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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 9115.1388

9.1.1平面、凸面对焊钢制管法兰GB/T 9115.1388

9.1.2平面、凸面对焊钢制管法兰（美洲体系）GB/T 9115.1388

9.1.3标记389

9.2平面、凸面带颈平焊钢制管法兰GB/T 9116.1395

9.2.1平面、凸面带颈平焊钢制管法兰GB/T 9116.1395

9.2.2平面、凸面带颈平焊钢制管法兰（美洲体系）GB/T 9116.1395

9.2.3标记396

9.3平面、凸面板式平焊钢制管法兰GB/T 9119401

9.3.1平面、凸面板式平焊钢制管法兰GB/T 9119401

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 20623413

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 3289469

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 LB507

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