天然气管线的壁厚选择

1. 石油天然气站场及集输管线

1）管线选择有关标准

《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/T14976－2002 2）管线壁厚计算

直管段钢管壁厚依照《油气集输设计标准》(GB50350-2005) 第8.1.4条的规定计算：

式中:

δ---钢管计算壁厚，mm； p---设计压力，MPa； D---管道外径，mm；

бS---钢管最低屈服强度，MPa； F---设计系数

Ф---焊缝系数（取1）； C---侵蚀裕量附加值，mm

pDC

2sF依照《油气集输设计标准》第8.2.8条：

油气集输管道处于野外地域时，设计系数F取；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。小河渠指连年平均水位水面宽度小于20m的河渠。

油气集输管道的侵蚀裕量C，关于轻微侵蚀环境不该大于1mm，关于较严峻侵蚀环境应依如实际情形确信。

依照《油气集输设计标准》第8.3.7条：

天然气集输管道设计系数依照现行国家标准《输气管道工程设计标准》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；

侵蚀裕量附加值C，当管道输送含有水和H2S、CO2等酸性介质时，依照侵蚀程度及采取防腐方法，其余情形下不计侵蚀裕量附加值。

（依照 《天然气脱水设计标准》7.0.2条对酸性天然气或CO2分压大于的湿天然气，且会引发电化学侵蚀时，设备必需采取防腐方法。硫化氢分压的计算方式应符合《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

依照《油气集输设计标准》GB 50350-2005中第8.6.11条的规定，弯头、弯管壁厚计算公式如下：

δb =δ×m m =（4R-D）/（4R-2D）

式中：

δb---弯头或弯管计算壁厚，mm；

δ---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）管线选择有关标准

天然气长输管道的线路用管一样执行《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第二部份：B级钢管》GB/。

2）管线壁厚计算公式

依照《输气管道工程设计标准》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δn）：

式中:

δ---钢管计算壁厚(cm)；

PD

2sFtP---设计压力(MPa)； D---钢管外径(cm)；

бS--钢管的最小屈服强度(MPa)；

F---强度设计系数按标准中表4.2.3和选取； Φ---焊缝系数；

t---温度折减系数.当温度小于120℃时,t值取。 输气管道的强度设计系数：

表2-1 强度设计系数

地区等级 一级地区 二级地区 三级地区 四级地区 强度设计系数F 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 一 地区等级 二 三 四 强度设计系数F 有套管穿越三、四级公路的管道 无套管穿越三、四级公路的管道 有套管穿越一、二级公路、高速公路、铁路的管道 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） 人群聚集场所的管道 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 100、150 200 最小壁厚 钢管公称直径 600、650、700 750、800、850、900 最小壁厚 250 300 950、1000 1050、1100、1150、1200 350、400、450 500、550 1300、1400 1500、1600 3）弯头弯管的壁厚计算

冷弯弯管曲率半径一样取40D，采纳与线路相同的防腐管制作。热煨弯头曲率半径一样为Rh=6D。

依照《输气管道工程设计标准》GB 50251-2003中第5.3.3条的规定，弯头弯管壁厚计算公式如下：

δb =δ·m m =（4R-D）/（4R-2D）

式中：

δb---弯头或弯管计算壁厚，mm；

δ---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，温度应力和由内压产生的轴向力引发的轴向应力，必需进行当量应力校核，受约束的埋地直管段轴向应力计算和当量应力校核。按《输气管道工程设计标准》GB50251-2003中附录B的公式计算。

由内压和温度引发的轴向应力按下式计算： бL=μбh+Eа（t1-t2） hPd 2n式中：бL——管道的轴向应力，拉应力为正，压应力为负（MPa）;

μ—— 泊桑比，取；

бh——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）； δn——管子公称壁厚(cm)；

E—— 钢材弹性模量（MPa），对碳钢≈×105; а ——钢材的线膨胀系数（℃-1），对碳钢≈1×10-5； 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，并应符合以下表达式的要求：

бe=бh-бL<бs

式中:бe——当量应力（MPa）；

бs——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固性校核即可。 （2）径向稳固性校核

管子需要有必然的刚度，不然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，因各类品级钢号的弹性模量相同，故只考虑直径与壁厚比即可。一样情形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固性校核。

依照标准5.1.4条，当管道埋设较深或外荷载较大时，管道的径向稳固性应按无内压状态校核：

ΔX≤

32KwDm X 38EI0.061EsDm W＝W1+W2

I=δn3/12

ΔX——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。 K ——基床系数。依照附录D，取； E ——管材弹性模量（N/m2）； I ——单位管长截面惯性矩（m4/m）； δn——钢管公称壁厚（m）；

ES——土壤变形模量（N/m2），依照附录D，取。

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 高压燃气管道 A B 次高压燃气管道 A B 中压燃气管道 A B 低压燃气管道 压力（MPa） ＜P≤ ＜P≤ ＜P≤ ＜P≤ ＜P≤ ≤P≤ P＜ 2）管线选择的有关标准

聚乙烯燃气管道应符合《燃气用埋地聚乙烯管材》和《燃气用埋地聚乙烯管件》；

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；

钢管采纳焊接钢管、镀锌钢管或无缝钢管，应别离符合《低压流体输送用焊接钢管》GB/T309一、《输送流体用无缝钢管》GB/T8163；

高压、次高压燃气管道应采纳钢管，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份：A级钢管》GB/（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份：B级钢管》GB/、《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、四级地域高压燃气管道管材不该低于L245。地下次高压B燃气管道也可采纳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标准

依照《城镇燃气设计标准》GB50028-2006第6.4.6条的壁厚计算公式进行管道壁厚计算：

式中:

δ---钢管计算壁厚(cm)； P---设计压力(MPa)； D---钢管外径(cm)；

бS--钢管的最小屈服强度(MPa)；

PD 2sFF---强度设计系数按标准中表6.4.8和选取； Φ---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 一级地区 二级地区 三级地区 四级地区 强度设计系数F 表3-3 穿越铁路、公路人员聚集场所的管道和门站、储配站、调压站内管道的

强度设计系数

管道及管段 一 地区等级 二 三 四 强度设计系数F 有套管穿越Ⅲ、Ⅳ级公路的管道 无套管穿越Ⅲ、Ⅳ级公路的管道 有套管穿越Ⅰ、Ⅱ级公路、高速公路、铁路的管道 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） 人员聚集场所的管道 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） DN100~150 DN200~300 DN350~450 DN500~550 DN600~700 DN750~900 DN950~1000 DN1050 公称壁厚（mm） 3）管线的强度、稳固性等校核按《输气管道工程设计标准》GB50251的相应规定进行。 4. 输油管道

1）管道壁厚计算

式中:

PD Ks 2δ---钢管计算壁厚(mm)； P---设计内压力(MPa)； D---钢管外直径(mm)； [σ] --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《原油和天然气输送管道穿跨越工程设计标准》SY/T 0015的规定取值外，输油站外一样地段取；输送液态液化石油气（LPG）管道设计系数的取值，见标准附录E；

бS--钢管的最低屈服强度(MPa)； φ---焊缝系数。

标准第5.4.4条：当管道及管件的壁厚极限误差符合国家现行标准的规按时，不该再增加管壁的裕量。

2）管道校核（标准和节）

管道的强度校核与输气管道公式相同。

对加热输送的埋地管道，应验算管道的轴向稳固，并应符合下式

NNcr NEt2t10.5hA n