476

10.3.4电熔插口管件尺寸和电熔管件承口尺寸说明 476

10.3.5聚乙烯（PE）管电熔管件 477

10.3.6聚乙烯（PE）管对接管件和钢塑接头 478

10.4铝塑管管件 478

第11章 阀门 481

11.1国产通用阀门型号及标志 481

11.2阀门 485

11.2.1闸阀（1～7） 485

11.2.2截止阀（1-7） 489

11.2.3球阀（1～4） 493

11.2.4蝶阀（1～5） 496

11.2.5旋塞（1～6） 499

11.2.6安全阀（1、2） 500

11.3 ISO-7005-1标志压力等级的阀门产品（英制） 504

11.3.1承插焊、内螺纹闸阀CLASS150～800LB（PN2.0～PN14.0）（锻钢） 504

11.3.2法兰、对焊闸阀ALASS600LB（PN10.0） 505

11.3.3铸钢闸阀 506

11.3.4铸钢截止阀CLASS 150-2500 LB 507

11.3.5两件式法兰球阀CLASS 150、300 LB（PN2.0～PN5.0） 508

第12章 管道附件、型钢及焊条 510

12.1天然气管道波纹管补偿器 510

12.1.1专用天然气管道波纹管补偿器 510

12.1.2不锈钢波纹管补偿器 511

12.2燃气管道凝水缸（排水器） 521

12.2.1承插口中、低压铸铁燃气凝水缸（排水器） 521

12.2.2高、中压钢制燃气凝水缸 522

12.3型钢 523

12.4焊条 528

12.4.1焊接材料的选用 528

12.4.2焊条选用说明 530

第3部分 施工 535

第13章 城镇天然气管道的埋地敷设 535

13.1埋地管道的土方工程 535

13.1.1开槽 535

13.1.2土的工程分类及野外鉴别法 537

13.1.3回填土 538

13.1.4道路修复及设置管线路面标志 540

13.2埋地钢管敷设 540

13.2.1一般规定 540

13.2.2管道焊接 540

13.2.3钢管法兰连接 549

13.2.4钢管埋地敷设 552

13.3球墨铸铁管敷设 553

13.3.1一般规定 553

13.3.2球墨铸管连接 553

13.3.3球墨铸铁管敷设 554

13.4聚乙烯管和钢骨架聚乙烯复合管的敷设 555

13.4.1一般规定 555

13.4.2聚乙烯管道连接 556

13.4.3聚乙烯管道敷设 564

13.5天然气管道穿越障碍物施工 566

13.5.1天然气管道过街管沟 566

13.5.2埋地天然气管道跨（穿）排水渠敷设 567

13.6埋地天然气管道阀门井安装 569

13.6.1单管阀门井的安装 569

13.6.2燃气三通单阀门井安装 569

13.6.3燃气三通双阀门井安装图 569

13.7阀门的检验与安装 575

13.7.1阀门的检验 575

13.7.2阀门的安装 576

13.8钢道附件的安装 576

13.8.1凝水缸的安装 576

13.8.2波纹管补偿器的安装 577

13.8.3绝缘法兰的安装 577

13.9人工掘进顶进法顶管施工 577

第14章 钢质管道的防腐 584

14.1钢质管道防腐的一般规定 584

14.2钢管的表面处理方法 585

14.3涂料涂装 586

14.4埋地钢管石油沥青防腐层 588

14.4.1石油沥青防腐层材料及技术指标 588

14.4.2材料用量 589

14.4.3钢管石油沥青防腐层施工 590

14.5埋地钢管环氧煤沥青防腐层 591

14.5.1环氧煤沥青防腐层材料及技术指标 591

14.5.2每米管道材料用量 592

14.5.3钢管环氧煤沥青防腐层施工 593

14.6埋地钢管聚乙烯胶粘带防腐层 595

14.6.1聚乙烯胶粘带防腐层材料及技术指标 595

14.6.2钢管聚乙烯胶粘带防腐层施工 595

14.7埋地钢质管道聚乙烯防腐层 597

14.7.1防腐层材料及技术指标 597

14.7.2防腐层涂敷 598

14.7.3补口与补伤 600

14.8埋地钢质管道煤焦油瓷漆外防腐层 603

14.8.1外防腐层材料及技术性能 604

14.8.2煤焦油瓷漆防腐层施工 606

14.9钢质管道熔结环氧粉末外涂层 607

14.9.1外涂层材料及技术指标 607

14.9.2熔结环氧粉末涂层施工步骤 608

14.10防腐层的技术经济对比 608

第15章 架空天然气管道安装 609

15.1管道支座 609

15.1.1弧形板支座 609

15.1.2焊接型支座 610

15.1.3曲面槽支座 612

15.1.4墙（柱）水平管托钩及立管卡 613

15.1.5管卡 615

15.2管道支架 620

15.2.1柱架 620

15.2.2墙架 625

15.2.3管吊 627

15.2.4平管支架 637

15.2.5立管支架 642

15.2.6弯管支架 645

15.3方形补偿器（或弯管）的制作 646

15.4补偿器的拉伸作业 648

15.4.1方形补偿器拉伸 648

15.4.2波纹管补偿器的预拉伸（压缩） 649

15.5钢制管道管螺纹连接 650

15.5.1管螺纹形式 650

15.5.2管螺纹加工 651

15.5.3管螺纹的连接 654

15.6架空天然气管道安装 654

15.6.1一般规定 655

15.6.2管段预制 655

15.6.3钢制管道安装 656

15.6.4补偿器的安装 657

15.6.5管道支、吊架安装 658

15.6.6静电接地安装 659

15.6.7架空管道施工要求 659

15.7架空天然气管道的试压与验收 660

15.7.1架空天然气管道的检查 660

15.7.2架空天然气管道的强度试验与严密性试验 660

15.8架空天然气管道的防腐 661

第16章 试压与验收 662

16.1铺管质量检验 662

16.1.1钢管铺管质量检验 662

16.1.2铸铁管铺管质量检验 663

16.1.3穿（跨）越公路管道铺设检验 664

16.2吹扫与试验 664

16.2.1一般规定 665

16.2.2管道吹扫 665

16.2.3管道强度试验 666

16.2.4管道严密性试验 667

16.2.5建筑天然气管道的试压与验收 668

16.3工程竣工验收 669

主要参考文献 672