天然气输配系统基础知识培训教材文档格式.docx

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接受站（门站）负责接受天然气输入城镇使用的燃气，进行计量、质量检测，按城镇供气的输配要求，控制与调节向城镇供应的天然气的流量与压力，必要时还需对天然气进行净化。

第二节城市燃气管网的分类及其选择

1根据用途分类

1）长距离输气管线其干管及支管的末端连接城市或大型工业企业，作为该供应区的气源点。

2）城市燃气管道

3）工业企业燃气管道

2根据敷设方式分类

1）地下燃气管道一般在城市中常采用地下敷设。

2）架空燃气管道在管道通过障碍时，或在工厂区为了管理维修方便，采用架空敷设。

3根据输气压力分类

天然气管道之所以要根据输气压力来分级，是因为天然气管道的气密性与其他管道相比，有特别严格的要求，漏气可能导致火灾、爆炸、中毒或其他事故。

管道中的压力越高，管道接头脱开或管道本身出现裂缝的可能性和危险性也越大。

当管道内燃气的压力不同时，对管道材质、安装质量、检验标准和运行管理的要求也不同。

我国城市燃气管道根据输气压力—般分为：

（1）高压A燃气管道：

2.5MPa<

P≤4.0MPa；

（2）高压B燃气管道：

1.6MPa<

P≤2.5MPa；

（3）次高压A燃气管道：

0.8MPa<

P≤1.6MPa；

（4）次高压B燃气管道：

0.4MPa<

P≤0.8MPa；

（5）中压A燃气管道：

0.2MPa<

P≤0.4MPa。

（6）中压B燃气管道：

0.01MPa<

P≤0.2MPa

（7）.低压燃气管道：

P<

0.01MPa

2.1.2城市燃气管网及其选择

1城市燃气输配系统的构成

现代化的城市燃气输配系统是复杂的综合设施，通常由下列部分构成：

1）低压、中压以及高压等不同压力等级的燃气管网。

2）城市燃气分配站或压气站、各种类型的调压站或调压装置，

3）储配站。

4）监控与调度中心；

5）维护管理中心。

输配系统应保证不间断地、可靠地给用户供气，在运行管理方面应是安全的在维修检测方面应是简便的。

还应考虑在检修或发生故障时，可关断某些部分管段而不致影响全系统的工作。

2城市燃气管网系统

城市输配系统的主要部分是燃气管网，根据所采用的管网压力级制不同可分为：

1）一级系统：

仅用低压管网来分配和供给燃气，一般只适用于小城镇的供气。

如供气范围较大时，则输送单位体积燃气的管材用量将急剧增加。

2）两级系统：

由低压和中压B或低压和中压A两级管道组成。

3）三级系统：

包括低压、中压和高压的三级管网。

4）多级系统：

由低压、中压B、中压A和高压B，甚至高压A的管网组成。

3采用不同压力级制的必要性

城市燃气输配系统中管网采用不同的压力级制，其原因如下：

1）管网采用不同的压力级制是比较经济的。

因为大部分燃气由较高压力的管道输送，管道的管径可以选得小一些，管道单位长度的压力损失可以选得大一些，以节省管材。

如由城市的某一地区输送大量燃气到另一地区，则采用较高的输气压力比较经济合理，有时对城市里的大型工业企业用户，可敷设压力较高的专用输气管线。

当然，管网内燃气的压力增高后，输送燃气所消耗的能量可能也随之增加。

2）各类用户需要的燃气压力不同。

如居民用户和小型公共建筑用户需要低压燃气，而大型工业企业则需要中压或高压燃气。

第三节管线设备腐蚀原因及阴极保护方法介绍

1、埋地钢管的被腐蚀的原因

一般归纳为如下三类：

（1）电化学腐蚀

当金属与电解质溶液接触时，由电化学作用引起的腐蚀。

严重的电化学腐蚀发生在埋地钢管的外壁。

其原理是由于土壤各处物理化学性质不同、管道本身各部分的金相组织结构不同，如晶格的缺陷及含有杂质、金属受冷热加工而变形产生内部应力，特别是钢管表面粗糙度不同等原因，使一部分金属容易电离，带正电的金属离子离开金属，而转移到土壤中，在这部分管段上，电子越来越过剩，电位越来越负；

而另一部分金属不容易电离，相对来说电位较正。

因此电子沿管道由容易电离的部分向不容易电离的部分流动，在这两部分金属之间的电子有得有失，发生氧化还原反应。

失去电子的金属管段成为阳极区，得到电子的这段管段成为阴极区，腐蚀电流从阴极流向阳极，然后从阳极流离管道，经土壤又回到阴极，形成回路，在作为电解质溶液的土壤中发生离子迁移，带正电的阳离子（如H+）趋向阴极，带负电的阴离子（如OH－）趋向阳极，在阳极区带正电的金属离子与土壤中的带负电的阴离子发生电化学作用，使阳极区的金属离子不断电离而受到腐蚀，使钢表面出现凹穴，以至穿孔，而阴极则保持完好。

（2）化学腐蚀

化学腐蚀是单纯由化学作用引起。

金属直接和周围介质如氧、硫化氢、二氧化硫等接触发生化学作用，在金属表面上产生相应的化合物（如氧化物、硫化物等）。

用金属材料构成的燃气管道上所出现的化学腐蚀，常常发生在管道内壁和外壁，因为管道输送的流体中，通常含有少量的氧和硫化物以及二氧化碳和水等，直接对管道内壁产生腐蚀。

（3）微生物腐蚀

当埋地钢管周围土壤中长年含有较多的水分时，适宜细菌生存，容易引起微生物腐蚀。

同时由于微生物新陈代谢过程的产物是酸性物质，从而形成了使金属管道表面易于腐蚀的环境。

2、阴极保护法

埋地的输气管线，还可以使用阴极保护法防止外表面腐蚀。

使被保护的金属阴极化，以减少和防止金属腐蚀的方法，称之为阴极保护法。

阴极保护可分为牺牲阴极保护和强制阴极保护两种，它们的具体方法及设备有所不同，但道理相似，各适用于不同客观条件的输气管道的外壁防腐工作。

阴极保护原理

埋地管线周围及土壤，由于管道外壁的电化学不均匀性，以及土壤电解液的浓度差异，管壁外的各部分之间存在一定的电位差，因而形成管道上多个短路的微小电池，造成管外壁的电化学腐蚀。

根据上述电化学腐蚀的基本机理，将管壁在土壤里的电位差消除，即使管道各处都阴极化，管壁的电化学腐蚀就会停止，这就是阴极保护法的原理。

在介绍腐蚀电池时，人们曾谈到由于金属本身的不均匀性，或由于外界环境的不均匀性，都会形成微观的或宏观的腐蚀原电池。

当采用外加电流极化时，原来腐蚀着的微电池会由于外加电流的作用，电极电位发生变化，此时腐蚀着的微电池的腐蚀电流减少，称之为正的差异效应。

反之，则称之为负的差异效应。

强制电流阴极保护所引起的差异效应可用图2—3来说明。

图2-3阴极保护模型

上图a为未加阴极保护之前金属本身的腐蚀的电池模型；

b为加阴极保护以后保护电池的电路及原来腐蚀电池的变化，所加的外电流I'

的方向是使被保护金属作为阴极。

3阴极保护方式

阴极保护可以通过下面两种方式实现。

（1）牺牲阳极法

将被保护金属和一种可以提供阴极保护电流的金属或合金（即牺牲阳极）相连，使被保护体极化以降低腐蚀速率的方法。

在被保护金属与牺牲阳极所形成的大地电池中，被保护金属体为阴极，牺牲阳极的电位往往负于被保护金属体的电位值，在保护电池中是阳极，被腐蚀消耗，故此称之为“牺牲”阳极，从而实现了对阴极的被保护金属体的防护，如图2—4。

图2-4牺牲阳极示意图

牺牲阳极材料有高钝镁，其电位为-1.75V；

高钝锌，其电位为-1.1V；

工业纯铝，其电位为-0.8V（相对于饱和硫酸铜参比电极）。

（2）强制电流保护法

将被保护金属与外加电源负极相连，由外部电源提供保护电流，以降低腐蚀速率的方法。

其方式有：

整流器、恒电位、恒电流、恒电压等。

如图2-5示。

图2-5恒电位方式示意图

外部电源通过埋地的辅助阳极、将保护电流引入地下，通过土壤提供给被保护金属，被保护金属在大地中仍为阴极，其表面只发生还原反应，不会再发生金属离子化的氧化反应，腐蚀受到抑制。

而辅助阳极表面则发生丢电子氧化反应。

因此，辅助阳极本身存在消耗。

3、两种保护方式的比较

阴极保护的上述两种方法，都是通过一个阴极保护电流源向受到腐蚀或存在腐蚀，需要保护的金属体，提供足够的与原腐蚀电流方向相反的保护电流，使之恰好抵消金属内原本存在的腐蚀电流。

两种方法的差别只在于产生保护电流的方式和“源”不同。

一种是利用电位更负的金属或合金，另一种则利用直流电源。

强制电流阴极保护驱动电压高，输出电流大，有效保护范围广，适用于被保护面积大的长距离、大口径管道。

牺牲阳极阴极保护不需外部电源，维护管理经济，简单，对邻近地下金属构筑物干扰影响小，适用于短距离、小口径、分散的管道。