燃气管

定义

按《城镇燃气工程基本术语标准》的划分，在供气地区专门输送燃气的管道称为输气管道，负责把燃气分配给各类用户的管道称为配气管道^[1]。工程上所说的燃气管一般兼指这两类，涵盖从气源厂站出口到用户室内燃具前的整条输气路径^[2]。

燃气管所输送的燃气，指作为燃料使用并符合一定要求的气体燃料，包括天然气（含煤层气）、液化石油气和人工煤气等^[4]。按压力管道分类，敷设于城市市政道路、由燃气厂站通向用户引入管阀门的公用性质管道属于 GB1 类公用管道^[5]。

按用途可分为长距离输气管线、城镇燃气管道和工业企业燃气管道三部分；城镇燃气管道又细分为分配管道、用户引入管和室内燃气管道，工业企业燃气管道则包括工厂引入管、厂区管道、车间管道和炉前管道^[2]。

原理

燃气管的输送能力来自管道两端之间的压力差。气源经门站调压后进入管网，压力沿程克服摩擦阻力下降，水力计算用于确定经济合理的管径与阻力，实际通过能力与管径、管内壁粗糙度和压力降相关^[6]。不同压力级制的管网之间通过调压装置连接，形成分级供气体系^[7]。

我国城镇燃气管道按设计压力（表压）$P$ 分为 7 级：高压 A 级 $2.5<P\leq 4.0$ 兆帕，高压 B 级 $1.6<P\leq 2.5$ 兆帕，次高压 A 级 $0.8<P\leq 1.6$ 兆帕，次高压 B 级 $0.4<P\leq 0.8$ 兆帕，中压 A 级 $0.2<P\leq 0.4$ 兆帕，中压 B 级 $0.01<P\leq 0.2$ 兆帕，低压为 $P<0.01$ 兆帕^[1]。管道内压力越高，接头脱开或管体开裂的可能越大，对管材、安装质量、检验标准和运行管理的要求也随之提高^[2]。

金属管道的失效主要来自腐蚀，因此埋地钢质管道普遍采用防腐层与阴极保护联合防护，外防腐层常用三层聚乙烯加强级结构^[8]。聚乙烯管材本身耐腐蚀，不需另设防腐层，但埋设时需设置示踪线以便定位^[9]。

管道安装完成后须依次进行吹扫、强度试验和严密性试验，以排除管内杂质并验证承压与密封性能^[10]。

发展历程

塑料管在燃气输配中的应用与高分子材料的发展同步。1933 年英国帝国化学工业公司（ICI）的研究人员首次制得可重复合成的聚乙烯，第二次世界大战期间铜与钢材短缺，推动各国研究以塑料管替代金属管输送燃气^[11]。美国于 1959 年在堪萨斯州卡尼铺设了第一条聚乙烯燃气分配管道，到 20 世纪 60 年代中期，燃气企业开始由钢和铸铁管转向聚乙烯管^[11]。英国则在 1969 年完成首个燃气聚乙烯管道安装工程^[11]。

20 世纪 70 年代以后，聚乙烯管道在欧洲和北美的燃气领域迅速推广，逐步配套形成原料、管件、连接机具与维修手段的完整体系；英国、丹麦等国的聚乙烯燃气管道普及率超过 90%。连接工艺方面，电熔连接自 20 世纪 50 年代起在欧洲使用，约 1975 年在英国被提出推广，此后成为聚乙烯管道的主要连接方式之一^[11]。

中国在 21 世纪初建成投产一批干线管道。西气东输一线 2000 年开工建设，2004 年 10 月全线建成投产；二线于 2008 年开工，2011 年境内干线全线投产送气^[12]。至 2024 年，西气东输管道系统总长度已超过 2 万公里^[13]。

标准体系也随工程实践更新。城镇燃气输配工程施工及验收规范 CJJ 33-2005 于 2005 年发布、2005 年 5 月实施，2023 年 9 月废止，由《城镇燃气输配工程施工及验收标准》GB/T 51455-2023 代替，后者于 2023 年 5 月 23 日发布、2023 年 9 月 1 日实施^[14]。

应用

城镇燃气输配是燃气管最主要的应用场景。城市中的燃气管道一般采用埋地敷设，穿越铁路、公路时加设套管或管沟；厂区和跨越障碍物处则采用架空敷设^[2]。高层建筑使用燃气作燃料时，规定应采用管道供气^[7]。

管材按压力级制分工选用。高压和次高压燃气管道应采用钢管，宜选用 GB/T 9711 中 PSL2 级管材；中低压管道可选用聚乙烯管、机械接口球墨铸铁管、钢管或钢骨架聚乙烯塑料复合管^[3]。地方标准进一步细化：内陆城市管径小于 300 毫米时宜用聚乙烯管，管径不小于 300 毫米时宜用钢管，沿海城市宜用聚乙烯管，山区城市和城镇小区宜用钢管，架空敷设时严禁采用聚乙烯管^[9]。

长距离输送依靠大口径高压干线。西气东输系统承担全国主干管网 50% 以上的天然气输送任务，截至 2024 年累计向全国供气超 9600 亿立方米，惠及 400 多个城市、近 5 亿人口^[13]。工业企业内部的燃气管道属于工艺管道，具有输送压力大、温度高的特点，需按工艺要求单独设计^[15]。

运营环节由法规约束。《城镇燃气管理条例》自 2011 年 3 月 1 日起施行，规定管道燃气经营者对供气范围内的市政燃气设施承担运行、维护、抢修和更新改造责任，并在燃气设施保护范围内禁止占压管线、爆破取土、倾倒腐蚀性物质等活动^[4]。

局限

材料性能决定了适用范围。聚乙烯管承压能力有限，不能满足 1.6 兆帕次高压等级的设计要求，且受紫外线照射易老化，架空敷设时严禁使用；同时其刚度较低，易被挖掘等外力破坏，因此一般限于管径不大于 DN300 的中低压埋地管道^[16]。山区管沟难以完全清除碎石，也可能划伤聚乙烯管，故此类地区宜改用钢管^[9]。

钢管虽然在高压场合不可替代，却面临腐蚀问题。次高压燃气管道多在人口密集的城区埋设，管内积聚大量弹性压缩能，一旦破裂，裂纹扩展速度快且不易止裂，断裂长度长，因此必须选用抗脆性破坏和焊接性能良好的钢管^[3]。埋地钢质管道还需依靠防腐层加阴极保护的联合措施控制腐蚀^[8]。

管网布局与安全距离同样构成限制。高压燃气管道不宜进入城市四级地区；高压 A 级地下管道与建筑物外墙的水平净距一般不小于 30 米，在壁厚不小于 9.5 毫米或采取有效保护措施时可减至 15 米。随桥梁跨越河流的燃气管道，设计压力不应大于 0.4 兆帕^[9]。

设计使用年限方面，燃气管道设计使用年限不应小于 30 年，钢质管道在腐蚀控制良好时可超过 30 年，聚乙烯管和铸铁管寿命一般可达 40 至 50 年^[7]。

参见

• 聚乙烯管 —— 燃气管中用量最大的塑料管材，主要用于中低压埋地管道

• 西气东输 —— 中国规模最大的天然气长距离输送管道系统

• 城镇燃气设计规范 —— 规定燃气管压力分级、管材选用与安全间距的国家标准

• 阴极保护 —— 与防腐层配合抑制埋地钢质燃气管道腐蚀的电化学方法

• 调压站 —— 连接不同压力级制燃气管道的设施