高层建筑燃气管道安装工艺及选材

摘要：燃气管道高层立管材料的选用上存在多样化，如无缝管、镀锌管、不锈钢管等，大多采用焊接和丝接连接。由于高层立管在安装后维护维修难度大，造成维护维修费用较高，室外立管轻微泄漏不易发觉。而在高层立管材料选择上的繁杂，也造成了外观差异较大、后期管理困难、用户反响较大等诸多问题。本文主要针对高层建筑管道安装工艺及选材做了详细分析。

关键字：高层立管；工艺；材料

近年来，随着城市建设的不断发展和建筑业的兴盛，在各大城市中，大量的高层建筑乃至超高层建筑已经普遍。其中以高层普通住宅和商住用房尤为突出。这类建筑要求燃气的供应必须与之配套。鉴于高层建筑的特殊性，在进行其燃气管的设计时，就必须结合实际情况解决高层立管工艺和选材的问题，研究此类问题通过选用优质的管材配合使用先进的工艺以达到延长管道使用寿命，减少后期维护维修的次数和费用，避免燃气泄漏的发生，以及提高效益的目的。

1高层建筑燃气工艺

1.1燃气立管材质

高层建筑中的燃气立管的材质，一般可采用20#钢，L245及ERW钢管。目前在城镇燃气设计中，高层建筑燃气立管采用20#钢较多。

1.2消除附加压头

（1）附加压头

在高层建筑燃气管道设计中，由于立管较高，且燃气比空气轻，因此，产生的附加压头也较大，低负荷用气情况下，燃气立管的压损很小，附加压头很大，若调压装置出口压力一定，不进行消除附加压头，那么随着楼层的高度不断升高，灶前的压力会越来越大，这样就会严重影响居民生活用气，也会造成由于压力过高产生的严重后果。

（2）消除附加压头的方法

为使高层建筑燃气安全、可靠运行，可用如下方法消除附加压头：立管上设置低-低压调压器；根据超高层的用气层数，划分层数作为不同区域，分别设立管供气；在入户内设置低-低调压器；将调压出口压力降低，立管进行变径处理；中压进户，每户安装低-低调压器。

1.3 解决建筑沉降的方法

（1）建筑沉降的分类

建筑物一般都存在着不同程度的地基变形。一般地基变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。

（2）解決不同位置建筑沉降的方法

1）单独建筑物的沉降

当建筑发生沉降时，对燃气立管丁字管部位和立管入户处的燃气管道都会产生一定的危害。对此，必须做出一定的处理方式。对于丁字管位置的处理，一般采用在丁字管处安装柔性接头，由于引入管至丁字管位置，实为2个自然补偿，对建筑沉降，已经起到了一定的防护作用，此时，还需在丁字管横管部位加柔性接头，作为补充防护措施。立管三通处的燃气管道，分为穿墙入户管和非穿墙入户管。对于穿墙入户管一般需设置套管，且需增大套管穿墙的孔洞；当为非穿墙入户管道时，此时对于建筑沉降的处理，有如下几种方式：①三通后支管位置可以加柔性接头；②采用多个弯头进户；③也可在距离三通较远位置的直管段设置管卡，管卡尽量不要设置在靠近入户三通的位置，给其留有一定的空间，进行自然补偿。

2）管道跨越沉降缝的处理

对于燃气管道通过天面（或裙楼屋面）的结构伸缩缝时，需进行补偿处理。通常穿越的沉降缝时，有两种情况：一是管道敷设经过沉降缝位置，为毗邻建筑，沉降缝为填充物填充；二是管道敷设经过沉降缝，沉降缝位置设两墙体分隔。

穿越填充沉降缝时，需做如下措施：①在沉降缝两侧采取柔性连接；②在管道或保温层外皮上、下部留有不小于150mm的净空；③在沉降缝处做成方形补偿器，水平安装。对于沉降缝两侧为墙体分隔时，方形补偿穿越墙体需加套管保护，穿墙空洞需比套管上下各空出一定的间隙。

1.4燃气立管的补偿

在高层燃气管道设计中，由于立管长度过大，由温差产生的变形量也相对较大，为使管道在冷、热状态下安全、平稳的运行，减少管道热胀冷缩时所产生的热应力，需对管道的伸缩量进行补偿，通常分为自然补偿和补偿器补偿。目前常用的补偿器有：方形补偿器、波纹补偿器、套筒式补偿器。

2 高层建筑燃气管道材料选择

2.1不锈钢管

不锈钢管作为一种优良的新型金属管，不但耐腐蚀性好，还具有使用寿命长的优点，其使用年限在建筑物寿命以上，且具有安装便捷、不需要进行二次防腐处理、后期维护维修费用低、美观大方颇受用户青睐等特性。

（1）不锈钢无缝管

不锈钢无缝管在高层燃气安装中和普通无缝管的工艺相同，它还具有不需要二次防腐和补伤补口的优点。不锈钢无缝管在焊接时应采用308材质焊丝氩弧焊打底，然后用304材质的焊条盖面，因其具有传热快，易变形的特点，在焊接过程中一定要控制好温度，防止过热变形。不锈钢无缝管在固定时宜使用相同材质的角钢架和膨胀螺丝固定，相同的材质可以有效的避免两种材质产生的电位差，避免电腐蚀，这样可以保证以后不会因为这些材料的腐蚀对管道造成破坏和增加后期维护维修次数和成本。

（2）薄壁不锈钢管

薄壁不锈钢管在高层燃气安装中宜采用内立管的方式，连接方式宜采用卡压方式，不建议用排管。薄壁不锈钢管和不锈钢波纹管由于壁厚较薄容易变形必须有防外部损坏的保护措施。《城镇燃气设计规范GB50028-2006》中规定在避雷保护范围以外的屋面上的燃气管道和高层建筑沿外墙架设的燃气管道，采用焊接钢管或无缝钢管时其管道壁厚均不得小于4mm，所以薄壁不锈钢管防雷击效果不好。

通过对比分析我们可以得出两条结论，第一，碳钢在湿热地区大气中的腐蚀程度至少是不锈钢的千倍以上，特别是经受二氧化硫、氯化物等天然气中含有的有害物质等的侵蚀下应该差距更大。第二，不锈钢由于各牌号所含碳的比例不同，直接导致在大气中的腐蚀程度不同，含碳量与腐蚀程度呈高度正相关，因此在选用不锈钢管作为天然气的输送管道时一定要选用低含碳量的产品。另外不锈钢无缝管和薄壁不锈钢管在使用中各有各的优势，无缝管具有较易找到挂表位置、前期不需介入、成本较高、后期维护维修成本较低的特点，薄壁管具有有时挂表较困难、前期需与开发商协调、成本更低、后期维护更便利的特点。

2.2 抗UV三层防腐无缝钢管

抗UV（紫外线）三层防腐技术是在原来的熔结型环氧粉末外涂层技术基础上增强管道的抗UV性能。 大于10层小于18层住宅：立管为一管一的（每层一户），全部用Ф38抗UV三层防腐无缝钢管；立管为一管二的（每层两户），1-15层用Ф57抗UV三层防腐无缝钢管，16-18层用Ф38抗UV三层防腐无缝钢管。大于18层住宅：使用Ф57抗UV三层防腐无缝钢管，无需变径。

2.3镀锌钢管

（1）热镀锌管

热镀锌管是使熔融金属与铁基体反应而产生合金层，从而使基体和镀层二者相结合。热镀锌是先将钢管进行酸洗，为了去除钢管表面的氧化铁，酸洗后，通过氯化铵或氯化锌水溶液或氯化铵和氯化锌混合水溶液槽中进行清洗，然后送入热浸镀槽中。热镀锌具有镀层均匀，附着力强，使用寿命长等优点。钢管基体与熔融的镀液发生复杂的物理、化学反应，形成耐腐蚀的结构紧密的锌一铁合金层。合金层与纯锌层、钢管基体融为一体，故其耐腐蚀能力强。缺点是钢管易腐蚀，特别是在端头套丝壁厚减薄和保护层破坏后使用寿命更短；螺纹连接可靠性差；维修防腐成本高等。

（2）預涂环氧防腐底漆热浸镀锌钢管

预涂环氧防腐底漆热浸镀锌钢管是在热镀锌管的基础上加喷环氧树脂涂层，加强原管道的抗酸蚀和抗锈蚀能力。同时配合使用宽边玛管件和抗酸结合剂，使管道的整体质量和防腐能力极大提高，与热镀锌钢管相比，其耐腐蚀能力更强使用寿命更长。优点有以下几点：涂环氧防腐底漆热镀锌钢管避免了现场防腐不到位、防腐质量不够、面漆容易脱落和面漆不均匀等问题，只需处理好补口处的防腐问题；使用无花套丝机避免了管道施工过程中易被夹坏、夹花的问题；宽边管件避免了生料带外露并且通过密封胶的封合，延缓了生料带的老化，即美观又有效；成熟产品、性价比高。

热镀锌钢管虽然有较强的耐用性和防锈蚀能力，但其抗酸蚀能力较弱，对螺纹连接处的保护不足，容易产生锈蚀薄弱点。而预涂环氧底漆热镀锌钢管除了具有普通热镀锌钢管的优秀性能外，还将其缺点进行了改进和完善，因而预涂环氧底漆热镀锌钢管具有更强的防腐蚀和防酸蚀能力，能更有效的减少锈蚀及漏气、使用寿命更长，同时减少维修作业使用更加安全。

结束语

通过对比我们可以看出，三种材料都具有优秀的防腐性能。不锈钢无缝管初次安装成本最高，薄壁不锈钢管成本较低，但必须在厨房或阳台施工。抗UV三层防腐无缝钢管防腐效果优秀但应用时间较短，实际效果还有待检验。预涂环氧底漆热镀锌钢管产品技术成熟、性价比高且安装美观，所以高层建筑管道推荐使用预涂环氧底漆热镀锌钢管。

参考文献

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[2]李华琴，李永威，邹涛.燃气管道设计中管道转角有关问题的探讨[J].煤气与热力. 2009（12）

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作者简介：袁启力（1979-）男，汉族，工程师，现主要从事天然气和LNG工程建设工作。