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1、全国压力管道设计审批人员培训教材第三章 输油和输气管道中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司 章申远 2008年6月版3 输油和输气管道3.1 输油输气管道设计主要标准、规范3.2 管道线路设计3.3 管道敷设3.4 管道强度及稳定性计算3.5 管材和管道附件的选用3.6 管道穿越工程3.7 安全与放空3.8 油、气管道施工全国压力管道设计审批人员培训教材 3.1 输油、输气管道设计主要标准、规范全国压力管道设计审批人员培训教材 （1） 输气管道工程设计规范 GB50251-2003；（2） 输油管道工程设计规范 GB50253-2006；（3） 石油、天然气工程设计防火规范GB50183
2、-2004；（4） 石油、天然气工业输送钢管交货技术条件GB9711.1.2.3-1999；（5） 油气输送管道穿越工程设计规范 GB50423-2007； （6） 输油（气）埋地钢质管道抗震设计规范SY/T0450-2004 ；（7） 钢质管道外腐蚀控制规范GB/T21447-2008；（8） 埋地管道强制电流阴极保护设计规范SY/T0036-2000；（9） 埋地钢质管道牺牲阳极、阴极保护设计规范SY/T0019-97；（10）埋地钢质管道交流电排流保护技术标准SY/T0032-2000全国压力管道设计审批人员培训教材 3.2 管道线路设计全国压力管道设计审批人员培训教材 （1）根据任务要
3、求应经过的线路起、终点及油、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、环境条件确定；（3）线路应避开军事设施、机场、车站、码头、国家级自然保护区 、国家重点文物保护区等。（4）线路走向应考虑沿线的水、电、讯、交通情况及居住区、城市 规划要求，选择方便施工和运行的方案。（5）符合相关规范要求。 3.2.1 输油、输气管道线路工程选线原则全国压力管道设计审批人员培训教材 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过程。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。输气管道根据周围公共
4、活动的增加而降低管道应力水平，即增加管道壁厚。 3.2.2 输气管道设计的安全原则全国压力管道设计审批人员培训教材 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 。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）见下图： 3.2.3 输气管道线路设计的地区等级划分全国压力管道设计审批人员培训教材 强度设计系数（F）表地区等级居民密度指数强度设计系数F一级地区户数在15户或以下区段0.72二
5、级地区户数在15户以上，100户以下的区段 0.6三级地区户数在100户以上区段包括工业、商业区、发展区等 0.5四级地区系指四层及以上楼层，交通频繁地下设施多等区段0.4全国压力管道设计审批人员培训教材 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）与城镇居民点或独立的人群密集房屋的距离，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，管道中心距公路用地范围边界其距离不宜小于10m，三级及以下公路不宜小于5m ；（4）与铁路平行敷设时
6、，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。 3.2.4 埋地输油管道同建、构筑物的最小间距全国压力管道设计审批人员培训教材 3.2.5 管道外壁防腐绝缘层的设计要求油气管道外壁防腐蚀主要是采取外壁防腐绝缘层加阴极保护联合 防腐措施。外壁防腐绝缘层防腐蚀原理是将防腐材料均匀致密地涂敷在 经除锈的金属管表面上，高电阻的涂层将管道金属与腐蚀介质隔离，切 断金属电化学腐蚀电池的通路，从而阻止管道金属腐蚀。管道外壁防腐 绝缘层基本性能要求：（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
7、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；全国压力管道设计审批人员培训教材 3.2.6 管道阴极保护设计原理及阴极保护方法（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。此时被保护的金属接在直流电源的负极上，而电源的正极则接辅助阳极。强制电流阴极保护为目前
8、油气管道阴极保护的主要形式。该保护系统主要包括供电电源，辅助阳极（阳极地床），参比电极、电绝缘装置，检测系统等。全国压力管道设计审批人员培训教材 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。 全国压力管道设计审批人员培训教材 3.2.7 输油、气管道线路截断阀的设置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、
9、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。上述规定的阀门间距可以稍作调整，使阀门安装在更容易接近的地方。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。输油管沿线阀门间距不应超过32km，穿越大型河流、人口密集区等管道两端应设置截断阀。全国压力管道设计审批人员培训教材 3.2.8 输气管道标志设置如何规定（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
10、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。 全国压力管道设计审批人员培训教材 3.3 管道敷设全国压力管道设计审批人员培训教材 （1）输油、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。 3.3.1 输油、输气管道敷设要求如何规定全国压力管道设计审批人员培训教材 （2）埋地输油、气管道覆土层最小厚度应符合下表中的规定。在不能满足要求的覆土厚度或外荷载过大、外部作业可能危及管道之处，均应采取保护措施。地区等级土壤类岩石旱地水田
11、一级地区0.60.80.5二级地区0.60.80.5 三级地区0.80.80.5 四级地区0.80.80.5注：（1）对需平整的地段应按平整后的标高计算。（2）覆土厚度应从管顶算起。（3）埋地输油管道覆土厚度不应小于0.8m。（4）岩石、砾石区沟底应比土壤管沟挖深0.2m，用细土垫平。最小覆土厚度表（m） 全国压力管道设计审批人员培训教材 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。 3.3.2 沼泽、水网（含水田）地区管道敷设措施全国压力管道设计审批人员培训教材 （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
12、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）当输油管道采用锚固墩（件）锚固时，管道同锚固墩（件）之间应有良好的电绝缘。3.3.3 输油管道锚固墩设置全国压力管道设计审批人员培训教材 埋地输油、输气管道与其它管道、通信电缆交叉敷设时其间距应符合国家现行标准钢质管道外防腐控制规范GB/T21447的有关规定。（1）被保护管道与其它地下管道交叉时，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）管道与电缆交叉时，相互
13、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。3.3.4 埋地输油、输气管道与其它管道、电缆交叉敷设要求全国压力管道设计审批人员培训教材 名 称3kV3-10kV35-66kV110kV220kV开阔地区最高杆（塔）高路经受限地区 (m)1.52.04.04.05.03.3.5 埋地输气（油）管道与架空输电线路平行敷设时安全距离按下表要求：注：（1）表中距离为边界线至管道任何部分水平距离（2）路经受限地区最小水平距离应计架空电力线的最大风偏 全国压力管道设计审批人员培训教材 接地形式电力等级（kV）1035110220安全距离（m）临时接地0
14、.51.03.05.0铁塔或电杆接地1.03.05.010.0电站变电所接地5.010.015.030.03.3.6 输气（油）管道与交流电力系统的各种接地装置水平距离不应小于下表规定：全国压力管道设计审批人员培训教材 （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利通过的要求。（2）现场冷弯弯管的最小曲率半径应符合下表的规定。公称直径DN(mm)最小曲率半径Rmin 30018D 35021D 40024D 45027D 50030D3.3.7 输油、输气管道弯头、弯管的选用要求全国压力管道设计审批人员培训教材 （3）弯管和弯头的任何部位不得有裂纹和其他机械损伤，
15、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。 全国压力管道设计审批人员培训教材 （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： 3.3.8 输油、输气管道采用弹性敷设要求全国压力管道设
16、计审批人员培训教材 3.4 管道的强度及稳定性计算全国压力管道设计审批人员培训教材 （1）埋地管道强度设计应根据管段所处地区等级以及所承受可变荷载和永久荷载而定。当埋地管道设计地震动峰值加速度等于或大于0.2g时，应进行抗拉伸和抗压缩校核。（2）埋地直管段的轴向应力与环向应力组合的当量应力，应小于管子的最小屈服强度的90%。管道附件的设计强度不应小于相连直管段的设计强度。3.4.1 输气管道强度计算应符合哪些规定 全国压力管道设计审批人员培训教材 输气管道直管段壁厚按下式计算：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；焊缝系数；t温度折减系数。当温度小于120时，t值取1.0。3.4.2 输气管道强度计算公式 全国压力管道设计审批人员培训教材 最小管壁厚度表（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、9006.52
