＊李向盈 孫亮

（陜西城市燃氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司 陜西 710016）

引言

城市燃氣管道系統(tǒng)的安全性關(guān)系到廣大居民的生命安全和城市的正常運行。一旦發(fā)生事故，其后果不僅造成大量的經(jīng)濟損失，更有可能釀成重大的人員傷亡。因此，在設(shè)計和施工城市燃氣管道時，需要一套完善、科學(xué)且系統(tǒng)的施工技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。這不僅是技術(shù)和工程的需求，更是對人民生命財產(chǎn)安全最基本的保障。本文旨在深入分析和闡述相關(guān)的施工技術(shù)和注意事項，希望能為相關(guān)部門和從業(yè)者提供實踐中的參考和指導(dǎo)，確保燃氣管道系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

1.城市燃氣管道特征

城市燃氣管道是城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施中的重要組成部分，其設(shè)計與施工特征對于保障城市燃氣供應(yīng)的安全、穩(wěn)定至關(guān)重要。一般而言，這些管道需承受高壓，以實現(xiàn)天然氣的長距離輸送。高壓輸送能夠提升燃氣流動的效率，但同時也要求管道材料和構(gòu)造必須能夠耐受這種壓力，以及外界環(huán)境的沖擊。在管道的長度設(shè)計上，需要權(quán)衡效率與成本，過長的管道不僅增加材料與維護成本，還導(dǎo)致輸送效率降低和能量損失。同時，管道系統(tǒng)必須具備良好的封閉性，以減少泄漏事故的發(fā)生。泄漏不僅意味著資源的浪費，更是安全隱患的根源，極有可能引發(fā)火災(zāi)或爆炸事故。此外，燃氣管道的施工和維護也面臨眾多挑戰(zhàn)。城鎮(zhèn)中狹小的建筑空間，以及復(fù)雜的地下設(shè)施布局，限制了施工作業(yè)的空間，要求施工技術(shù)和管道材料能夠適應(yīng)不同的環(huán)境條件和施工要求。在管道敷設(shè)時，還需細心規(guī)避其他居民管道和地下線路，以免造成更大范圍的設(shè)施損壞。城市燃氣管道的材料選擇也至關(guān)重要。優(yōu)質(zhì)的管道材料能夠減少因材料老化、腐蝕而導(dǎo)致的泄漏問題。同時，為了應(yīng)對不同城鎮(zhèn)特有的地理和氣候條件，管道材料和施工技術(shù)必須具備適應(yīng)性，以確保管道系統(tǒng)在極端天氣或不穩(wěn)定地質(zhì)條件下的可靠運行。在城市燃氣管道的設(shè)計與施工中，必須考慮到這些特征與挑戰(zhàn)，并制定出相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和安全標(biāo)準(zhǔn)，以確保燃氣輸送的安全性與經(jīng)濟性。因此，城市燃氣管道不僅是一個輸送天然氣的物理通道，更是一個集材料科學(xué)、工程技術(shù)和安全管理于一體的綜合系統(tǒng)[1]。

2.城鎮(zhèn)燃氣管道設(shè)計要點

(1)城鎮(zhèn)建筑管道的附加壓力

在我國城市化快速推進的背景下，城鎮(zhèn)居民的燃氣管道建設(shè)也日趨復(fù)雜化。居民用燃氣多采用低壓管道系統(tǒng)，這意味著天然氣在輸送至戶內(nèi)前，需經(jīng)過調(diào)壓器降壓至適用于家用燃氣設(shè)備的壓力。燃氣管道在輸送過程中的阻力不僅來源于管道自身的摩擦和設(shè)計，還包括由于建筑物高度不同所產(chǎn)生的附加壓力。這種附加壓力，按照物理學(xué)公式△H=9.8×(ρkρm）×h進行計算。式中，△H表示管道附加壓力；ρk代表空氣密度；ρm為燃氣密度；h則是水平面的高度差。隨著建筑高度的增加，燃氣的附加壓力也隨之增長。具體來說，每當(dāng)建筑高度上升1m，燃氣的附加壓力就增加4.818Pa。在城鎮(zhèn)燃氣系統(tǒng)中，家用燃氣灶具的標(biāo)準(zhǔn)工作壓力約為2000Pa。為保障燃氣燃燒的安全性和效率，進入燃氣灶具的天然氣壓力應(yīng)當(dāng)控制在這一壓力附近。如果壓力值過低（小于1500Pa）或過高（大于3000Pa），就會導(dǎo)致燃氣燃燒不充分或火焰脫離，影響安全和使用效果。一般而言，在建筑高度不超過100m的情況下，燃氣管道系統(tǒng)設(shè)計的2000Pa壓力是可以滿足絕大多數(shù)居民燒飯、熱水等需求的。但為了適應(yīng)各種高度和保證壓力的穩(wěn)定性，在燃氣管道施工時，工程師們會通過調(diào)整管徑大小來控制燃氣壓力的波動，同時也增大了管道阻力。通過這種方式，即使在建筑高度變化較大的城鎮(zhèn)環(huán)境中，燃氣附加壓力也能夠維持在一個相對穩(wěn)定的水平，確保了居民用氣的安全與便捷。這種精細的工程調(diào)節(jié)，不僅體現(xiàn)了城鎮(zhèn)燃氣系統(tǒng)設(shè)計的科學(xué)性，也反映了現(xiàn)代城鎮(zhèn)建設(shè)中對于居民生活質(zhì)量的高度重視。

(2)城鎮(zhèn)建筑地基沉降影響

在城鎮(zhèn)燃氣管道施工過程中，地基沉降問題不容忽視。地基沉降是由多種因素導(dǎo)致的地表下沉現(xiàn)象，它會直接影響到地下管道的安全與穩(wěn)定。不同地理區(qū)域的地形地貌差異明顯，相應(yīng)的地基沉降問題也各具特點。例如，軟土地區(qū)的沉降速率和幅度往往大于硬土地區(qū)，因此，對燃氣管道的影響也更為嚴(yán)重。當(dāng)?shù)鼗l(fā)生沉降時，管道會出現(xiàn)斷裂、擠壓或變形等損傷，尤其是引入管作為燃氣管道系統(tǒng)的一部分，其安全性對居民日常生活的影響尤為重要。為應(yīng)對這種情況，引入管通常沿著建筑物外墻敷設(shè)，并在內(nèi)墻敷設(shè)時留有一定的余量，以保證有足夠的空間應(yīng)對建筑物沉降導(dǎo)致的位移。在建筑高度較低（不超過30m）的情況下，套管內(nèi)部可套入直徑較小的引入管，這樣的設(shè)計可以在一定程度上緩解地基沉降對引入管的影響。但是，當(dāng)?shù)鼗两党潭容^大，超過200mm時，單純依賴大直徑的套管已經(jīng)無法有效保護引入管。針對這種情況，必須采用補償器，如波紋管膨脹節(jié)，來補償管道因地基沉降引起的變形。波紋管膨脹節(jié)具有良好的彈性和伸縮性，能夠吸收和補償管道因沉降導(dǎo)致的位移和形變。在安裝這些補償器時，需考慮到燃氣流動的方向，并且通常會配備球閥，以便于將來的維護和檢修。這種周密的設(shè)計和施工策略，不僅提升了城鎮(zhèn)燃氣管道系統(tǒng)的可靠性，也保障了居民用氣的安全。這是城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中必須重視的細節(jié)，體現(xiàn)了現(xiàn)代城市管理在安全性、實用性及可維護性方面的綜合考量[2]。

(3)城鎮(zhèn)建筑燃氣管道溫差影響

在城鎮(zhèn)建筑中，燃氣管道受溫差的影響不可避免地會發(fā)生熱膨脹和冷縮。這種物理現(xiàn)象要求工程師在施工前必須精心設(shè)計管道支架系統(tǒng)及考慮管道的變形補償措施。燃氣管道由于溫度波動導(dǎo)致的長度變化，可以通過公式△L=103×aL（t2-t）來預(yù)測，其中△L代表管道的長度變化量；a是材料的線膨脹系數(shù)；L為管道原長度；t2-t則為管道可能遭遇的最大溫度差?；诮ㄖ叨仍?0m以下的常見城鎮(zhèn)環(huán)境，管道的設(shè)計應(yīng)考慮至少35mm的伸縮余量。為了有效管理這種溫差效應(yīng)，建議每增加大約10層樓高就安裝一個波紋管膨脹節(jié)。這樣的措施能夠有效吸收由于溫差引起的管道伸縮，避免管道因應(yīng)力積累而產(chǎn)生損傷。波紋管膨脹節(jié)的安裝保障了燃氣管道在氣溫變化下的安全運行，從而提高整個燃氣輸送系統(tǒng)的可靠性和耐用性。在城鎮(zhèn)燃氣管道工程中，對溫差影響的預(yù)先規(guī)劃和應(yīng)對措施是確保燃氣供應(yīng)穩(wěn)定及居民安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

3.城鎮(zhèn)燃氣管道技術(shù)及其他問題分析

(1)前期準(zhǔn)備

城市燃氣管道施工是一個復(fù)雜而重要的工程項目，涉及到大量的預(yù)備工作和嚴(yán)格的施工過程。在實施之前，每一個細節(jié)都需要精心策劃和準(zhǔn)備，以確保工程的安全、高效和穩(wěn)定。首先，施工前必須統(tǒng)計所需的所有物料。這包括確定管道的型號和材質(zhì)，不同的用途和地區(qū)可能需要不同材質(zhì)和型號的管道，例如，某些地區(qū)需要更耐腐蝕或更高壓的管道。確保選擇合適的管道材質(zhì)是至關(guān)重要的，因為它直接影響到管道的耐久性和安全性。除了管道，還需要列出所有必要的施工物料和工具。這包括但不限于連接件、支架、絕緣材料、焊接設(shè)備等。這些物料和工具的質(zhì)量及性能都會影響到整個工程的質(zhì)量，因此，在選材時不能馬虎。制定完整的設(shè)計施工方案是的關(guān)鍵步驟。方案應(yīng)當(dāng)涵蓋從開工到完工的每一個步驟，每一個環(huán)節(jié)都要細致到位[3]。管道的走向、連接方式、支撐點的位置、安裝后的測試方法都應(yīng)該明確列出。施工過程中必須嚴(yán)格按照既定的流程操作，任何的疏忽都可能導(dǎo)致安全隱患。此外，在實際施工中，還需要考慮到附加的壓力和可能出現(xiàn)的誤差。例如，管道在運輸和安裝過程中可能會受到一定的壓力，這導(dǎo)致其變形或損傷。而安裝過程中，可能由于人為或設(shè)備原因產(chǎn)生的誤差，都需要事先預(yù)測并采取相應(yīng)的措施來糾正。

(2)布置燃氣入戶引入管

在城鎮(zhèn)燃氣管道的鋪設(shè)過程中，根據(jù)具體情況，通常采用地上引入法和地下引入法兩種不同的入戶引入管方式。地上引入法主要應(yīng)用于無法從地底引入管道的情況，這在利用天然氣作為主要氣源且建筑物已經(jīng)竣工的場景下較為常見。此方法包括將管道從建筑物外部地面直接引入，順著外墻上升到指定高度，并通過外墻進入室內(nèi)。地上引入法有兩種具體形式：高立管引入和低立管引入。高立管引入是在建筑物外墻上沿垂直方向完全鋪設(shè)立管，然后通過各用戶分支管引入至每個獨立的燃氣使用點。而低立管引入法則是管道在距地面0.5～0.8m高度水平引入室內(nèi)。地下引入法則是指將室外燃氣管道從建筑物基礎(chǔ)底部直接引入室內(nèi)，常通過首層廚房進行。在使用這種方法時，管道與地面之間至少保持0.5m距離，并在適當(dāng)位置設(shè)置三通作為清掃口。同時，管道穿過地面或墻體時，需增加套管以保護管道。對于地下引入管道，一般采用無縫鋼管，地上暴露部分則使用鍍鋅鋼管，以及作為保護套管的普通鋼管。這種引入方式由于其整潔和隱蔽的特點，需要與土建施工人員密切配合，確保施工的順利進行。但不論采取何種引入方式，都應(yīng)確保燃氣管道的安全、穩(wěn)定，并考慮到施工的美觀和后期使用的便捷性。

(3)管道與法蘭的連接

管道與法蘭連接作為燃氣管道施工的關(guān)鍵一環(huán)，其施工步驟要求嚴(yán)謹(jǐn)。首先，在樓板開孔時，孔口應(yīng)向下以防雜物掉入，并且管道的彎曲部分需要緊貼墻面布置，以免影響管道的整體走向。在管道的連接工作開始前，需要將相應(yīng)的法蘭凸緣盤固定在管道端口，這些法蘭凸緣盤的材質(zhì)要與管道本身一致，以確保連接的均質(zhì)性和密封性。對于管道之間的連接，采用的是水平板焊接法蘭，這種方式能夠保證焊接的穩(wěn)定性和可靠性。在焊接之前，還需通過安裝安全球閥來測試管道的耐壓性，確保管道在承受內(nèi)部氣體壓力時的安全性。焊接時應(yīng)進行雙面焊接，以增強焊縫的牢固程度。焊接前的準(zhǔn)備工作同樣重要，需要對法蘭及其連接軟墊進行徹底的檢查，確保它們的質(zhì)量合格且表面沒有損傷，以保證最終的連接密封效果。兩段管道對準(zhǔn)后，將法蘭嵌入其中，完成焊接工作。焊接完成后，方可安裝安全球閥，這是保障燃氣管道安全的重要組成部分。在法蘭軟墊的安裝過程中，要特別注意將法蘭、軟墊和螺栓三者在同一水平面上對齊，以確保規(guī)格的統(tǒng)一性。在加固軟墊和螺栓時，應(yīng)避免使用過大的力氣將墊片強行固定，這可能導(dǎo)致連接不均勻或損壞墊片。為了增加連接的穩(wěn)定性，應(yīng)在軟墊和螺栓之間涂抹適量的黃油，這樣可以在不損傷墊片的情況下，保證螺栓的緊固性和長久性[4]。

(4)檢測與試壓

檢測與試壓是城鎮(zhèn)燃氣管道施工中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它確保了管道系統(tǒng)在投入運營前的安全性與可靠性。該階段主要包括焊縫檢測技術(shù)、管道強度與密封性試驗，以及管道的清洗與干燥。這些步驟在施工完畢后立即進行，而在整個過程中，安全管理貫穿始終，是不可或缺的組成部分。焊接是管道連接中最關(guān)鍵的工序之一，焊縫的質(zhì)量直接關(guān)系到管道的安全運營。因此，焊縫必須經(jīng)過嚴(yán)格檢測，包括但不限于X射線檢測、超聲波檢測、磁粉檢測和滲透檢測。X射線檢測是一種非破壞性檢測方法，可以準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)焊縫內(nèi)部的缺陷，如氣孔、夾雜物和裂紋。超聲波檢測則用于評估焊縫中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和連續(xù)性。磁粉檢測和滲透檢測則適用于發(fā)現(xiàn)表面或近表面的缺陷。這些檢測技術(shù)的選擇和應(yīng)用，需要根據(jù)管道材料、焊接方法和工作環(huán)境等因素綜合考慮。管道強度與密封性試驗是檢測管道是否能承受工作壓力和確保沒有泄漏的過程。常見的方法是水壓試驗，即在管道內(nèi)充滿水并施加高于工作壓力的壓力來檢驗管道的承壓能力。此外，空氣壓試驗也是一種常用方法，尤其在溫度較低時使用，以避免水壓試驗可能帶來的凍脹問題。這些試驗?zāi)軌蝌炞C管道及其組件在極限壓力下的性能，并確保在實際使用中的安全性。清洗與干燥過程是移除管道內(nèi)部在施工過程中可能產(chǎn)生的雜質(zhì)和濕氣，以保證燃氣輸送的質(zhì)量和安全。清洗通常使用高壓水流或者化學(xué)清洗劑，根據(jù)管道內(nèi)部的實際條件來確定清洗方法。干燥則通常使用空氣吹掃或真空抽吸，以確保管道內(nèi)部無水分，預(yù)防腐蝕和燃氣中的水蒸氣凝結(jié)。

4.結(jié)語

城鎮(zhèn)燃氣管道施工是一項綜合性工程，它要求根據(jù)當(dāng)?shù)亟ㄖ奶攸c和地質(zhì)條件量身定制施工方案。安裝中，管道的合理布局和嚴(yán)謹(jǐn)材料管理是確保安全的關(guān)鍵，旨在降低安全風(fēng)險，提升施工效率。因此，每一個步驟和細節(jié)都不容忽視，只有這樣，才能保障燃氣管道系統(tǒng)的長效安全運行，服務(wù)于城市生活的可持續(xù)發(fā)展。