输气管道建设工程可行性研究报告

年4月19日输气管道建设工程可行性研究报告文档仅供参考，不当之处，请联系改正。目录TOC\o"1-2"\h\z\u第1章总论 41.1编制依据 41.2项目背景及建设目的 41.3编制原则 51.4遵循的主要标准规范 51.5总体技术水平 61.6主要研究结论 7第2章自然条件及社会条件 122.1地理位置 122.2自然条件 122.3社会条件 13第3章气源及市场分析 153.1气源概况 153.2市场分析 16第4章管道线路工程 174.1线路走向方案 174.2设计参数 184.3线路用管 194.4线路截断阀室 234.5管道穿跨越 244.6管道敷设 254.7管道焊接及检验 294.8管道清管、试压 304.9线路附属设施 32第5章防腐及阴极保护 325.1防腐 325.2阴极保护 355.3主要工程量表 36第6章分输站 366.1设计原则 366.2站场工艺 366.3设备及阀门的选用 386.4非标设备 406.5工艺部分主要工程量 446.6站场内防腐 456.7自动控制及仪表 476.8供配电 506.9通信系统 536.10总图 536.11建筑与结构 576.12给排水及消防 616.13采暖通风 65第7章节能 677.1主要消耗指标 677.2节能措施 67第8章环境保护 688.1环境保护执行标准 688.2影响环境的危害分析 688.3环境保护措施 698.4环境保护管理机构 718.5环境监测 718.6环境影响分析 72第9章劳动安全卫生 729.1劳动安全执行标准 729.2劳动安全卫生危害因素分析 739.3劳动安全卫生措施 74第10章消防 7610.1工程的火灾危险性分析 7610.2安全管理对策与措施 7810.3消防安全 8110.4安全消防专用设施 82第11章安全设施设计 8311.1危险有害因素分析 8311.2采取的主要防护技术措施 9011.3安全管理机构 9211.4主要结论及建议 93第12章组织机构及定员 9412.1机构 9412.2定员 9412.3培训 94第13章维修与抢修 9513.1概述 9513.2原则 9513.3工作内容 95第14章经济影响分析 9614.1投资估算结果 9614.2财务评价 10014.3不确定性分析 10114.4财务评价分析结论 101附件：附件1：《34#阀室-任丘北部门站输气管道建设项目可行性研究报告审查会会议纪要》中国石油华北油田公司规划计划处5月5日附图：附图1管道平面走向图附图2阴极保护平面布置图附图3分输站工艺自控流程图附图4分输站地理位置图附图5分输站平面布置图第1章总论1.1编制依据1)国家有关燃气、石油天然气相关专业标准、规范、规定；2）8月华北油田公司关于《34号阀室至任丘市北部门站高压天然气管道工程可行性研究报告》的委托。1.2项目背景及建设目的1.2.1项目背景“陕京二线”输气管道工程的建设是西部大开发十大重点工程之一。管道主要输送长庆油田的天然气，西起陕西省靖边县，途径陕西省、山西省和河北省，东至北京市大兴区采育镇，全长935.4公里，该管线于7月20日正式进气。11月，“陕京二线”任丘分输天然气站申请开口成功，任丘西部门站正式投入使用，为任丘市提供了天然气保证。根据任丘市燃气总体发展要求，为了使任丘市“陕京三线”配套的任丘北部门站工程在技术上、经济上合理可行，充分发挥其社会效益，受华北油田公司委托，河北华宁工程勘察设计有限公司进行编制《34号阀室至任丘市北部门站高压天然气管道工程》可行性研究报告。1.2.2建设必要性1）为了满足任丘市市政府要求双回路、双气源安全稳定供气以及任丘市宏观经济发展的要求；2）为保障华北石化1000万吨天然气制氢工程的原料供应；3）进一步保证华港燃气集团有限公司对工业、民用天然气供应的持续与稳定。1.2.2研究范围本输气管道工程所涉及的内容包括：线路路由、管道敷设、用管、管道防腐、阴极保护等内容及经济评估。1.3编制原则1)严格执行国家、行业的有关法规、政策、标准和规范；2）根据任丘市天然气供应现状与发展规划，从实际出发，远近期结合。3)线路走向布局合理，避开城镇规划区及不良地质地段，注重管道本质安全，防止第三方破坏，确保管道安全平稳运行；4)选用先进、成熟、可靠的工艺技术，方案既要做到安全、稳定、可靠，又要经济合理，以减少投资及拆迁补偿费用；5)注重消防、环保、节能、安全生产和劳动卫生；1.4遵循的主要标准规范《输气管道工程设计规范》GB50251-《油气输送管道穿越工程设计规范》GB50423-《关于处理石油管道和天然气管道与公路相互关系的若干规定》（试行）（（78）交公路字698号，（78）油化管道字452号）《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第2部分：B级钢管》GB/T9711.2-1999《油气长输管道工程施工及验收规范》GB50369-《油气输送管道穿越工程施工规范》 GB50424-《油气输送管道线路工程抗震技术规范》GB50470-《管道下向焊工艺规程》SYJ4071-1991《石油天然气钢质管道无损检测》 SY/T4109-《钢质管道焊接及验收》 SY/T4103-《管道地面标识管理规范》Q/SYGD0190-《管道干线标记设置技术规定》SY/T6064-1994《长距离输油输气管道测量规范》SY0055-1993《钢质管道外腐蚀控制规范》GB/T21447-《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》GB/T21246-《埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范》SY/T0019-97《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》GB/T23257-《辐射交联聚乙烯热收缩带（套）》SY/T4054-《中华人民共和国石油天然气管道保护法》中华人民共和国主席令(第三十号)《中华人民共和国环境保护法》（全国人大常委会1989）《工业“三废”排放试行标准》GBJ4-73；《声环境质量标准》GB3096-《建设项目环境保护条例》（国务院253号令）《建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定》（原劳动部令第3号令）1.5总体技术水平1）输气管道依靠陕京二线提供的压力作为动力，利用首末两端的压差进行天然气密闭输送；2）采用三层结构挤压聚乙烯加强级防腐和牺牲阳极保护相结合的方式进行防腐。1.6主要研究结论1.6.1资源概况“陕京二线”增输工程于11月开工建设，11月建成，扩建了榆林压气站，新建了兴县、阳曲、石家庄3座压气站，陕京二线逐步达到年输气120×108m³的设计规模。正在建设中的“陕京三线”工程，是国家重点工程，该长输管线起于陕西榆林，与“陕京二线”并行，该工程以输送塔里木盆地天然气为主，同时可输送新增引进的部分中亚天然气，设计年输气量150×108m³。本工程气源为陕京二线34号阀室，供气压力为7.6MPa，该气源符合《天然气》GB17820中一类气的标准，而且充分可靠，能够保证任丘市近、远期工程用气。任丘市城区天然气消费市场已落实，需求旺盛，是比较理想的目标市场。1.6.2市场概况1）华港燃气集团有限公司所拥有的任丘北部门站、任丘西部门站、河间门站都需要从陕京二线34#阀室下载天然气，总年用气量约为11.2×108Nm3，34#阀室站内无法满足工艺安装要求，因此，华港燃气集团有限公司新建分输站1座，直接连接34#阀室。2）任丘市天然气供应得到了快速发展，截止到年，任丘市铺设约100km的城市燃气管网，城市燃气的用户达到8.6万户，年商业用气8000×104Nm3，基本实现了城市燃气的全覆盖，初步具备了年供气33000×104Nm3的能力，随着国家对节能减排方面所采取的相关措施和任丘市城市规划的逐一实施，工业用气量在逐年迅猛的提高。根据任丘市未来用气量的预测，-2020年任丘市区域用气量预测见表1.6-1：表1.6-1任丘市用气规模预测表年限年用气量（108Nm3/a）年平均日用气量（104Nm3/d）计算月平均日用气量（104Nm3/d）计算月平均小时用气量（104Nm3/h）不可中断日用气量（104Nm3/d）1.2033.3338.333.513.201.5643.3349.404.323.601.7247.6753.864.494.031.8952.4359.254.694.522.0857.6864.604.845.062.2863.4471.065.035.662.5169.7977.475.166.342.7676.7785.215.507.113.0484.4492.895.817.963.3492.89102.186.398.9120203.68102.18112.407.029.98由于年1月投入使用的任丘市西部门站最大能够达到年供气量3.3×108Nm3/a，当前中国石油华北石化分公司作为任丘市最大的工业用户，用气量约为1.1×108Nm3/a，其气源经过任丘市西部门站经城市中压管道供应，增加了中压管网的供气压力，影响居民生活用气的稳定，同时可靠性较低，随着中国石油华北石化分公司规划扩建生产线，预计其最大年用气量将达到2.0×108Nm3/a，以及任丘市CNG车运天然气约为1.0×108Nm3/a，这就造成任丘市西部门站无法正常满足城市用气，因此华北油田公司新建了任丘市北部门站输气量为2.1×108Nm3/a，以保证对任丘市供气的可靠性及稳定性。本次管道工程即为任丘市市北部门站的气源管线。1.6.3工程概况1）分输站主要工艺为：天然气在站内调压、计量后外输至下游门站。工程配套的辅助专业有：建筑结构、仪表自动化、给排水及消防、供配电、暖通、通信、防腐、总图、机制等专业。2）输气线路管道起点位于任丘市青塔乡境内的陕京二线34号阀室；终点位于任丘市八里屯村的任丘市北部门站；长度约为9.1km左右；管道埋地敷设，埋深为管顶距地面1.5m；防腐采用三层结构挤压聚乙烯加强级防腐和牺牲阳极保护相结合的防腐方式。管线穿越106国道1次。3）线路用管管道是做为任丘市北部门站的气源线使用。管道具体规格见表1.6-2表1.6-2管道设计参数表设计规模(108Nm3/a)设计压力（MPa）管径（mm）壁厚（mm）管型钢种等级2.16.3219.15.6直缝焊接钢管L290MB2.16.32736.3直缝焊接钢管L290MB2.16.3323.97.1直缝焊接钢管L290MB经过计算外径D219.1管线基本能够满足输送要求，但考虑到管线将来增容的可能，因此线路用管参数推荐用管见表1.6-3表1.6-3管道设计参数表设计规模(108Nm3/a)设计压力（MPa）管径（mm）壁厚（mm）管型钢种等级2.16.32736.3直缝焊接钢管L290MB根据沿线人文状况，按照《输气管道工程设计规范》（GB50251-）的有关规定，沿管道中心线两侧各200m范围内，任意划分成长度为2km并能包括最大聚居户数的若干地段，按划定地段内的户数划分为四个等级。管道全线地区等级属于二类地区，管道穿越公路处顶管（加套管）穿越方式进行穿越；河渠、机耕路采用大开挖穿越方式进行穿越；当采用大开挖方式穿越时，需对河渠两侧岸坡进行砌石防护。1.6.4主要工程量1）线路及其配套工程主要工程量表1.6-4主要工程量表序号项目单位数量备注1线路1.1直缝焊接钢管、D273×6.3mm、L290MBkm9.11.2三层结构挤压聚乙烯加强级防腐㎡93651.3穿越公路及河渠处151.5水工保护处71.6施工辅路㎞9.2宽6m2分输站座12.1阀门个80DN≥1002.2超声波流量计橇块套6带过滤器2.3调压器橇块套6每套3个2.4放空立管具12.5汇气管具73仪表自控3.1PLC站控系统套12）技术经济指标表1.6-5主要技术经济指标表序号项目单位数量备注一规模1设计规模108m3/a11320×104m3/d2设计压力MPa6.3二水、电、气消耗1水t/a10502电104kw.h/a28.53三总占地面积1永久性占地亩8.6其中：分输站占地8.45亩2临时性占地亩164站外管线按12m宽临时占地考虑四建筑面积m2386.4五钢材t六定员人15七工程总投资万元9810.461工程费万元6410.092其它费用万元2709.33备费用万元539.34建设期贷款利息万元151.781.6.6研究结论1）本项目的研究完全符合国家相关标准规范的有关规定；2）本项目的气源是安全可靠的，完全能够满足下游各门站对天然气的需求；3）经过对管道气源、供气规模的分析，本项目技术方案是合理可行的。第2章自然条件及社会条件2.1地理位置任丘市位于河北省中部，地处京津冀经济圈，属环京津、环渤海经济开放带，是国务院确定的对外开放市。市区北距北京151km，西南距石家庄201km，东南距沧州114km，东北距天津135km，西距保定66km。市境东与廊坊市文安、大城两县相连，南与河间市毗邻，西与保定市高阳县接壤，西北与安新县隔白洋淀相望，北与雄县相接。全市总面积1012平方公里，东西横距42.5km，南北纵距41km。总人口为81.9万人，其中任丘市68.2万人，华北油田13.7万人。2.2自然条件2.2.1气候条件任丘市属于东部季风区暖温带半湿润气候，属冀中平原暖温半干旱复种亚区。大陆性气候显著。大陆度为65.2，干燥度1.33。四季分明，光照充分，夏暑冬寒，温差较大。任丘市地域气象资料见表2.1-1。表2.1-1任丘市地域气象资料表地区任丘单位数量气温年平均℃12.1月平均最高℃32.1月平均最低℃-10极端最高℃42.7极端最低℃-23.8采暖总天数123.4盛行风向SSW平均风速全年m/s3.0最大m/s4.0年均降水量mm558.8最大冻土深度cm67.0极端地面温度最高℃65.6最低℃-27.9年均气压mba1015.6年均日照时数2704.1年均蒸发量mm%2145.7相对湿度63地震基本烈度度7（0.15g）2.2.2水文地质任丘市土壤田质为河流冲积物和沉积物。耕层质地多变，土体层次分明。全市土壤分为潮土和沼泽土两大类型。沼泽土占总耕地的0.09%，其余为潮土。在潮土中，褐化潮土约占0.03%，典型潮土约占74%，盐化潮土约占23.5%，沼泽化潮土约占0.25%。任丘市水资源主要为地表水和地下水。据多年平均量综合计算，全市水资源为1.438×108m³。其中地表水约0.5×108m³，地下水约0.938×108m³。地表水资源主要靠白洋淀蓄水，占全市地表水资源的80%。2.2.3地震根据《中国地震动参数区划分图》GB18306的划分，任丘市地震烈度为7度，地震加速度值为0.15g。2.3社会条件2.3.1行政区域划分：任丘市共辖6个乡（议论堡、青塔、北辛庄、七间房、北汉、于村）、9镇（出岸、石门桥、鄚州、梁召、吕公堡、长丰、苟各庄、辛中驿、麻家坞）、2个省级经济技术开发区。(任丘经济开发区和雁翎经济开发区即牛村开发区),共辖413个行政村。2.3.2经济产业：任丘综合实力不断提升。年，全市生产总值完成406.7亿元，固定资产投资70.1亿元，全部财政收入35.3亿元，农民人均纯收入5231元，城镇居民人均可支配收入12303元。农业结构日趋合理，农业产业化经营率达到46%，形成了“鸡、鸭、鱼、菜”四个主导产业，培育了60个产业化龙头企业，有12个农产品被评为国家或省名优产品。项目建设进一步加强，新上投资1000万元以上的项目160个，超亿元的14个，是近年来项目最多、投资规模最大的一年。民营经济实力不断壮大，形成了石化、铝型材、摩托车、石油钻采设备制造、电气机械及器材制造等特色主导产业，民营企业总数1.8万多家，经过ISO9000系列质量认证的企业103家，3C认证企业52家，QS认证企业33家，冠名“河北”以上名称企业148家。当前，任丘已成为中国铝型材产业基地和中国三轮摩托车产业基地。第三产业发展较快，全市有各类规模市场49个，年成交额超亿元的10个；各类宾馆、饭店2389家，其中五星级宾馆1个、四星级宾馆2个、三星级宾馆1个、二星级宾馆2个；商业批发零售网点达1.7万摊，餐饮网点2290个以上；全年社会消费品零售总额完成61.6亿元；大小金融、保险机构184家；全部金融机构年末存款余额202.5亿元，其中城乡居民储蓄余额134.1亿元。任丘先后被国家命名为全国平原绿化先进市、“两基”教育先进市、幼儿教育先进市、文化先进市、体育先进市、残疾人工作先进市、广播电视先进市、爱心献功臣先进市。任丘的综合实力从“九五”起一直位居河北“十强”和全国百强县市。年，综合实力列全国百强县市第71位。年，县域经济基本竞争力列全国百强县市第42位。2.3.3交通状况任丘交通十分便利。京九铁路自东北向西南纵穿全境，全长35.5km，沿途涉及8个乡镇28个行政村，在市区东侧建有车站，现有51趟列车停站。年客流量约85万人次，运货量约65万吨。市境内公路总长1100km，居全省之冠。其中106国道南北纵贯市境41km，津保公路南线东西横穿市境40km，两路在市区交叉经过。市长途汽车站现有发往京津等地的省际班车17条路线另有。发往北京、天津、石家庄、廊坊、沧州、和保定的班车。公路交通十分发达。第3章气源及市场分析3.1气源概况陕京二线输气管道西起陕西省靖边县，途经陕西省、内蒙古自治区、山西省、河北省，东达北京市大兴区采育镇。管线经过毛乌素沙漠东南边缘、晋陕黄土高原、吕梁山、太行山脉和华北平原，全线总长935.4km，管径1016mm，设计压力10MPa，设计年输气量120×108m³/a。陕京三线输气管道工程，西起陕西省长庆榆林首站，东至河北省永清县永清分输站。管线全长820km，管径1016mm，设计压力10MPa，设计年输气量150×108m³/a；当前陕京三线的阀室与陕京二线阀室已经连通，统一经过陕京二线分输站给各地区输送天然气。3.2市场分析3.2.1目标市场的选择的2月天然气引入华北油田矿区开始，任丘市开始用上了管输天然气，到年11月，“陕京二线”任丘分输站建成，到年1月，任丘西部门站正式投入使用，任丘市发展城市燃气市场第一次有了可靠的气源保证。任丘市天然气供应得到了快速发展，截止到年，任丘市铺设形成了约有100km的城市燃气管网，城市燃气的用户达到8.6万户，年商业用气8000×104Nm3，基本实现了城市燃气的全覆盖，初步具备了年供气3.3×108Nm3的能力。任丘市天然气用气量现状见下表：表3.2-1任丘市用气量区域年用气量（108Nm3/a）年平均日用气量(108Nm3/d)计算月平均用气量(108Nm3/d)高峰小时用气量(108Nm3/h)任丘0.6116.9520.331.99表3.2-2任丘市用气量区域年用气量（108Nm3/a）年平均日用气量（108Nm3/d）计算月平均用气量(108Nm3/d)高峰小时用气量（108Nm3/h）任丘0.8222.7827.332.623.3.2天然气规模预测：-2020年任丘市区域用气量预测见表3.2-3：表3.2-3任丘市用气规模预测表年限年用气量（108Nm3/a）年平均日用气量（104Nm3/d）计算月平均日用气量（104Nm3/d）计算月平均小时用气量（104Nm3/h）不可中断日用气量（104Nm3/d）1.2033.3338.333.513.201.5643.3349.404.323.601.7247.6753.864.494.031.8952.4359.254.694.522.0857.6864.604.845.062.2863.4471.065.035.662.5169.7977.475.166.342.7676.7785.215.507.113.0484.4492.895.817.963.3492.89102.186.398.9120203.68102.18112.407.029.98第4章管道线路工程4.1线路走向方案管道起点位于任丘市青塔乡境内的陕京二线34号阀室；管道终点位于任丘市八里屯村的任丘市北部门站；方案一：管线自34号阀室起沿着东北走向的陕京二线东侧平行敷设穿过任青公路（南侧有水渠）之后，从2处鱼塘之间经过，穿过1处灌溉渠、1条砖路后到达任丘市新西环路，穿过任丘市新西环后，经过1片树林到达任雁公路后，穿越赵店西公路后从路东侧采油井场的西侧经过，到达赵店东公路东侧后，转向正东方向，在穿过邓河公路（路东侧有污水）之后一直到达106国道，在国道东侧的八里屯和北五里铺村之间沿着任丘市的规划路（穿过2条水渠）敷设，敷设到任丘市北部门站的正南方，在转向任丘市北部门站，穿过1条沥青路之后到达任丘市北部门站，管道全长约为9.1km；管道采用埋地敷设，全线穿越小型河渠7次，小型公路7次，106国道1次，管道全线均是平原耕地地段，地势平稳。管道采用三层结构挤压聚乙烯加强级防腐和牺牲阳极防腐相结合的防腐方式进行管道的外防腐。方案二：管线自34号阀室起先向西穿过陕京三线后，沿着东北走向的陕京三线西侧穿过任青公路（南侧有水渠）之后，穿过1处灌溉渠、1条砖路后到达任丘市新西环路，穿过任丘市新西环后，经过1片树林到达任雁公路后，到达赵店东公路东侧，转向正东方向，穿过陕京二线、三线后在穿过邓河公路（路东侧有污水）之后一直到达106国道，在国道东侧的八里屯和北五里铺村之间沿着任丘市的规划路（穿过2条水渠）敷设，敷设到任丘市北部门站的正南方，在转向任丘市北部门站，穿过1条沥青路之后到达任丘市北部门站，管道全长约为9.8km；管道采用埋地敷设，全线穿越小型河渠6次，小型公路7次，106国道1次，穿越陕京二线1次，陕京三线2次管道全线均是平原耕地地段，地势平稳，管道采用三层结构挤压聚乙烯加强级防腐和牺牲阳极防腐相结合的防腐方式进行管道的外防腐。方案比选：方案一中部分管道经过路线附近有鱼塘、民房、井场等增加管线施工和协调征地的难度；方案二中管线穿越陕京二线1次，陕京三线2次，其协调报批周期无法预估，同时施工难度较大，项目工期无法保证。综上所述，二个方案路由长度相差不大，而方案二的施工难度及复杂程度要远高于方案一，因此本次项目推荐方案一。本工程线路具体走向图详见附图1。4.2设计参数1）设计规模华港燃气公司的34号阀室至任丘市北部门站高压天然气管道工程的管道设计输量为60×104Nm³/d，即为2.1×108Nm³/a。2）设计压力管道运行压力为4.0MPa，设计压力为6.3MPa；3）压力系统起点压力4.2MPa，终点压力3.6MPa。3）其它基础数据管道埋深处月平均最低地温：-10℃；管道设计输送天数:350天。4.3线路用管本工程管道输送介质为天然气，设计压力为6.3MPa，所需管径为D273mm。从安全性和经济性考虑，管线直管段用管采用直缝缝埋弧焊钢管，冷弯弯管、热煨弯管用管采用直缝埋弧焊钢管。4.3.1管径壁厚计算根据本工程输气干线的管径和设计压力，采用过高强度的管材不但价格高，而且壁厚的有效利用率低，选用强度过低的管材，则需要增大管道的壁厚。为合理选择管材等级，根据管道所在地区等级，对管道不同钢级的钢管壁厚和钢材用量进行计算，综合考虑工程造价、供货周期、供货方便程度等因素，推荐采用国内生产技术成熟、产量稳定的L290钢级钢管。按照《输气管道工程设计规范》（GB50251-），管道壁厚计算公式为：=PD/(2sFt)式中：－钢管计算壁厚，mm；P－设计内压力，MPa；D－钢管外径，mm；s－钢管的最小屈服强度，MPa；－钢管焊缝系数，按《输气管道工程设计规范》选取1；F－设计系数，按二级地区为0.6；t－钢管的温度折减系数，取1.0。4.3.2弯头强度计算δb=δ×m式中：δb－弯头或弯管的管壁计算厚度，mm；δ－弯头或弯管所连接的直管段管壁计算厚度，mm；m－弯头或弯管的管壁厚度增大系数；R－弯头或弯管的曲率半径，mm；D－弯头或弯管外直径，mm。经对线路用管、热煨弯头用管进行强度计算，为确保管道运行更加安全，提高管材壁厚等级，同时为减少钢管壁厚等级过多，生产麻烦，考虑到管材采购和施工方便，不同地区等级的线路用管及对应热煨弯头的选用结果见表4.3-1。表4.3-1线路直管段及热煨弯头用管表地区等级二级地区DN250壁厚直管段（mm）计算壁厚4.9选择壁厚6.3热煨弯头（mm）计算壁厚5.1选择壁厚7.14.3.3管道强度及稳定性校核（1）当量应力校核对于埋地管道必须进行当量应力校核。校核条件为：受约束热胀直管段，按最大剪切应力强度理论计算的当量应力必须满足下式要求：式中：σe－当量应力，MPa；σh－管内压引起的环向应力，σh＝Pd/(2δ)，MPa；其中：P－管道设计内压力，MPa；d－管子内径，mm；δ－管子壁厚，mm；σL－内压和温度引起的轴向应力，，MPa；其中：μ－泊桑比，μ＝0.3；E－钢材弹性模量，E＝2.05×105MPa;α－钢材线膨胀系数，α＝1.2×10-5m/m℃；t1－管道下沟回填时温度，℃；t2－管道的工作温度，℃；σs－管子规定的最小屈服强度，MPa。对使用温度较高的最不利条件进行强度校核：取：t1=-10℃（管道施工最低温度）t2=30℃（最高运行温度）经计算：对于材质L290MB，管道直径D273mm，运行压力4.0MPa，最小壁厚6.3mm的管道，σe=159.1MPa<0.9σs=261MPa。因此，本工程经过不同地区等级所采用的钢管均能满足强度要求。（2）稳定性校核根据国外的研究结果，一般认为只有当管子直径与厚度比D/δ>140时，才会在管子正常运输、铺设、埋管情况下出现圆截面失稳。根据《输气管道工程设计规范》（GB50251-）第5.1.3的规定，DN250输气管道的最小公称壁厚分别为6.30mm。经过计算，本工程线路用管的直径与厚度之比分别为43.3，远小于140，因此，钢管不会出现圆截面失稳问题。（3）径向稳定验算验算公式：其中：Δx—钢管水平方向最大变形量(m)；Dm—钢管平均直径(m)，0.273m；W—作用在单位管长上的总竖向载荷(N/m)；g—土壤容重（MN/m3），取0.017；D—钢管外径（m）；H—管顶回填土高度（m）；Z—钢管变形滞后系数，取1.5；K—基床系数，按规范取0.103；E—钢材弹性模量(N/m2)，2.06×1011N/m2；I—单位管长截面惯性矩（δ3n/12），m4/m；δn—钢管公称壁厚(m)，0.0063m；Es—土壤变形模量(N/m2)，取2.8×106N/m2。经验算，在管道设计埋深及外载荷情况下，Δx=6.03×10-3<0.03D＝8.0×10-3，因此本工程管线用管均满足径向稳定要求。（4）抗震校核根据中华人民共和国石油天然气行业标准《油气输送管道线路工程抗震技术规范》（GB50470-）的规定，应对位于地震动峰值加速度大于或等于0.2g的一般段管道和地震动峰值加速度大于或等于0.10g的大中型穿越段进行抗震校核。本工程管线所经区域的设计地震动峰值加速度值为0.15g，无大中型穿越，因此不会对管道造成破坏，无需校核。4.4线路截断阀室根据《输气管道工程设计规范》（GB50251-），为了在管道发生事故时减少天然气的泄漏量、减轻管道事故可能造成的次生灾害，便于管道的维护抢修，应在沿线每隔一定距离和特殊地段设置线路截断阀室。其最大间距值符合下列要求：以一级地区为主的管段不宜大于32km；以二级地区为主的管段不大于24km；以三级地区为主的管段不大于16km；以四级地区为主的管段不大于8km。本次管道工程全长约为9.1km，全线属于二级地区，因此不设截断阀室，只在管道进入北部门站后设截断阀，管线发生故障时，经过34号阀室下载口和北部门站站内截断阀控制管线放空。4.5管道穿跨越1）河渠小型穿越本工程全线无河流大、中型穿越，输气管道穿越灌溉河渠共7处。其中：输气管线穿越有水河渠2次。当穿越水渠采用大开挖方式穿越时，回填后需对河流两侧岸坡进行防护，必要时要在管道上方增加稳管措施。2）公路穿越本工程共穿越村镇公路、国道共8次，需顶管穿越公路约5次。各段线路等级公路穿越情况详见表4.1-2。高速公路、国道、省道的穿越应按《输气管道工程设计规范》（GB50251-）和《油气输送管道穿越工程设计规范》（GB50423-）中相关规定执行，采用加保护套管的方式穿越。对于县级及其以下等级的沥青、水泥公路采用顶管方式穿越，土路、砂石路及碎石路采用开挖加钢套管方式穿越。套管长度应伸出路堤坡脚护、路边沟外边缘不小于2m，套管顶至公路顶面路面以下不小于1.2m，至公路边沟底面以下不小于1.0m，且埋深应大于该地区最大冻土层深度。具体见表4.5-1。表4.5-1等级公路穿越情况统计表穿越公路名称穿越次数（次）套管长度（m）穿越方式备注任青公路120定向钻路边有水渠新西环130顶管任雁公路125顶管20m内有平房赵店西公路115顶管赵店东公路110顶管邓河公路130定向钻路边有水106国道180定向钻八里屯公路110顶管4.6管道敷设管道所经区域为麦田，地势平坦。采用机械开挖沟上组焊。按照《输气管道工程设计规范》GB50251-的要求，结合本工程线路沿途地形地貌、工程地质、水文及气象等自然条件，管道全线采用沟埋敷设的方式。本段线路沿线最大冻土深度为0.67m，但考虑本段线路沿线地区距离市区较近，人类活动频繁，并根据工程特点，为确保管道安全运行，不受外力破坏，管道最小埋设深度（管顶距地面）要求：不小于1.2m（有套管时，以套管顶部计）。4.6.1管沟开挖与回填1）管沟开挖管沟开挖前，应进行移桩。转角桩按转角的角平分线方向移动，其余轴线桩应平移至堆土一侧施工作业带边界线内不大于200mm处。对于移桩困难的地段可采用增加引导桩、参照物标记等方法来确定原位置。有地下障碍物时，障碍物两侧各5m范围内，应采用人工开挖。对于重要设施，开挖前应征得其管理方的同意，并应在其监督下开挖管沟。对不同的土质，在开挖时应考虑施工机械的侧压、震动、管沟暴露时间等因素。深度在5m以内（不加支撑）的一般地段，管沟最陡边坡的坡度和管沟沟底加宽裕量应分别符合表4.1-3的规定。深度在5m以内的管沟沟底宽度应按下式确定。B=D+K式中：B—沟底宽度，单位为m；D—钢管的结构外径，单位为m；K—沟底加宽裕量，单位为m；按表4.6-1取值。表4.6-1沟底加宽裕量K值表（单位：m）条件因素沟上焊接沟下手工电弧焊接岩石爆破管沟沟下焊接弯管及碰口处管沟土质管沟热煨、冷弯处管沟土质管沟沟中有水沟中无水沟中有水沟中无水K值沟深3m0.70.51.51.00.80.92.0沟深3～5m0.90.71.51.21.01.12.0依据表4.6-1的规定，平原段管沟沟底宽度为1.0m。本线路管沟开挖一般按沟上机械开挖考虑。线路沿线土壤类别多为粘性土，粉土和砂土，根据《输气管道工程设计规范》（GB50251-），建议管沟边坡坡度为1：0.67。管沟开挖时，应将挖出的土方堆放在与施工便道相反的一侧，距沟边不小于1m。在耕作区开挖管沟时，表层耕作土应靠作业带边界线堆放，下层土应靠近管沟堆放。对于地势平坦、土质松软且能连续施工的地段，应尽量采用轮斗挖掘机，除此之外则用单斗挖掘机。有地下设施时宜人工开挖管沟。施工机械在纵坡上挖沟，必须根据坡度的大小、土壤的类别、性质及状态计算施工机械的稳定性，并采取相应的措施，确保安全操作。2）管沟回填管沟回填应留有沉降余量，应高出地面0.3m；管道出土端、弯管（头）两侧非嵌固段及固定墩处，回填土时应分层夯实，分层厚度不大于0.3m。线路地下天然气管道的正上方0.5m处应敷设天然气管道警示带。管沟回填后应及时恢复原地貌，并保护耕植层，防止水土流失和积水。3）施工作业带施工作业带占地宽度应根据现场具体情况，综合考虑管道覆盖土层厚度、土壤的可松性系数、土壤的休止角、沟底加宽裕量等条件确定。本工程管道施工作业带一般按12m宽计。施工前应组织对施工作业带内地上、地下各种建（构）筑物和植（作）物、林木等进行清点造册。施工作业带清理应在放线并办理好征（占）地手续后进行。施工作业带清理、平整应遵循保护农田及配套设施，减少或防止产生水土流失的原则。清理和平整施工作业带时，应注意保护线路控制桩，如有损坏应立即补桩恢复。施工作业带范围内，对于影响施工机具通行或施工作业的石块、杂草、树木、构筑物等应适当清理，沟、坎应予平整，有积水的地势低洼地段应排水填平。施工完毕之后，要注意施工作业带的复耕工作，使土地回到有用状态。4.6.2转角处理当管道水平转角或竖向转角较小时，优先采用弹性敷设，弹性敷设曲率半径大于1000D；弹性敷设无法满足时优先采用冷弯弯管，曲率半径为Rc=50D；冷弯管无法满足时采用热煨弯管，热煨弯管曲率半径为Rh=6D。弹性敷设管道的曲率半径应满足管子强度要求，且不得小于钢管外径的1000倍。垂直面上弹性敷设管道的曲率半径应大于管子在自重作用下产生的挠度曲线的曲率半径，其曲率半径按下式计算： 式中：R—管道弹性弯曲曲率半径（m）；D—管道的外径（cm）；α—管道的转角（°）。管道平面和竖向同时发生转角时，不宜采用弹性敷设。热煨弯管两端各带不小于0.5m长直管段。4.6.3管线与其它埋地管道及电(光)缆交叉的处理1）当管线与其它各种地下管道交叉时，输气管线走其它管线的下方，并保证净距不小于0.3m；当小于0.3m时两管间设置坚固的绝缘隔离物。2）当管线与埋地电力、通讯电缆交叉时，输气管线走其它管线的下方，并保证净距不小于0.5m，当小于0.5m时，采取绝缘隔离保护措施，保护好电力、通信电缆。当管线与其它管线、电缆、或其它各种地下管道平行敷设时，其间距为10m。当根据现场情况确实无法满足10m间距要求时，采取绝缘隔离保护措施。4.6.4沿线文物保护措施本管道为防范在施工期间对未探明的古迹造成损失，在施工中应遵循以下措施：1)在施工过程中，如新发现地下埋藏有文物，应立即停工，保护好现场，并快速报告当地文物管理部门。2)若管道穿越区的文物需要发掘，发掘工作应由省文物行政管理部门在调查或勘探工作的基础上提出发掘计划，报国家文物行政管理部门批准。发掘工作完成后，方可施工。建设单位应采取措施进行保护，防止哄抢事件发生，造成文物流失。3)对施工中无法避开而必须迁移或拆除的，其方案按照该文物保护单位级别，征求同级人民政府和上级文物行政管理部门同意。4.7管道焊接及检验4.7.1管道焊接方式本工程管道推荐采用以氩弧焊为主，手工下向焊为辅的焊接方式。推荐采用沟上对接组焊方式。4.7.2焊接技术要求管道焊接及验收按照《油气长输管道工程施工及验收规范》（GB50369-）进行。施工单位应在工程开工前进行焊接工艺试验，提出焊接工艺评定报告。当环境条件不能满足焊接工艺评定所规定的条件时，必须按要求采取措施后才能进行焊接。4.7.3焊接材料选择管线焊口焊接材料的选用及焊前预热，应符合现行《油气长输管道工程施工及验收规范》（GB50369-）的规定。焊接方法采用氩电联焊，氩弧焊打底，填充和盖面采用低氢钠型E8018焊条。手工焊条的性能应符合AWSA5.1《低碳钢焊条》、AWSA5.5《低合金钢焊条》的要求，药芯焊丝应符合AWSA5.29《低合金钢用药芯焊丝》的要求。焊条（丝）应有产品合格证和同批量的质量证书、产品说明书。4.7.4焊接中的检查和环向焊口外观检查从根焊开始的每一遍焊接，焊工及监理人员都要注意检查焊道的情况，看是否有异常情况，如气孔、裂纹、夹渣等。一道完整的焊口焊完之后，对外观质量做全面检查。当外观检查合格后，方可进行下一步探伤检验。2.7.5焊口的探伤方式及比例确定管道焊接应符合《油气长输管道工程施工及验收规范》(GB50369-)、《钢质管道焊接及验收》（SY/T4103-）的要求。所有环向焊缝均应进行100%射线探伤检验，穿越河渠、道路地段管道进行100%超声波检查，100%射线探伤检验。射线检查应符合《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；超声波检应达到《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB11345-1989执行，中的Ⅰ级为合格。4.8管道清管、试压4.8.1一般要求管道的清管与试压按照《油气长输管道工程施工及验收规范》（GB50369-）进行。本工程采用中性洁净水作试压介质。管道试压的起止位置，宜设在管道两端。管道清管及试压前，应对该段进行安全检查，弯管等各连头点全部连通并经质量检查合格且已埋设。清管、试压应使用椭圆封头，材质应与管道材质相当，壁厚满足实验压力要求。水压试验供水水源应洁净、无腐蚀性。清管排放口不得设在人口居住稠密区、公共设施集中区。清管排放应符合环保要求。试压设备和试压管线50m范围内在升压过程中为试压禁区，严禁非试压人员进入。严密性实验时可巡检。试压禁区要设专人把守。试压中如有泄漏，应泄压后修补。修补合格后应重新试压。4.8.2管道清管输气管线试压前采用清管器进行清管，并不应少于2次。清管扫线应设临时清管收发设施和放空口。放空口应设置在地势开阔的安全地带放空口应锚固并有可靠的接地装置。清管过程中，开口端不再排出杂物为清管合格，停止清管。清管合格后，按规定做好记录，业主或监理签字确认合格。4.8.3管道试压管道试压应在管沟回填后立即进行，试压前应对所有机具、设备、管件等进行检查和校验，合格后方准使用。根据《油气长输管道工程施工及验收规范》（GB50369-）中的规定，试验压力为设计压力的1.25倍，即7.875MPa；持续稳压时间不得小于4h；当无泄漏时，可降到严密性试验压力，严密性试验压力为6.3MPa；持续稳压时间不得小于24h；当因温度变化或其它因素影响试压的准确性时，应延长稳压时间。允许压降值为1％试验压力，且不大于0.1MPa为合格严密性试验合格后，用压缩空气推动泡沫清管器进行排水吹扫，以连续两个管线泡沫球增重均不超过0.375kg视为合格。在环境温度低于5℃时，水压试验应采取防冻措施，试压完成后应立即对被试管段进行清管，并将试压设备及阀门内的水排尽。4.9线路附属设施管道每公里要设置一个里程桩。在管线转角处要设置转角桩。全线设置警示带。与地下构筑物交叉处，行政区分界处，穿越大、中型河流两岸，穿越公路、铁路两侧，要设置标志桩和警示牌，以便于今后的维修和管理。线路标志包括线路转角桩、标志桩和警示牌，其设置按《管道地面标识管理规范》Q/SYGD0190-执行。每处水平转角（线路控制桩）设转角桩一个；管道每公里设一个里程桩（与阴极保护测试桩合用）；凡与地下构筑物交叉处等均设置标志桩。管道靠近人口集中居住区、工业建设地段等需加强管道安全保护的地方设警示牌。第5章防腐及阴极保护5.1防腐1）根据生产实践经验，输气管道采用防腐层和阴极保护联合保护的方式是最有效的防腐蚀措施。本设计推荐埋地管道采用管线防腐层加阴极保护（采用牺牲阳极保护）的保护方案。（1）管道外防腐层的特性要求按照《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》（GB/T23257-）的要求，长输埋地管道外防腐层一般应具备：有良好的绝缘性，有良好的稳定性；有较好的阴极剥离强度，使防腐层在有效期内与管体保持紧密粘结；有足够的机械强度；与管道有良好的粘结性；抗植物根系穿透；涂料来源广泛，质量可靠，价格低廉；能机械化连续生产，满足工程建设需要；易于现场补口、补伤；外观光滑平整与土壤摩擦系数小，可减少外部阻力。（2）管道外防腐层的选用原则合理选择管道涂层，其评价标准应包括：原材料、涂敷工艺、管道施工及运输、工作寿命、费用等项内容。首先，必须保证所选的涂层应具有预期的功能，即必须保证管道在所要求的寿命期内不能因为腐蚀而中断管道的正常运行；同时必须满足管道施工、运行的要求，并尽可能降低工程成本。（3）主要防腐涂层的介绍及性能对比当前国内长输管线常见的管道防腐层主要有环氧粉末、三层PE。环氧粉末使用温度范围宽、耐土壤应力好、耐化学介质浸泡、硬度高、摩擦系数小，不产生阴极保护屏蔽，是一种性能优良的外防腐涂层，但由于是薄涂层，其耐冲击性能有限，管线从防腐预制厂到施工现场距离长，长途运输、堆放、布管、下沟及回填等施工各环节中防腐层易损伤；同时现场的人为损伤也是不能忽视的因素。因而，单层熔结环氧从涂敷预制到施工均需格外细致，现场补伤量很大，对管线施工环境和施工技术要求高。三层PE结构防腐层具有抗冲击性好、水汽渗透率低、绝缘电阻率高等优良性能，是一种比较完善的长输管道外防腐涂层。此涂层是当前中国长输管道工程上首选的涂层。两种防腐层在国内都得到了广泛的应用，材料均国产化，且国内均具备多个生产厂家，虽然价格方面三层PE较环氧粉末高，但综合性能更优。下面将两种涂层的特点作简单评述，见表5.1-1.表5.1－1管道常见防腐涂层性能综合比较项目聚乙烯复合结构熔结环氧粉末结构三层厚涂单层薄膜材料环氧粉末+共聚物+聚乙烯环氧树脂粉末涂敷工艺静电喷涂+挤出或缠绕静电喷涂国外应用约20年约35年国内应用>约20年适用温度-15～70℃-30～110℃除锈要求Sa2.5Sa2.5涂层厚度1.8～3.7mm0.3～0.5mm环境污染很小很小补口工艺热收缩套（带）喷涂或热收缩套（带）主要优点综合性能优异,既有FBE的强粘结,良好的耐阴极剥离和防腐性能，又有PE良好的机械性能,抗透湿性和绝缘性粘结力强,使用温度范围宽,涂敷管可冷弯,具有极好的耐土壤应力和耐阴极剥离性能缺点涂敷工艺较复杂易被尖锐物冲击破坏,对吸水敏感,涂装过程要求十分严格,耐光老化性能差适用地区各类环境,特别适用于对涂层机械性能,耐土壤应力及阻水屏障性能要求较高的苛刻环境,如碎石土壤,石方段,土壤含水量高,生物活动频繁,植物根系发达地区大部分土壤环境,特别适用粘质土壤（4）本工程推荐使用的防腐层本工程沿线地形、地貌主要为平原，管道附近人文活动频繁，推荐本工程管道全部采用聚乙烯三层复合结构防腐。防腐等级推荐为：管线的穿越段相邻比较近，而且附近有高压电力线，因此管道外防腐采用三层结构挤压聚乙烯加强级防腐。（5）本工程为34号阀室至任丘市北部门站高压天然气管道工程，管道管径为D273mm，采用L290MB螺旋缝焊接钢管，设计压力6.3MPa，常温输送，全长约9.1km。管线防腐层采用三层结构挤压聚乙烯加强级防腐。聚乙烯加强级防腐层预制严格执行《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》（GB/T23257-）的要求。防腐层在工厂预制，管端预留长度为100～110mm，管道除锈等级达到《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB/T8923规定的Sa2.5级。弯管外防腐采用高固体分环氧树脂涂料（湿膜厚度120µm）+辐射交联聚乙烯热收缩带（胶带厚度≥2.3mm，带宽100mm，搭接宽度为50％～55％）。补口采用辐射交联三层结构热收缩带防腐，补伤采用高固体分环氧树脂涂料进行修补。5.2阴极保护由于管道起点是陕京二线阀室，无法安装阴极保护设备，而终点位于任丘市北部门站也没有安装位置，因此管线采取牺牲阳极阴极保护。牺牲阳极选用镁合金牺牲阳极。镁合金牺牲阳极具有开路电位高，发生电量大，环境适应性好，使用寿命长等优点。也无须外加设备，维护工作量小。5.3主要工程量表防腐工程主要工程量见表5.3-1。表5.3-1防腐及阴极保护主要工程量名称单位数量备注D273钢管环氧粉末加强级防腐管补口个910高固体分环氧树脂涂料+辐射交联聚乙烯热收缩带补口电位（电流）测试桩φ200×20×2500支10为防盗，采用混凝土测试桩镁合金牺牲阳极22.86kg支63组，每组2支镁合金牺牲阳极4.0kg支8过路套管用，高压电线下用便携式阴极保护电位只能测量仪AMP-1台2维护用第6章分输站6.1设计原则主要遵循以下原则：1）满足分输系统工艺设计的要求，实现天然气接收、分输功能的需要；2）社会依托条件好，供电、给排水、通信、生活及交通便利；3）与附近厂矿企业及其它公用设施的安全距离应符合国家标准《石油天然气工程设计防火规范》GB50183-；4）站场有足够的生产操作和设备检修用的作业通道及行车通道，有车行道与外界公路相通；5）节约用地，尽量减小土方工程量、降低工程投资和管理费用。6.2站场工艺6.2.1分输站概述由于陕京二线34#阀室当前只剩余一个预留口，而且其站内现已无法满足下载口的工艺安装要求，因此在34#阀室东侧约100m处任丘市青塔乡境内农田中新建1座分输站，将华港燃气集团有限公司的北部门站、西部门站、任河管线的下载口均移到分数站内。分输站平面及工艺流程详见附图。6.2.2分输站工艺㈠设计参数进站压力：7.6MPa；出站压力：4.2MPa；设计压力：10MPa；设计气量320×104Nm3/d。㈡站场功能（1）接收上游管线天然气；（2）对进站天然气进行、调压、过滤、计量；（3）向下游门站分输天然气；（4）进、出分输站天然气紧急截断和放空；（5）事故状态及维修时的天然气截断放空。㈢工艺流程说明自陕京二线天然气输气管道输送的天然气以7.6MPa进入分输站，首先经总汇气管分配，分别进入北部门站分输橇、西部门站分输橇、任河线分输橇以及预留口，每座分输橇（预留除外）均先经2套调压装置橇块（开1备1）进行调压，然后进入2套超声波流量计橇块（开1备1）进行计量，计量后天然气以4.2MPa出站，输至下游用户门站。在计量前汇气管可单接一路气进自用气调压箱，经计量、调压后满足站内采暖和生活用气需求。在进、出分输站总管道上设置有电动紧急切断阀，当分输站内或下游用户发生重大事故时，迅速关断紧急切断阀，将站内设备与上、下游隔断。汇气管、过滤器等设备排出的含油污水，集中排放至排污池，定期拉运至安全地点处理。同时，在管线和设备上设置有安全泄放系统，管线及站场超压放空气引至站外放空立管。工艺流程图详见DWG-0001气01。6.3设备及阀门的选用本工程设备及阀门的设计压力为10MPa和6.3MPa。6.3.1计量、调压系统为实现本工程与下游门站供气的交接计量，设置交接计量仪表超声波流量计。本工程调压装置主要包括压力检测系统、压力调节系统、压力安全保护系统及相关的监视报警系统。调压装置将保证维持系统下游压力在工艺所需的范围之内，确保系统下游压力不超过允许的压力，还可完成限制系统下游的流量不超过设定值的功能。本工程每座分输橇设两路调压、计量系统，一开一备。6.3.2阀门1）紧急切断阀为便于维修，以及发生事故，尽可能减少损失和防止事故扩大，在分输站的进、出站管线上设置紧急截断阀，紧急截断阀采用钢球阀，配置电动执行设备。当站场发生事故及检修时，可关闭进、出站紧急截断阀，保证站场的安全。2）球阀根据输气管道的特点，工艺管线上的阀门均采用钢制球阀，其特点是密封性能好，操作灵便。具有远控要求的阀门采用电动球阀。电动球阀操作维修简便，开闭时间短。3）节流截止放空阀节流截止放空阀具有密封可靠、耐冲刷、使用寿命长、操作轻便等特点。该阀门采用双质（硬质及软质）密封，节流面与密封面分开结构，使阀门的密封性和使用寿命大大提高。放空管线采用双阀结构，节流截止放空阀下游设置球阀，以保证密封性，便于维修与更换。4）阀套式排污阀排污阀也采用硬软双质密封面，并采用阀座浮动连接，设有平衡孔可调节软密封面变形量，保证了密封的可靠性，具有耐冲蚀、排污性能好、使用寿命长等优点。5）止回阀止回阀选用无冲击、压降小、流通能力大、密封性能好的轴流式止回阀。6）安全阀安全阀有弹簧式和先导式两种类型，先导式安全阀与弹簧式安全阀相比，改粗弹簧直接感应压力为压力传感器（先导器）感测压力，大大提高了压力感测的灵敏度。同时克服了传统弹簧式安全阀动作后阀芯不易复位，关闭不严的问题。本工程站内气体超高压泄放选用动作灵敏，泄放能力大的先导式安全阀。6.3.3放空管分输站新建1具DN250，h=25m的放空立管。站内工艺装置在事故状态和检修时天然气集中排放。6.3.4绝缘接头绝缘接头安装于管线上，由于其结构上的特点，得以将相连接于其两端的管道能够在导电上断开，即不导电，从而防止阴极保护电流的流失和对其它系统的不良影响。6.4非标设备6.4.1概述非标设备设计内容有汇气管、放空立管、清管三通。本次设计不得用于其它工程项目。6.4.2设计范围设计范围为非标设备的主体及部分附件，截止到设备接管的第一片法兰，包括对非标设备进行选材及设计，并提出制造、检验及验收的要求。不包括土建基础、消防设施、防雷接地、防腐保温、仪表安装等设计内容，详见相关专业内容。6.4.3设计原则1）严格执行国家和行业最新版本的法规、标准、规范和规程,确保所设计的非标设备符合国家及行业的各项现行规定。2）严格按照工艺及甲方所提供的各有关参数进行设计，满足工艺过程的需要。设计应充分考虑站场的生产操作特点，与生产、管理和维修相适应。3）在设计中积极采用经实践考验的新结构、新技术和新材料，力求做到技术先进、经济合理、操作方便、运行平稳、安全可靠。4）设计制造立足国内，并消化吸收国外先进技术。5）根据设备的工作压力、工作温度、介质特性等工艺条件以及材料的机械性能、耐腐蚀性能、制造工艺性能，结合市场材料供货状况进行合理的材料及设备防腐涂层的选择，确保使用安全、经济合理。6）根据设备的工作状况及其重要程度，确定设备的设计使用寿命按10～考虑。6.4.4遵循的标准规范《钢制压力容器》GB150-1998《钢制卧式容器》JB/T4731-；《化肥设备用高压无缝钢管》GB6479-；《钢制压力容器焊接规程》JB/T4709-；《承压设备无损检测》JB/T4730-；《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口》GB/T985.1-；《埋弧焊的推荐坡口》GB/T985.2-；《钢制管法兰、垫片、紧固件》HG/T20592～20635-；《锅炉和压力容器用钢板》GB713-；《钢制卧式容器》JB/T4731-；《压力容器涂敷与运输包装》JB/T4711-。6.4.5主要设备设计方案本工程主要非标设备有汇气管、放空立管和清管三通。（1）放空立管放空立管应能承受放空背压的影响。具有高可靠性、高安全性，要求防爆、防风、防雨、防寒、防雷、抗干扰能力强；能承受地震、风载等各种载荷；应满足安全、环保及健康的要求；噪音小；运行维护简单、使用寿命长。（2）汇气管按照中国标准GB50251《输气管道设计规范》的规定，汇气管属于压力管道管辖范围，为管道附件，不属于压力容器，因此设计应遵循压力管道的有关标准规范。其设计压力与管道的设计压力一致，这种规定与国际上其它国家如美国标准ASMEB31.8的规定是一致的。汇气管的筒体壁厚计算和开孔补强计算，GB50251《输气管道设计规范》中均有明确规定，其制造、检验及验收应按GB150《钢制压力容器》的有关规定进行，同时汇气管应由具有压力容器制造资格的工厂制造。管道附件和管件的水压试验与工艺系统的试压压力相同。汇管在筒体上开口的结构有两种型式，一类是传统的焊接结构，另一类是开口模压拔制结构。焊接结构即汇管上的开口接管采用无缝钢管或锻制加厚接管与筒体焊接，其特点是制造工艺比较成熟、简单，适用于压力比较低的汇管。拔制结构即对筒体上开口位置以加热方式用模具在压力下拔出一个开口接管，接管与筒体是一个整体，其过渡区是圆弧过渡形式。对于高压汇管，开口模压拔制结构不论在外观上，结构受力上和焊接接头缺陷的避免上均优于开口焊接结构。对于拔制工艺，主管壁厚不但要满足高压下的强度要求，还要为支管提供所有材质并满足开孔补强，因此，拔制工艺主管的筒体壁厚相对较厚。另外，受拔制水平的影响，开口接管的拔制高度不会太高。汇气管结构型式采用焊接结构还是拔制结构取决于以下几点：1）设计压力，从以上分析对比中能够看出，拔制汇管从性能上优于焊接结构汇管，但同时主管壁厚较厚，当主管长度较大时，相对于焊接结构必将更多地消耗大量钢材，增加成本；另外拔制工艺相对复杂，制造费用高于焊接结构，这也不利于成本的控制。2）开口大小，当支管直径相对于主管直径较大时，如在DN400的主管开DN300的孔，此时的管口条件超出了所有计算方法的适用范围，无法采用等面积补强法或者压力面积补强法对开孔进行补强。对于此类大开口情况，自然不能采用开口焊接支管的型式，而只能选择拔制结构；3）生产能力及运输要求，从以上分析对比中能够看出，焊接结构制造工艺比较成熟、简单，具有生产能力的制造厂很多，使用比较普遍。而拔制结构汇管正好与之相反，当前，国内还有许多制造厂不具备拔制汇管的生产能力。因此，当工程所在省市周边没有具备拔制汇管生产能力的制造厂时，应尽量考虑采用焊接结构汇管，否则将会增加运输困难和相关费用，特别是工程量较大时，更应考虑运输问题。本工程的最高设计压力为10MPa，焊接结构汇管完全能满足功能要求，并能确保设备安全可靠；工程所有汇管开口均在开孔补强的适用范围内，完全能够采用焊接结构汇管；另外，该工程位于华北平原，在确保设备安全可靠的前提下，从减小投资、保证生产能力以及降低运输费用等多方面考虑均可采用焊接结构汇管。综上，本工程中所有汇管采用开口焊接结构。（3）清管三通本工程中所有清管三通均采用拔制或挤压结构，三通的主管长度均应大于有效补强宽度的两倍，支管的高度均应大于过渡圆弧的半径，并满足最小补强高度的要求。6.4.6主要工程量本工程非标设备主要工程量见下表。表6.4-1非标设备一览表序号设备名称数量规格尺寸设计条件主体材料温度℃压力MPa1汇气管110MPaDN450×280006010Q345R2汇气管310MPaDN350×48006010Q345R3汇气管36.3MPaDN350×4800606.3Q345R4放空立管1DN250h=2500060常压205清管三通96.3MPaDN250×250606.316Mn6.5工艺部分主要工程量主要工程量见表6.5－1。表6.5－1主要工程量表序号名称及规格单位数量备注一设备1放空立管DN500/DN250h=25m具12流量计橇块套64调压装置橇块（每套3个调压器）套65自用气调压箱台1二阀门1电动球阀PN10MPaDN200个62电动球阀PN6.3MPaDN250个63电动球阀（焊接）PN10MPaDN200个14手动球阀（焊接）PN6.3MPaDN250个25手动球阀（焊接）PN6.3MPaDN200个16手动球阀PN10MPaDN200个67手动球阀PN6.3MPaDN250个158手动球阀PN10MPaDN80个49手动球阀PN6.3MPaDN80个610手动球阀PN10MPaDN50个711手动球阀PN6.3MPaDN50个1012手动球阀PN6.3MPaDN25个1213节流截止放空阀PN10MPaDN200个114节流截止放空阀PN10MPaDN80个115节流截止放空阀PN6.3MPaDN200个316节流截止放空阀PN6.3MPaDN80个617节流截止放空阀PN6.3MPaDN25个1218阀套式排污阀PN10MPaDN50个419阀套式排污阀PN6.3MPaDN50个320止回阀PN6.3MPaDN200个321止回阀PN6.3MPaDN80个322安全阀PN10MPaDN80个423安全阀PN6.3MPaDN80个624管道发球阀PN6.3MPaDN250个1清管用三管件设备1绝缘接头PN10MPaDN200个12绝缘接头PN6.3MPaDN250个13汇气管PN10MPaDN450L=28m具14汇气管PN10MPaDN350L=4.8m具35汇气管PN6.3MPaDN350L=4.8m具36清管三通PN6.3MPaDN250×250×250个96.6站场内防腐6.6.1站场内埋地管道防腐1）性能要求站场内埋地管道的防腐层除具有一般防腐层所应当具有的性能外，还应当具有以下几个显著特点：（1）能适应现场的施工环境（如温度、湿度等）；（2）易于现场涂覆作业，质量易于控制；（3）对环境的污染小。2）埋地管道防腐层方案比选站场内埋地管道较为复杂，一般工程实践中均采用现场涂敷的工艺。当前工艺站场内埋地管道常见的外防腐层主要包括：高固体分环氧涂料和聚烯烃冷缠胶带，两种防腐层优缺点比较见表6.6-1。表6.6-1站场内埋地管道防腐层方案比选表项目优点缺点高固体分环氧涂料防腐层1.防腐性能好；2.具有良好的耐阴极剥离性能；3.现场施工方便。1.抗冲击性能差，易在管道下沟回填过程中破坏防腐层；2.吸水率较高；3.耐土壤应力差。聚烯烃冷缠胶带防腐层1.施工方便；2.机械强度相对较高，抗冲击性能优异；3.成本低。1.综合防腐性能一般；2.耐土壤应力性能一般。3）本工程推荐的站场内埋地管道防腐层本工程推荐使用高固体分环氧涂料和增强纤维聚丙烯胶带做为站场内埋地管道的外防腐层（管道露出地面200±10mm范围外表面与埋地管道做相同防腐），即在管道表面先涂覆高固体分环氧涂料，再包覆一层增强纤维聚丙烯胶带。增强纤维聚丙烯胶带的基材为独特的改性聚丙烯编织纤维布，采用丁基橡胶改性沥青做防腐胶层。其基材是纤维结构可有效地抵抗由于土壤应力而产生的蠕变破坏，还具有抗冲击、耐老化、耐拉伸、粘结强度高等特性，与高固体分环氧涂料结合使用，可有效利用高固体分环氧涂料的防腐性能，同时利用冷缠胶带可提高涂层体系的综合机械性能。因此埋地管道采用高固体分环氧涂料（3～4道，干膜厚300μm）+丁基橡胶改性沥青底漆（厚30～40μm）+增强纤维聚丙烯胶带（胶带厚1.1mm，搭接宽度50％～55％）的防腐形式。埋地阀门、三通等异形件采用矿脂带配套底漆（厚30～40μm）＋矿脂带（厚1.4mm）一层（搭接宽度不小于胶带宽度的50%～55%）的防腐形式。6.6.2地上管道及地上附属设施的防腐层地上管道外防腐层选用抗紫外线、耐候性能优异，价格适中的丙烯酸聚氨酯防腐蚀涂料。涂层系统结构见表6.6-2。除锈质量达到Sa2.5级。表6.6-2地上管道外防腐涂层结构涂料名称最小干膜厚度（μm）道数无气喷涂刷涂底层环氧富锌底漆(普通钢表面)7012蚀刻底漆(镀锌钢表面)1012中间层环氧云铁中间漆10012面层丙烯酸聚氨酯漆8022注：出地面管道地上200±10mm范围内采用增强纤维聚丙烯胶带。6.7自动控制及仪表6.7.1设计内容：1）天然气进出站就地温度指示及自用气调压前就地压力指示。2）天然气进出站远程压力指示报警及温度指示。3）天然气进站压力超高远程紧急切断及天然气出站压力超高紧急切断。4）天然气出站流量计量限流及天然气计量需要的温度、压力补偿。5）天然气出站压力调节与流量调节。（采用电控、自力式相结合的方式，加自力式切断阀。电控阀为主调节阀，自力式为监控调节阀。）6）装置区的天然气泄漏检测指示报警。7）站场自用气调压加流量计量（调压箱，就地压力指示，流量就地累积、指示）。6.7.2设计原则：1）严格执行国家和地方有关工程建设的各项方针、政策、规范和规定。2）提高生产和管理自动化水平，改进工作条件，保证安全生产和文明生产，便于操作和维护，减轻劳动强度。3）充分利用现有设施，优化设计，尽可能利用原有设备,减少投资。6.7.3仪表选型和控制方案6.7.3.1仪表选型：·现场压力指示采用压力表，温度指示采用温度计。远传压力采用智能压力变送器，温度采用一体化温度变送器。·进出站紧急关断阀配电动执行机构，在现场采用手动控制的方式和在控制室远程控制的方式。电源供电：380VACUPS电源，断电保护时间2小时。·调节阀采用电控（主控）阀加自力式（监控）阀，自用气调压采用自力式阀。·出站流量计量采用气体超声流量计（成套设备），自用气流量计量采用就地涡轮流量计。·可燃气体泄漏检测指示报警采用催化燃烧式探测器加报警器。6.7.3.2控制方案·为保证上、下游管道及输气站场的安全，当进出站压力不在所设定压力范围内，进出站紧急关断阀将经过站控制系统输出紧急关断命令，实施关阀。·为保证下游管道及输气站场的安全，当出站压力不在所设定压力范围内，调节阀前的自力式切断阀阀将自动切断气源。并输出接点信号给站控制系统。·为保证向下游不间断供气，本设计的调节系统由一个自力式切断阀，一个自力式监控阀和一个电控调节阀组成，实现监控调压和在下游管道压力过低的情况下，实现流量调节功能，保证向下游不间断供气。6.7.4施工要求及相关说明：1）仪表施工应严格按照GB50093-《自动化仪表工程施工及验收规范》执行。2）爆炸危险场所的施工应严格按照有关防爆规范执行。3）本设计站内仪表信号电缆全部采用铠装电缆经过直埋或穿管方式敷设至控制室。仪表电缆穿过防爆挠性软管连接时应使仪表接口完全密封，所有保护管开口处用密封胶泥封死。进出控制室的电缆敷设完毕后须用沙土将进出洞口封严。4）仪表信号电缆敷设时，尽量远离工艺管线和电力电缆。与其平行时相距1.0m，交叉时相距0.5m，穿越道路时穿钢管保护并根据需要可做升高或降低处理。5）仪表信号电缆经穿墙保护管敷设至控制室沿活动地板下，敷设至控制柜的接线端子处并固定，剥去保护层，将仪表信号电缆屏蔽层缠绕后连接到工作接地端子上，仪表信号电缆备用芯线在机柜内接至接线端子，再与电涌保护器接地系统相连（1Ω），控制室内的仪表接地均接到电专业的等电位接地系统。6）现场所有电气仪表设备均应接地，如：变送器、电动阀等，所有接地线应以最短的距离进行敷设，尽量减少长度。7）现场电动阀的动力电缆、供电由电专业完成。8）仪表及控制系统接线须按其产品说明书要求接线。9）控制系统由系统集成商负责整个站控制系统的内部安装、调试、编程组态以及投产工作。与现场仪表相连接的电涌保护器由站控系统集成商负责统一安装在系统机柜中，并做好电涌保护器的接地。流量计算机需要采用的电涌保护器由供货商负责安装在流量计算机的机柜中，并完成内部接线工作。10）站控系统集成商应负责整个站控制系统的硬件集成、软件组态、接线、安装、调试以及投产等工作。并负责与现场仪表的信号连接、通讯、编程及现