天然氣管道:一種工業用品-中文百科頻道

概況

中國是最早用木竹管輸送天然氣的國家。1600年前後，四川省自流井氣田不但在平地敷設管道，而且“高者登山，低者入地”，“于河底掘溝置笕，鑿石為槽覆其上”。中國現代天然氣運輸管道，多集中在天然氣主要産地四川省。

世界輸氣管道也經曆了與中國相似的發展過程。18世紀以前，輸氣管道也使用木竹管。18世紀後期用鑄鐵管，19世紀90年代開始使用鋼管。輸氣動力開始全靠天然氣井口壓力，1880年，美國采用蒸汽驅動的壓氣機。20世紀20～30年代采用了雙燃料發動機驅動的壓氣機給管内天然氣加壓，輸氣壓力從原來5883.6帕上升到27,440帕～41,160帕。輸送距離也越來越長。後來又出現了規模巨大的管網系統。60年代開始，在天然氣進出口國之間，相繼建成了許多跨國管道，如由蘇聯經原捷克和斯洛伐克、奧地利、德國的1780千米的輸氣管道；由奧地利到意大利的長774千米的管道；由阿爾及利亞經突尼斯、地中海和突尼斯海峽到意大利的全長2,500千米的管道等。到1983年時，世界輸氣管道總長達到91.34萬千米。長距離輸氣管道普遍采用壓氣機增壓輸送。

沿革

中國是最早用木竹管道輸送天然氣的國家。木竹管作為特殊運輸工具是沿用秦漢時期（公元前 200餘年）輸送鹵水的竹木笕而發展起來的。

據史料記載，公元前61年中國就在鴻門（今陝西省臨潼東北）、臨邛(今四川省邛崃縣)等地已有火井（天然氣井）。西晉張華《博物志》有“盆蓋井上，煮鹽得鹽”的記載；東晉常璩《華陽國志》有“以竹筒盛其光，藏之曳行，終日不滅”的記載。明宋應星《天工開物》(1637年)對于用竹管輸氣作為燃料有詳細的描述：“長竹剖開，去節，合縫，漆布，一頭插入井底，其上曲接，以口緊對釜臍。”清範聲山《花笑庼雜記》（1844年）記載管道輸氣的情況說：“一井口接數十竹者，并每竹中間複橫嵌竹以接之。”可見輸氣的竹管已發展到多管輸送和縱橫銜接的分輸的程度。輸送距離也從“周圍砌竈”（《川鹽記要》）的就地取材使用發展到“以竹筒引之百步千步”（《富順縣志》）的長度。

中國的現代天然氣管道工業，多集中在天然氣主要産地四川省。1963年建成了第一條巴渝輸氣管道，管徑為426毫米,全長54.7公裡。到1983年已建成從川東經重慶、泸州、威遠至成都、德陽等地，溝通全省的輸氣管網，管徑426～720毫米，全長2200多公裡，設有集配氣站178座，年輸量 50～60億立方米。此外在大慶、勝利、華北等油田，建有向石油化工廠輸送伴生氣的管道。

輸氣管道系統

天然氣管道輸送系統由管道輸氣站和線路系統兩部分組成。線路系統包括管道、沿線閥室、穿跨越建築物（見管道穿越工程和管道跨越工程）、陰極保護站（見管道防腐）、管道通信系統、調度和自動監控系統（見管道監控）等。輸氣管道可按其用途分集氣管道、輸氣管道、配氣管道等三種。①集氣管道：從氣田井口裝置經集氣站到氣體處理廠或起點壓氣站的管道，主要用于收集從地層中開采出來未經處理的天然氣。由于氣井壓力很高，一般集氣管道壓力約在100千克力/厘米以上,管徑為50～150毫米。②輸氣管道:從氣源的氣體處理廠或起點壓氣站到各大城市的配氣中心、大型用戶或儲氣庫的管道，以及氣源之間相互連通的管道，輸送經過處理符合管道輸送質量标準的天然氣（見管道輸氣工藝），是整個輸氣系統的主體部分。輸氣管道的管徑比集氣管道和配氣管道管徑大，目前最大的輸氣管道管徑為1420毫米。天然氣依靠起點壓氣站和沿線壓氣站加壓輸送，輸氣壓力為70～80千克力/厘米，管道全長可達數千公裡。③配氣管道：從城市調壓計量站到用戶支線的管道，壓力低、分支多，管網稠密，管徑小，除大量使用鋼管外，低壓配氣管道也可用塑料管或其他材質的管道。以上三類管道範圍劃分如圖。

輸氣管道結構和特點　輸氣管道是由單根管子逐根連接組裝起來的。現代的集氣管道和輸氣管道是由鋼管經電焊連接而成。鋼管有無縫管、螺旋縫管、直縫管多種，無縫管适用于管徑為529毫米以下的管道,螺旋縫管和直縫管适用于大口徑管道。集輸管道的管子橫斷面結構，複雜的為内塗層-鋼管-外絕緣層－保溫（保冷）層；簡單的則隻有鋼管和外絕緣層，而内壁塗層及保溫（保冷）層均視輸氣工藝再加确定。

輸氣管道同輸送液體管道相比具有以下特點：①輸氣管道系統是個連續密閉輸送系統。②從輸送、儲存到用戶使用，天然氣均處于帶壓狀态。③由于輸送的天然氣比重小，靜壓頭影響遠小于液體,設計時高差小于200米時，靜壓頭可忽略不計，線路幾乎不受縱向地形限制。④不存在液體管道水擊危害。⑤發生事故時危害性大，波及範圍廣。管道一旦破裂，釋放能量大，撕裂長度較長，排出的天然氣遇有明火，還易釀成火災。

為了保證管道運行安全，各國都規定了進入輸氣管道的氣體質量标準，其内容一般包括：規定出天然氣中的硫化氫、水分、露點等标準；規定管道按途經地區人口密度指數确定各類地區的設計系數，确定管壁的最小厚度的方法；制訂防火安全距離；規定管道選用鋼材的焊接性能、沖擊韌性、止裂性能，并規定輸送不符合氣體質量标準的天然氣管道所選用的管材應具有的抗硫性能等。

增效劑

天然氣管道增效劑是指天然氣應用于工業切割時，為提高天然氣的火焰溫度添加的一種特殊化學成份，目前天然氣增效劑主要分為壓縮天然氣增效劑，管道天然氣增效劑和液化天然氣增效劑。所以就出現了天然氣增效技術，這種技術通過智能混合設備向普通天然氣裡添加增效劑，進而使其轉變成适應于高效節能環保的工業燃氣。增效劑通過銳鋒智能混合設備進入氣體後均勻擴散，形成特定的氫氧原子團，在燃燒過程中發生裂變，對燃氣有優化重組作用，産生二次燃燒改善燃氣的燃燒性能，使燃氣得以充分霧化完全燃燒，從而提高熱效率，增加火焰溫度。增效後天然氣火焰溫度最高達到3300℃。混合後的天然氣可用于工業切割、矯形、烤校，可完全取代乙炔氣、丙烷氣，可廣泛應用于鋼廠、鋼結構、造船行業，可在船艙内安全使用，現市場上比較好的産品有銳鋒天然氣增效劑。

概念

将天然氣（包括油田生産的伴生氣）從開采地或處理廠輸送到城市配氣中心或工業企業用戶的管道，又稱輸氣管道。利用天然氣管道輸送天然氣，是陸地上大量輸送天然氣的唯一方式。在世界管道總長中，天然氣管道約占一半。

結構特點

管道結構

輸氣管道是由單根管子逐根連接組裝起來的。

現代的集氣管道和輸氣管道是由鋼管經電焊連接而成。鋼管有無縫管、螺旋縫管、直縫管多種，無縫管适用于管徑為529毫米以下的管道,螺旋縫管和直縫管适用于大口徑管道。集輸管道的管子橫斷面結構，複雜的為内塗層-鋼管-外絕緣層－保溫（保冷）層；簡單的則隻有鋼管和外絕緣層，而内壁塗層及保溫（保冷）層均視輸氣工藝再加确定。

管道材料

鋼管是管道的主要材料。天然氣輸送鋼管是闆（帶）經過深加工而形成的較特殊的冶金産品。管道鋼的組織形态，由于工藝技術的差别，各廠商生産的管道鋼存在一定的差異。20世紀60年代，一般采用X52鋼級，70年代采用X60、X65鋼級，80-90年代以X70鋼為主。外國一些國家輸氣管道已開始采用X80鋼。随着管道鋼研究的不斷發展，加拿大等國已鋪設了X100和X120管道鋼的試驗段。我國在冀甯聯絡線管道工程中，首次把X80級管道鋼用于7.71km的試驗段。長達4843km的西氣東輸二線幹線管道全部采用了直徑為1219mm的X80鋼級管道鋼，将輸氣壓力提高到12Mpa。一般來說，X80鋼為鐵素體和貝氏體雙相組織，X100管道鋼為貝氏體組織，X120管道鋼為超低碳貝氏體和馬氏體。對于天然氣管道的管材來說，強度、韌性和可焊性是三項最基本的質量控制指标。