談天然氣輸氣管道設計中的常見難點

柯為 楊玉華 華潤（南京）市政設計有限公司

隨著我國經濟的高速發展，天然氣已經成為我國重要的主體能源之一。天然氣，作為一種氣態能源，與液化石油氣不同，其液化點很低，因此無法使用加壓液化并裝罐的形式儲存、運輸，因此，就必須修建管道，通過管道對其進行輸送。所以，如何避免在輸送中發生泄露、自燃等事故，保障天然氣輸送的安全、穩定，就成為天然氣管道設計工作中的重點。為此，有必要探尋天然氣管道設計中存在的常見難點，并有針對性的設計對策、解決問題。

一、天然氣管道建設過程中的常見難點

（一）天然氣管道建設規格要求高

因為天然氣是氣體，且供氣站、中轉節點由于成本和實際建設環境的限制必定不會密集的布置，長距離的氣體輸送和城市中眾多的社區、商戶、工業等分支，就使得天然氣管道需要架設氣密性極強、長度較長的管線系統。一旦發生泄漏就會產生牽一發而動全身的大規模斷氣，甚至是火災和爆炸事故，因此天然氣管道的建設規格有著很高的要求，這對設計人員提出了很高水平的要求。

（二）天然氣管道鋪設環境復雜

我國是一個有著九百六十萬平方公里的大國，橫跨高原、山脈、丘陵、平原，包含沙漠、戈壁、苔原、喀斯特地貌等特殊地形，加之以城市的地下又鋪設了各式各樣的地基、橋基、地鐵、各類其他管線等復雜的地下建筑與基礎設施。因此，天然氣管道的鋪設環境具有極強的復雜性，在開展天然氣管道設計工作時，不僅要考慮到各式各樣的復雜的自然地貌地域地形，還要對管線修建路線的周邊建筑物與管線進行細致的考察。一旦忽略或沒有重視某些關鍵的地下要素，就會導致天然氣的管道設計出現紕漏，進而導致后續的建設與應用中遇到重大困難，甚至發生事故。

（三）特殊天氣對天然氣管道設計的影響

天氣情況，必然不是一成不變的。當溫度發生急劇下降或急劇上升時，天然氣管道就會產生劇烈的膨脹或收縮，嚴重的則會導致管道的破裂與損壞；此外，位于室內、室外、地下等不同位置的天然氣管道，其受到氣候影響的程度也各不相同，管道各位置的溫度不均也會導致天然氣管道受損的可能性加大，進而導致損壞和泄漏。雷雨天氣、颶風天氣更是直接會對管道造成物理損壞。因此，需要在天然氣輸氣管道設計之初就要對其部署一定的保暖、防雷擊、抗颶風措施。

（四）天然氣性質與輸送工作對天然氣管道造成的破壞

天然氣管道主要埋設于地下、內嵌于建筑物，因此管道本身的耐受程度要能夠保證其連續穩定的使用年限，例如，鋼管不少于30年，PE管不小于50年。但是，由于天然氣中含有微量的硫化氫，其難免會對管道內壁產生一定的腐蝕，且由于天然氣氣體中難免含有微量灰塵，高氣壓輸送的天然氣裹挾著灰塵，灰塵的沖擊力雖小、但頻率較高的微觀劃傷，日積月累這些腐蝕與劃傷就會對管道內壁造成明顯的傷害。這是為天然氣管道的設計中的管線材料安排提出了更高水平的要求。

（五）天然氣管線沿途具有多變性

城市并非是一成不變，隨著經濟的發展與城市化水平的提升，大量的城市建筑會面臨著拆遷、改造、新建，因此天然氣管線沿途的環境會不斷的變化，天然氣線路本身也會不斷的變化。當某地新建的建筑物超出了原先設計時的峰值，就會導致當地的天氣供應壓力不足；當某地拆遷的建筑物過多，就會造成管線壓力的浪費。因此，開展天然氣管道設計時還要充分考慮到城市經濟發展的趨勢，結合當地近遠期城市規劃，留足當地管線擴充的余地。

二、如何突破天然氣管道設計中的難點，提升設計水平

（一）開展科學深入的前期考察

應當在開展天然氣管道設計工作之前，對天然氣管道建設的環境進行深入的考察，重點摸清其建設的自然地理條件以及途經的城市建筑物。應與當地的城市建設與規劃部門、建筑主管部門、基礎設施建設責任單位、水電等其他地下管線責任單位做好充分的溝通，確保天然氣輸氣管道在線路設計能夠回避不穩定的地質地層、較為復雜擁擠的地下建筑環境、容易產生干擾的其他管線，保障之后的天然氣管道線路設計工作能夠科學合理的順利開展。

（二）科學安排管道鋪設路徑

在經過了細致深入的前期考察工作后，就要以此為基礎規劃設計天然氣管道的鋪設路徑。應當嚴格地以實際地下狀況為依據，以天然氣輸氣管道設計人員的專業技能與經驗為保障。充分考慮管道線路鋪設時所遇到的實際環境，在避免與其他地下設施沖突的前提下，盡量安排最短的輸送路徑，降低輸送過程中所耗費的動力。

（三）全面做好安全工作

在天然氣輸氣管道設計之初，就應當充分考慮到天然氣管道可能會遇到的安全問題與風險。天然氣輸氣管道的材料應當選取防腐蝕性質較好、耐受程度較高的合金材料，以保證其能夠長時間連續穩定的進行天然氣輸送。應對天然氣管道做好全程隔溫、保溫措施，防止因自然溫差過大造成的天然氣管道自身溫度的劇烈變動。應避免天然氣管道在室外空間裸露，防止其遭受雷擊、颶風、意外事故等自然因素和人為因素的破壞。在設計規劃天然氣管道的鋪設線路時，應當盡量避免易被開挖的路段、易被雷擊的角落，盡量降低人為施工、自然天氣等原因造成的天然氣管道損壞，在設計之初就盡量減少天然氣管道面臨的不穩定因素。

三、結束語

天然氣是目前較為廣泛應用的一種更為環保安全的主體能源，天然氣輸氣管道建設作為我國基礎設施建設中的重要一環，為推進我國城市化的建設，必須要努力提升其建設的質量。通過明確其中存在的眾多難點，有針對性的提升前期考察工作的全面性、鋪設路線規劃工作的科學性、完善管線的安全措施與防護系統，克服天然氣管道設計中存在的眾多難點與重點，促進天然氣管道設計工作的飛躍。