天然气管线的壁厚选择.doc

天然气管线的壁厚选择1. 石油天然气站场及集输管线1）管线选择有关规范高压化肥设备用无缝钢管GB6479-2000高压锅炉用无缝钢管GB5310-输送流体用无缝钢管GB/T8163-1999流体输送用不锈钢无缝钢管GB/T1497620022）管线壁厚计算直管段钢管壁厚根据油气集输设计规范(GB50350-2005) 第8.1.4条的规定计算：式中:-钢管计算壁厚，mm；p-设计压力，MPa；D-管道外径，mm；S-钢管最低屈服强度，MPa；F-设计系数-焊缝系数（取1）；C-腐蚀裕量附加值，mm根据油气集输设计规范第8.2.8条：油气集输管道处于野外地区时，设计系数F取0.72；处于居住区、站场内部或传跨越铁路、公路、小河渠时，设计系数取0.60。小河渠指多年平均水位水面宽度小于20m的河渠。油气集输管道的腐蚀裕量C，对于轻微腐蚀环境不应大于1mm，对于较严重腐蚀环境应根据实际情况确定。根据油气集输设计规范第8.3.7条：天然气集输管道设计系数根据现行国家标准输气管道工程设计规范GB50251中的有关规定取值，当管道输送含有H2S等酸性天然气时，F取值不得低于二级；腐蚀裕量附加值C，当管道输送含有水和H2S、CO2等酸性介质时，根据腐蚀程度及采取防腐措施，其余情况下不计腐蚀裕量附加值。（根据天然气脱水设计规范7.0.2条对酸性天然气或CO2分压大于0.021MPa的湿天然气，且会引起电化学腐蚀时，设备必须采取防腐措施。硫化氢分压的计算方法应符合天然气地面设施抗硫化物应力开裂金属材料要求SY/T0599的有关规定。）3）弯头弯管壁厚计算根据油气集输设计规范GB 50350-2005中第8.6.11条的规定，弯头、弯管壁厚计算公式如下：b =mm =（4R-D）/（4R-2D）式中： b-弯头或弯管计算壁厚，mm；-弯头或弯管所连接的同材质直管的计算壁厚，mm；m-弯头或弯管壁厚增大系数；R-弯头或弯管的曲率半径（mm），为弯头或弯管外直径的倍数；D-弯头或弯管外径，mm。2. 天然气长输管道及其站场1）管线选择有关规范天然气长输管道的线路用管一般执行石油天然气工业输送钢管交货技术条件第二部分：B级钢管GB/T9711.2。2）管线壁厚计算公式根据输气管道工程设计规范GB50251-2003第5.1.2条的壁厚计算公式进行管道壁厚计算（计算所得的管壁厚度应向上圆整至钢管的壁厚n）：式中:-钢管计算壁厚(cm)；P-设计压力(MPa)；D-钢管外径(cm)；S-钢管的最小屈服强度(MPa)；F-强度设计系数按规范中表4.2.3和4.2.4选取；-焊缝系数；t-温度折减系数.当温度小于120时,t值取1.0。输气管道的强度设计系数：表2-1 强度设计系数地区等级强度设计系数F一级地区0.72二级地区0.6三级地区0.5四级地区0.4表2-2 穿越铁路、公路及输气站内管道的强度设计系数管道及管段地区等级一二三四强度设计系数F有套管穿越三、四级公路的管道0.720.60.50.4无套管穿越三、四级公路的管道0.60.50.50.4有套管穿越一、二级公路、高速公路、铁路的管道0.60.60.50.4输气站内管道及其上、下游各200m管道，截断阀室管道及其上、下游各50m管道（其距离从输气站和阀室边界线起算）0.50.50.50.4人群聚集场所的管道0.50.50.50.4输气管道的最小壁厚应符合下表：表1-3 最小管壁厚度mm钢管公称直径最小壁厚钢管公称直径最小壁厚100、1502.5600、650、7006.52003.5750、800、850、9006.52504.0950、10008.03004.51050、1100、1150、12009.0350、400、4505.01300、140011.5500、5506.01500、160013.03）弯头弯管的壁厚计算冷弯弯管曲率半径一般取40D，采用与线路相同的防腐管制作。热煨弯头曲率半径一般为Rh=6D。根据输气管道工程设计规范GB 50251-2003中第5.3.3条的规定，弯头弯管壁厚计算公式如下：b =mm =（4R-D）/（4R-2D）式中： b-弯头或弯管计算壁厚，mm；-弯头或弯管所连接的同材质直管的计算壁厚，mm；m-弯头或弯管壁厚增大系数；R-弯头或弯管的曲率半径（mm），为弯头或弯管外直径的倍数；D-弯头或弯管外径，mm。4）管道校核（1）强度校核在埋地直管段中可产生因泊松效应应力，温度应力以及由内压产生的轴向力引起的轴向应力，必须进行当量应力校核，受约束的埋地直管段轴向应力计算和当量应力校核。按输气管道工程设计规范GB50251-2003中附录B的公式计算。由内压和温度引起的轴向应力按下式计算：L=h+E（t1-t2） 式中：L管道的轴向应力，拉应力为正，压应力为负（MPa）; 泊桑比，取0.3；h由内压产生的管道环向应力（MPa）；P 管道设计内压力（MPa）；d 管子内径（cm）；n管子公称壁厚(cm)；E 钢材弹性模量（MPa），对碳钢2.06105; 钢材的线膨胀系数（-1），对碳钢110-5；t1 管道下沟回填时温度(),取30；t2管道的工作温度()，取15。受约束热胀直管段，按最大剪应力强度理论计算当量应力，并应符合下列表达式的要求：e=h-L0.9s 式中:e当量应力（MPa）；s管子的最低屈服强度（MPa）；对一种规格的钢管，只需要对最小的壁厚进行稳定性校核即可。（2）径向稳定性校核管子需要有一定的刚度，否则在施工中会造成管子变形，由于管子的刚性与材料强度无关，而与材料的弹性模量、直径与壁厚比有关，因各种等级钢号的弹性模量相同，故只考虑直径与壁厚比即可。一般情况下只对外径与壁厚比大于140的管道和埋设超过2.5m深或外荷载较大的管道才应进行稳定性校核。根据规范5.1.4条，当管道埋设较深或外荷载较大时，管道的径向稳定性应按无内压状态校核：X0.03D WW1+W2 I=n3/12X钢管水平方向最大变形量（m）；Dm钢管平均直径（m）；W 作用在单位管长上的总竖向荷载（N/m）；W1 单位管长上的竖向永久荷载（N/m）；W2 地面可变荷载传递到管道上的荷载（N/m）；Z钢管变形滞后系数，宜取1.5。K 基床系数。根据附录D，取0.103；E 管材弹性模量（N/m2）；I 单位管长截面惯性矩（m4/m）； n钢管公称壁厚（m）；ES土壤变形模量（N/m2），根据附录D，取2.8。3. 城镇燃气站场及输配气管线1）管道设计压力分级表3-1 城镇燃气管道设计压力（表压）分级名 称压力（MPa）高压燃气管道A2.5P4.0B1.6P2.5次高压燃气管道A0.8P1.6B0.4P0.8中压燃气管道A0.2P0.4B0.01P0.2低压燃气管道P0.012）管线选择的有关规范聚乙烯燃气管道应符合燃气用埋地聚乙烯管材GB15558.1和燃气用埋地聚乙烯管件GB15558.2；机械接口球墨铸铁管道应符合水及燃气管道用球墨铸铁管、管件和附件GB/T 13295；钢骨架聚乙烯塑料复合管道应符合燃气用钢骨架聚乙烯塑料复合管CJ/T 125和燃气用钢骨架聚乙烯塑料复合管件CJ/T 126；钢管采用焊接钢管、镀锌钢管或无缝钢管，应分别符合低压流体输送用焊接钢管GB/T3091、输送流体用无缝钢管GB/T8163；高压、次高压燃气管道应采用钢管，其管材管件应符合石油天然气工业输送钢管交货技术条件第一部分：A级钢管GB/T9711.1（L175级钢管除外）、石油天然气工业输送钢管交货技术条件第二部分：B级钢管GB/T9711.2、输送流体用无缝钢管GB/T8163，或不低于以上三种标准相应要求的其它钢管。三、四级地区高压燃气管道管材不应低于L245。地下次高压B燃气管道也可采用Q235B焊接钢管。3）管线的壁厚计算次高压钢制燃气管道直管段计算壁厚应按规范根据城镇燃气设计规范GB50028-2006第6.4.6条的壁厚计算公式进行管道壁厚计算：式中:-钢管计算壁厚(cm)；P-设计压力(MPa)；D-钢管外径(cm)；S-钢管的最小屈服强度(MPa)；F-强度设计系数按规范中表6.4.8和6.4.9选取；-焊缝系数。燃气管道的强度设计系数：表3-2 强度设计系数地区等级强度设计系数F一级地区0.72二级地区0.6三级地区0.4四级地区0.3表3-3 穿越铁路、公路人员聚集场所的管道以及门站、储配站、调压站内管道的强度设计系数管道及管段地区等级一二三四强度设计系数F有套管穿越、级公路的管道0.720.60.40.3无套管穿越、级公路的管道0.60.5有套管穿越、级公路、高速公路、铁路的管道0.60.6门站、储配站、调压站内管道及其上、下游各200m管道，截断阀室管道及其上、下游各50m管道（其距离从站和阀室边界线起算）0.50.5人员聚集场所的管道0.40.4表3-4 次高压钢质燃气管道最小公称壁厚钢管公称直径DN（mm）公称壁厚（mm）DN1001504.0DN2003004.8DN3504505.2DN5005506.4DN6007007.1DN7509007.9DN95010008.7DN10509.53）管线的强度、稳定性等校核按输气管道工程设计规范GB50251的相应规定进行。4. 输油管道1）管道壁厚计算 式中:-钢管计算壁厚(mm)；P-设计内压力(MPa)；D-钢管外直径(mm)； -钢管许用应力(MPa)；K设计系数，输送C5及C5以上的液体管道除穿跨越管段按原油和天然气