城镇超高压天然气管线工程设计中几个重点问题的研究

时，开创了在城区敷设超高压天然气管线的先例，为今后同类型的工程设计树立了典范。

(2)管材的选取

①管道强度计算

在进行超高压燃气管道设计时，因管线与其它建、构筑物水平净距的确定始终是以强调管道自身的安全性为前提的，因此在进行压力大于1．6MPa的燃气管道设计时，必须对管道、弯头、弯管的壁厚进行计算。

根据《输气管道工程设计规范》5．1．2条规定，管道强度计算采用如下公式：

　　　　　　　PD

　　δ= ————

　　　　　　　2σsψFt

式中： δ-——钢管计算壁厚(cm)；

　　　　P ———设计压力(MPa)；

　　　　D ———钢管外径(cm)；

　　　　σs ——钢管的最小屈服强度(MPa)；

　　　　F--—强度设计系数；

　　　　ψ——-焊缝系数；

　　　　t———温度折减系数；当温度小于120℃时，t值取1.0。

在以往的燃气管道强度计算时，由于制管水平、施工焊接等缺乏严格的要求，在计算中要考虑一个小于1的焊接系数以确保输气安全，这实际上就增加了管道工程的钢材用量。当前，我国制管技术已有较大的提高，新的钢管标准如《石油天然气输送管道用螺旋缝埋弧焊钢管》，是参照美国APISpec 5L的标准制定的，技术要求基本一致。在《输气管道工程设计规范》中对管道的施工、焊接和检验也提出了严格的要求，以确保管道的安全运行。故在进行管道的强度计算时，不再考虑由于焊接所降低钢材的设计应力，规定焊接系数为1。

另外，《输气管道工程设计规范》中规定在进行管道强度计算时，不考虑增加管壁的腐蚀裕量。这是因为规范中明确提出了输气管道防腐设计必须符合国家现行标准《钢质管道及储罐防腐蚀工程设计规范》和《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》的有关规定。而这两本规范是根据国内外的实践经验制定的，规范中提出了防止管道外腐蚀的有效办法。在输送满足规范要求的天然气时，管子内壁一般不会产生腐蚀。同时，由于工程造价、金属耗量等经济原因，一般不允许采用增加腐蚀裕量的方法来解决管壁内腐蚀问题。因此，管道采取防腐措施后，确定管壁厚度时可不考虑腐蚀裕量。

对几种常用管材进行计算，结果如下表：

    Q235B 20号钢 SM41B X42 16Mn X52 最小屈服强度(MPa)   ≥235 ≥245 ≥245 ≥290 ≥340 ≥358 设计压力 (Mpa)   2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 钢管计算壁厚 DN700 0．957 0．918 0．918 0．776 0．662 0．628 (cm) DN500 0．703 0．675 0．675 0．570 0．486 0．462   DN400 0．566 0．543 0．543 0．46l 0．393 0．372   DN300 0．432 0．415 0．415 0．350 0．299 0．284

注：表中钢管计算壁厚值均是以ψ、t为1，F为0．4情况下得出的。

在对管道进行强度计算的同时，燃气管道的壁厚还不得小于最小公称管壁厚度。在承受内压较小时计算的壁厚可能很小，为满足运输、吊装铺管和修理的要求，还应根据各种荷载条件下予以校核。一般认为D/δ>140时，才会在正常的运输、敷设、埋管情况下出现圆截面的失稳。下表列出几种常用管径的最小公称壁厚。

最小公称壁厚

钢管公称直径(mm) 公称壁厚(mm) DN300 4.5 DN350 DN400 DN450 5.0 DN500 DN550 6.0 DN600 DN650 DN700 6.5

综上所述对于管道壁厚的确定，除了对管道强度计算的同时，还要满足最小公称管壁厚度，此外还要适当考虑在制管、运输、施工过程中人员的素质、目前的管理水平等因素可能对管道造成的损伤，适当增大管道管壁厚度。

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