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全国压力管道设计审批人员培训教材 中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司 2008年10月 输油和输气管道宣贯提纲 3 1管道线路设计3 2管道敷设3 3管材和管道附件的选用3 4管道穿越工程3 5站场管道3 6油 气管道施工 管道线路设计 3 1 1输油输气管道设计常用标准 规范 1 GB50251 2003 输气管道工程设计规范 2 GB50253 200 输油管道工程设计规范 3 GB50183 2004 石油 天然气设计防火规范 4 GB9711 1 2 3 1999 石油 天然气输送钢管交货技术条件 5 GB50423 2007 石油输送管道穿越工程设计规范 6 SY T0015 2 98 原油和天然气输送钢管穿跨越工程设计规范跨越工程 7 SY T0450 2004 输油 气 埋地钢质管道抗震设计规范 8 GB T21447 2008 钢质管道外腐蚀控制规范 3 1 2输油 输气管道线路工程选线原则是什么 1 必须通过任务要求确定线路起 终点及气体接收 分输点 2 线路走向应根据沿线地形条件 地质条件 环境条件通过勘察在确保安全前提下 经技术经济对比后确定采用绕避或处理方案 3 线路应避开军事 危险品仓库 车站 码头 居民密集区和自然保护区等 4 线路走向应考虑沿线的水 电 讯 公路情况及居住区 城市规划要求 选择方便施工和运行方案 5 符合相关规范要求 3 1 3输气管道设计的安全原则是什么 输气管道的安全是通过严格控制管道及其构件的强度和严密性 并贯穿到设计 设备材料选用 施工 生产 维护到更新改造的全工程 用控制管道的强度来保证管线系统的安全 从而对周围构筑物提供安全保证 地区等级的划法是根据通过地区按沿线居民户数和建筑物的密集程度划分四个等级 其划分方法是沿管道中心线两侧各200m范围内 任意划分长度为2km并能包括最大聚居住户数的若干地段 在划定的管段区域内计算供人居住独立建筑物 户 数目 3 1 4输气管道线路设计的地区等级如何划分 定为该地区域居民密度指数 以此确定地区等级及对应的强度设计系数 F 见表3 1 4 3 1 5埋地输油管道同建 构筑物的最小间距是多少 输油管道除按 输油管道工程设计规范 进行强度设计和选择管材外 还应与周围建构筑物保持一定距离 符合下列规定 1 与城镇居民点或人群密集的村庄 学校的距离 不宜小于15m 2 与飞机场 海 河 港码头 大中型水库和水工建 构筑物 工厂的距离不宜小于20m 3 与高速公路 一 二级公路平行敷设时 其距离不宜小于10m 4 与铁路平行敷设时 管道应敷设在距离铁路用地范围边线3m以外 5 同军工厂 军事设施 易燃易爆仓库 国家重点文物保护单位的最小距离应同有关部门协商解决 3 1 6管道外壁防腐绝缘层设计有什么要求 油气管道外壁防腐蚀技术主要是外壁防腐绝缘层加阴极保护联合防腐措施 管道外壁防腐绝缘层基本性能要求如下 1 高的绝缘性 2 足够的机械强度 粘结性 针入度 抗冲击性 耐磨性等 3 良好的稳定性 耐大气老化 化学稳定性吸水率 耐高 低温性能好等 4 具有一定的耐阴极剥离强度的能力 5 抗微生物腐蚀性能好 6 防腐层破损后易于修补 3 1 7管道阴极保护设计原理是什么 阴极保护方法有哪几种 1 阴极保护原理给金属通以阴极电流 使金属表面阴极极化 抑制表面上阳极区金属的电子释放 从根本上防止了金属的腐蚀 2 阴极保护方法有以下两种 1 强制电流阴极保护利用外部直流电源 取得阴极极化电流 以防止金属遭受腐蚀的方法称强制电流阴极保护或外加电流阴极保护 2 牺牲阳极保护牺牲阳极保护实质上是应用了不同金属间电极电位差的电化学原理来实现阴极保护 当钢铁管道与电位更负的金属电气连接 并且两者处于同一电解质溶液中 如土壤 海水 则电位更负的金属作为阳极在腐蚀过程中向管道提供阴极保护电流 实现管道的阴极保护 常用的牺牲阳极有镁和镁合金 锌及锌合金以及铝合金三大类 3 1 8输气管道线路截断阀的设置有什么要求 输气管道应设置线路截断阀 线路截断阀位置应选择在交通方便 地形开阔 地势较高的地方 截断阀最大间距应符合下列规定 1 以一级地区为主的管段不宜大于32km 2 以二级地区为主的管段不宜大于24km 3 以三级地区为主的管段不宜大于16km 4 以四级地区不为主的管段宜大于8km 截断阀可采用自动或手动阀门 并能通过清管器或检测仪器 3 1 9输气管道标志设置有什么要求 1 输气管道沿线应设置里程桩 转角桩 交叉和警示牌等永久性标志 2 里程桩应沿气流前进方向左侧从管道起点至终点 每公里连续设置 阴极保护测试桩可同里程桩结合设置 3 埋地管道与公路 铁路 河流和地下构筑物的交叉两侧应设置标志桩 牌 4 对易于遭到车辆碰撞和人畜破坏的管段 应设置警示牌 并应采取保护措施 管道敷设 3 2 1输气管道敷设的一般要求是什么 1 输气管道应采用埋地方式敷设 特殊地段也可采用土堤 地面等形式敷设 2 埋地管道覆土层最小厚度应符合表3 2 1的规定 3 2 2输油管道敷设的一般要求是什么 1 输油管道应采用地下埋设方式 局部地段可采用土堤埋设或地上敷设 2 埋地输油管道的埋设深度一般情况下管顶的覆土层厚度不应小于0 8m 岩石地区的管道埋设深度 应根据输送油品的性质和管道埋设稳定性要求 分析其可能出现的问题 经计算或测试比较后确定 3 2 3埋地管道管沟开挖有什么要求 1 管沟沟底宽度应根据管道外径 开挖方式 组装焊接工艺及工程地质等因素确定 深度在5m以内时 沟底宽度应按下式确定 B D K式中 B 沟底宽度 m D 管子外径 m K 沟底加宽裕量 m 见下表 2 当管沟深度大于5m时 应根据土壤类别及物理力学性质确定沟底宽度 3 2 4岩石 砾石区的管道敷设有什么要求 沟底应比土壤区管沟挖深0 2m 并用细土或砂将挖深部分垫平后方可下管 3 2 5沼泽 水网 含水田 地区的管道敷设应采取什么措施 当沟埋管道覆土层厚度不足以克服管子浮力时 应采用稳管措施 3 2 6输油管道锚固墩如何设置 1 当输油管道的设计温度同安装温度之差较大时 宜在管道出土端 弯头 管径改变处以及管道同清管器收发装置连接处根据计算设置锚固设施 2 当管道翻越高差较大的长陡坡时 应根据计算 在稳定的位置设置固定墩 3 2 7埋地输油 输气管道与其它管道 通信电缆交叉敷设的一般要求是什么 1 外加电流阴极保护管道与其他地下管道交叉时 二者间的净垂直距离不应小于0 3m 当小于0 3m时 两者之间必须设有坚固的绝缘隔离物 确保交叉两管不接触 同时两管道在交叉点两侧各延伸10m以上的管段上应做特加强及防腐层 2 外加电流阴极保护管道与电缆交叉时 相互间的净垂直距离不应小于0 5m 同时在交叉点两侧各延伸10m以上的管段和电缆上应做特加强及防腐层 3 2 8输油 输气管道选用的弯头 弯管有什么要求 1 弯头的曲率半径应大于或等于外直径的4倍 并应满足清管器或检测仪器能顺通过的要求 2 现场冷弯弯管的最小曲率半径应符合表3 2 8的规定 3 弯管和弯头的任何部位不得有裂纹和其他机械损伤 其两端的椭圆度应小于或等于2 0 其他部位的椭圆度不应大于2 5 4 弯头和弯管不得使用皱褶弯和虾米弯 管子对接偏差不得大于3 5 弯管上的环向焊缝应进行X射线检查 3 2 9输油 输气管道采用弹性敷设有什么要求 1 弹性敷设管道与相邻的反向弹性弯曲管道之间及弹性弯曲管段和人工弯管之间 应采用直管段连接 直管段长度不应小于管子外径值 且不应小于500mm 2 弹性敷设管道的曲率半径应满足管子强度要求 且不得小于钢管外直径的1000倍 垂直面上弹性敷设管道的曲率半径尚应大于管子在自重作用下产生的挠度曲线的曲率半径 其曲率半径应按下式计算 管材和管道附件的选用 3 3 1输气管道钢管 管道附件的选用有什么要求 1 输气管道所用钢管 管道附件应根据使用压力 温度 介质特性 使用地区等因素 经技术经济比较后确定 采用的钢管和钢材 应具有良好的韧性和可焊性 2 输气管道选用国产钢管 应符合现行国家标准 石油天然气工业输送钢管交货技术条件 GB T9711 高压锅炉用无缝钢管 GB T5310 化肥设备用高压无缝钢管 GB6479的有关规定 3 输气管道所采用钢管和管道附件应对材料提出韧性要求 4 管道附件严禁使用铸铁件 5 管件的制作应符合国家现行标准 钢板制对焊管件 GB T13401 钢制对焊无缝管件 GB12459 钢制对焊管件 SY T0510的规定 6 清管器收发筒 汇管 组合件的制作参照执行现行国家标准 钢制压力容器 GB150的规定 7 当管道附件与管道采用焊接连接时 两者材质应相同或相近 8 承受较大疲劳载荷的弯管 不得采用螺旋焊接钢管制作 9 进行现场强度试验时 不应发生泄漏 破坏 塑性变形 10 管道附件与没有轴向约束的直管连接时 应进行承受热膨胀的强度校核 3 3 2输油管道钢管 管道附件的选用有什么要求 1 输油管道所采用的钢管 管道附件的材质选择 应根据设计压力 温度和所输液体的物理化学性质等因素 经技术经济比较后确定 采用的钢管和钢材应具有良好的韧性和可焊性 2 输油管道所选用的钢管 应符合现行国家标准 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 GB9711 1或 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 GB9711 2的规定 站内管道采用油气输送钢管有困难时 也可采用现行国家标准 输送流体用无缝钢管 GB T8163 3 管道附件和钢管材料应采用镇静钢 4 当施工环境温度低于 200C时 应对钢管和管道附件材料提出韧性要求 5 钢制锻造法兰及其他锻件 应符合现行国家标准 压力容器用碳素钢和低合金钢锻件 JB4726的规定 对于形状复杂的特殊管道附件 可采用铸钢制作 6 管道附件应按设计压力 最高设计温度和最低环境温度选择和设计 7 输油站内管道与管道之间和管道与设备之间 当操作压力不同时 应按最高的操作压力选择和设计管道附件 8 管道附件的非金属镶装件 填料 密封件 应选择耐油 耐温的材料 9 管道附件不宜采用螺旋焊缝钢管制作 10 管道附件不得采用铸铁件 3 3 3钢管表面的有害缺陷如何处理 1 钢管在运输 安装或修理中造成壁厚减薄时 管壁上任一点的厚度不应小于计算确定钢管壁厚的90 2 凿痕 槽痕应打磨光滑 对被电弧烧痕所造成的 冶金学上的刻痕 应打磨掉 打磨后的管壁厚度小于计算壁厚的90 时应将管子受损部分整段切除 严紧嵌补 3 在纵向或环向焊缝处影响钢管曲率的凹痕深度 当钢管公称直径小于或等于300mm时 不应大于6mm 当钢管公称直径大于300mm时 不应大于钢管公称直径的2 当凹痕深度不符合要求时 应将管子受损部分整段切除 严禁嵌补或将凹痕敲臌 3 3 4油 气管道直管段壁厚计算 1 输气管道壁厚取决于内压及管道所经地区人口密度 管壁厚度按下式计算 3 3 5输油管道直管段的许用应力如何计算 3 3 6弯头和弯管的管壁厚如何计算 3 3 7输油 气管道用三通设计有什么要求 直接在主管上开孔与支管连接或自制三通 其开孔消弱部分可按等面积补强 当支管的公称直径小于或等于50mm时 可不补强 当支管外径大于或等于1 2主管内径时 宜采用标准三通件或焊接三通件 管道穿越工程 3 4 1输油 气管道通过人工或天然障碍物的敷设有什么要求 输油 气管道通过水域 冲沟 铁路 公路等设计 应遵守国家现行标准 油气输送管道穿越工程设计规范 GB50423 2007的规定 3 4 2穿越河流 冲沟工程的等级如何划分 3 4 3管段穿越河流的位置如何选择 1 穿越位置应符合线路总走向 2 大 中型穿越工程穿越点选择 注意地质 水文 环境等条件 宜选择下列位置 1 河道或冲沟顺直 水流平缓地段 2 断面基本对称 两岸有足够施工场地的地段 3 岩土构成比较单一 岸坡稳定的地段 3 穿越位置不宜选在地震活动断层上 穿越段位于地震基本烈度7度及7度以上地区时 应进行抗震设计 4 穿越位置不宜选在河道经常疏浚深 岸蚀严重或浸滩冲淤变化强烈地段 5 水库地区宜避开库区与尾水区 若在水库下游穿越 应选在水坝下游集中冲刷影响区之外 位于水库下游的穿越工程 必须取得水库泄洪时的局部冲刷与清水冲刷资料 3 4 4管段穿越河流的设计如何考虑 1 大型穿越工程应按百年一遇洪水设计 中型穿越工程应按五十年 小型穿越工程应按二十年 2 穿越管段应垂直于水流轴向 如要斜交时 交角不宜小于600 3 在通航河流上的穿越管段埋深 应防止被船锚或疏航机具损坏 穿越工程的各项措施不得影响航道通行 并应征得航道主管部门的同意 4 穿越管段与桥梁间距应满足下图规定 5 穿越河流或冲沟时 应注意两岸自然演变冲刷 若穿越工程改变了自然状态 尚应分辨一般冲刷 局部冲刷 3 4 5管道穿越河流管子的强度如何计算 水下穿越输送管先用内压计算壁厚 再用所承受的荷载和作用力进行强度校核 管子壁厚计算公式 3 4 6管道穿越河流 水下管段稳定如何计算 3 4 6 5 3 4 7穿越河流的管道敷设的一般要求是什么 1 穿越管段可采用挖沟埋设 定向钻 顶管 隧道敷设等方法 有条件的地段 也可采用裸露敷设 2 穿越管段在常水位浸淹部位不宜设置弯头和固定墩 大 中型穿越管段 弯头和固定墩宜设在常水位水边线50m以外 3 采用沟埋穿越管段 挖深应根据工程等级与冲刷情况按表3 4 7规定确定 4 对粘土 亚粘土 砂质河床 宜采用定向钻敷设 对岩石 流沙 卵砾石河床 不宜采用定向钻敷设 采用定向钻敷设 应根据钻机的性能选择入土角和出土角 埋深不宜小于6m 穿越管段敷设的最小曲率半径应大于1500DN 5 顶管宜在砾石 砂 砂土 粘土 泥灰岩等土层中采用 不宜用于流砂 淤泥 沼泽及岩石层中 顶管管内径不宜小于800mm 工作坑应有足够施工操作场地 并应注意排水 6 采用隧道穿越宜多管敷设 并应注意管段的稳定与变形补偿 隧道内应采取堵排水措施 7 穿越沼泽地区 应根据不同的沼泽类别采用支架法 换土法 砂桩加固法 填石法 预压法或筑堤法等敷设穿越管段 3 4 8管道穿越铁路 公路设计的一般要求是什么 1 管道穿越铁路 公路应避开石方区 高填方区 路堑 道路两侧为同坡向的陡坡地段 2 管道严禁在铁路站场 有值守道口 变电所 隧道和设备下面穿越 3 在穿越铁路 公路的管段上 严禁设置弯头和产生水平或竖向曲线 4 管道穿越铁路或II级以上高等级公路时 应设置保护套管 5 保护套管内径应比输送管外径大100 300mm 套管与输送管之间应设绝缘支撑 保持良好的绝缘性能 套管两端使用耐久的绝缘材料密封 套管段部伸出路基坡脚外不得小于2m 3 4 9管道穿越铁路 公路 管道的强度及稳定性如何设计 1 穿越铁路 公路的输送管段的载荷 包括永久载荷 可变载荷 地基沉降的影响等 2 穿越管道依据内压计算管子壁厚 外压进行强度和稳定性校核 3 钢套管或者无套管穿越管段 应按无内压状态验算在外力作用下管子径向变形 其水平直径方向的变形量不得超过管子外直径的3 站场管道 3 5 1输气站站内管道设计有什么要求 1 站内所有油气管均采用钢管及钢质管件 2 机组的仪表 控制 取样 润滑油 离心式压缩机用密封气 燃料气等管道应采用不锈钢管及管件 3 钢管强度及稳定计算 应符合本教材有关规定 4 站内管线安装设计应采用减少振动和热应力的措施 压缩机进 出口的配管对压缩机连接法兰所产生的应力应小于压缩机技术条件的允许值 5 管线的连接方式除因安装需要采用螺纹或法兰连接外 均应采用焊接 管线应采用地上或埋地敷设 不宜采用管沟敷设 管线穿越车行道时宜采用套管保护 3 5 2输气站内清管设置有什么要求 1 清管设施宜设置在输气站内 2 清管工艺应采用不停气密闭清管工艺流程 3 清管器的通过指示器应安装在进出站的管段上 并应将指示信号传至站内 4 清管器收发筒的结构应能满足通过清管器或检测器的要求 清管器收发筒和快开盲板的设计应符合国家现行标准 5 清管器收发筒上的快开盲板 不应正对距离小于或等于60m的居住区或建 构 筑物区 当受场地条件限制无法满足上述要求时 应采取相应安全措施 6 清管作业清除的污物应进行收集处理 不得随意排放 3 5 3输气管道安全泄放及安全阀定压设置有什么规定 1 输气站在进站截断阀之前和出站截断阀之后及输气干线截断阀室上下游均应设置泄压放空管 2 安全阀的定压应小于或等于受压设备和容器的设计压力 安全阀的定压 P0 应根据管道操作压力 P 确定 并应符合下列要求 1 当P 1 8MPa时 P0 P 0 18MPa 2 当1 8MPa P 7 5MPa时 P0 1 1P 3 当P 7 5MPa时 P0 1 05P 3 5 4安全阀泄放管直径计算应符合什么要求 1 单个安全阀的泄放管 应按背压不大于该阀泄放压力的10 确定 但不应小于安全阀的出口管径 2 连接多个安全阀的泄放管 应按所有安全阀同时泄放时产生的背压不大于其中任何一个安全阀的泄放压力的10 确定 且泄放管截面积不应小于各支管截面积之和 3 5 5放空管的设置有什么要求 1 放空气体应经放空竖管排入大气 并应符合环境保护和安全防火要求 2 输气干线放空竖管应设置在不致发生火灾危险和危害居民健康的地方 3 输气站放空竖管应设在围墙外 与站场及其它建 构 筑物的距离应符合国家标准 石油和天然气工程设计防火规范 GB50183的规定 4 连续排放的放空竖管口应高出20m范围内建 构 筑物顶2m以上 间歇排放的放空竖管口应高出10m范围内建 构 筑物顶2m以上 放空管应高出所在地面5m 5 放空竖管的设置应符合下列规定 1 放空竖管直径应满足最大的放空量要求 2 严禁在放空竖管顶端装设弯管 3 放空竖管底部弯管和相连接的水平放空引出管必须埋地 弯管前的水平埋设直管段必须进行锚固 4 放空竖管应有稳管加固措施 油 气管道施工 3 6 1输气管道焊接有什么要求 1 设计文件应标明管道和管道附件母材钢种等级及焊缝强度要求等 2 施工单位在开工前应进行焊接工艺评定 并编制焊接工艺规程 3 焊接材料的选用应根据被焊接材料的机械性能 化学成分 焊前预热 焊后热处理以及使用条件等因素确定 4 焊缝的坡口形式和尺寸的设计 应能保证焊接接头质量和满足清管器通过的要求 3 6 2输气管道焊缝质量检验有什么规定 1 当管道环向应力大于或等于20 屈服强度时 其焊接接头应采用无损探伤法进行检验 或将完工的焊接接头割下后做破坏性试验 2 焊接接头无损探伤检验应符合下列规定 1 所有焊接接头应进行全周长100 无损探伤检验 2 当采用超声波探伤仪对焊缝进行无损探伤检验时 应采用射线照相对所选取的焊缝全周长进行复验 其复验数量为每个焊工或流水作业焊工组当天完成的全部焊缝中任意选取不小于下列数目的焊缝进行 a 一级地区取缝的5 b 二级地区取缝的10 c 三级地区取缝的15 d 四级地区取缝的20 3 输气站内管道和穿跨越水域 公路 铁路的管道焊缝 弯头与直管段焊缝以及未经试压的管道碰口焊缝 均应进行100 射线照相检验 3 用手工超声波探伤检验的焊缝 其质量的验收标准应按现行国家标准 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级 GB11345执行 I级为合格 4 用射线照相检验的焊缝 其质量的验收标准应按现行国家标准 钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级 GB3323执行 II级为合格 3 6 3输气管道清管扫线有什么规定 1 输气管道试压前应采用清管器进行清管 并不应少于两次 2 清管扫线应设临时清管器收发设施和放空口 并不应使用站内设施 3 6 4输气管道试压有什么规定 1 输气管道必须分段进行强度试验和整体严密性试验 2 经试压合格的管段间相互连接的焊缝经射线照相检验合格 可不再进行试压 3 输气站和穿 跨 越大中型河流 铁路 二级以上公里 高速公里的管段 应单独进行试压 3 6 5输气管道强度和严密性试验有什么要求 1 试验介质应符合下列要求 1 位于一 二级地区的管段可采用气体或水作试验介质 2 位于三 四级地区的管段及输气站内的工艺管道应采用水作试验介质 3 当具备表3 6 5全部各项条件时 三 四级地区的管段及输气站内的工艺管道可采用空气试压 表3 6 5三 四级地区的管段及输气站内的工艺管道空气试压条件 2 用水作为试压介质时 每段自然高差保证最低点管道环向应力不大于0 9 3 试验压力应符合下列要求 1 一级地区内的管段不应小于设计压力的1 1倍 2 二级地区内的管段不应小于设计压力的1 25倍 3 三级地区内的管段不应小于设计压力的1 4倍 4 四级地区内的管段和输气站内的工艺管道不应小于设计压力的1 5倍 4 试验的稳压时间不应小于4h 5 严密性试验应在强度试验合格后进行 用气体作为试验介质时 其试验压力应为设计压力并以稳压24h不泄漏为合格 3 6 6输气管道干燥有什么要求 1 管道干燥后应按下列要求进行验收 1 当采用干燥气体吹扫时 可在管道末端配置水露点分析仪 干燥后排出气体水露点应连续4h比管道输送条件下最低环境温度至少低50C 变化幅度不大于30C为合格 2 当采用真空法时 选用的真空表精度不小于1级 干燥后管道内气体水露点应连续4h低于 200C 相当于100Pa 绝 气压为合格 3 当采用甘醇类吸湿剂时 干燥后管道末端排出甘醇含水量的质量百分比应小于20 为合格 2 管道干燥结束后 如果没有立即投入运行 宜充入干燥氮气 保持内压大于0 2 0 15MPa 绝 的干燥状态下的密封 防止外界湿气重新进入管道 否则应重新进行干燥 3 6 7输油管道焊缝质量检验有什么规定 1 焊缝应采用无损检测进行检验 在检验或试验之前 应清楚渣皮和