4.2  ！地，区等级划《分，及设计系数确定 ！。 ？ 4《.2.1《、4.2.》2  我国大型【输气管？道工：程建设始于20【世纪：50年代《管道的安全保证【基本上沿用前苏【联大型管《线设计？模式埋？。地管：。。道与：居民点、工》矿企业和《独立建(构)筑物之！间，保持一定的安—全距离后来根—。据我国？情况制？定，了，埋地：输气干线至各类建构！筑，物最小安全距—离、：防火距离但在执行过！程中遇？到很多矛盾有些问题！难以解决20—世纪70年》代中期参《照美国国家标准A】SME？ B31《.8按不同地区等】级采用不同》的设计系《数，做出相应的管道设计！当时地区等级不是按！居民密度《指，数划分而是以—建(构)《筑物的安全防火类别！为基础相《应地：划分出四类地区等级！。设计系？数与美国国家标准A！SME？ ，B3：1.8的《规定一致经实践尚】属可行？本规范199—4，版，、2003版均采用！。了以居民《密度指数划分—地，区等级并规》定了相应的》强度设计系数—本次修订仍规定采】用，控制管道自身—的，安全性作《为输：气管道的设计—原，则并：将原一级地区—细分为一级一类【地区和一级二类【地区现分述如—下 《     第】一输：气管道建设》中，的安全保证有两【。。种指导思想一是控制！管道：自身的安全性如【。美国国家标准AS】ME B31.8、！加拿大国《家标准油气管道【。系统C？SA ？Z662、石油和天！然气工业管》道，输送系统ISO 1！3623等它们【的原则是严格控【制管道及其构件的强！度和严密性并贯穿】到从管道设计—、管：材冶金、制管—、设备材料选—用、施工、检验、】运行、维《护到更新《改造的全过》程，即，。。管道全生命周期【的完整性管》理用控制管》道的强度和结构安】全来确保管道系统的！安全从而为管道周】围，公众、建(》构)：筑物：及其他设《施提：供安全？保证目前《欧美各国多采用【。这种：设防原则二是控制安！全距离如前》苏联大型管线、俄】罗，斯联邦国家标准大型！管线压？力大于10MPa】时的设？计标准ΓO》CT P5598】9-201》4它们虽《对管道系《统强：度有一定要求—但主要是控制管道与！周围建？(构)筑物》的距离？。以此：。为周围建(构)筑】物提供安全保—证 ？   —  第二《加强管道自身安全】是对管道《周围公？众、建(《构)筑物及其—他设施？安全：的重：要保证对于》任何：地区的管道仅就承】受内压而言应是安】全，可靠的如果存在【有可能造《成管道？。损伤的不安》全，因素就需要及时采】取一定的措施以保证！管道的安全欧美国】家输：。气管道设计采取的】主要安全《。。措施是随着公共活动！的增加而降低管【道，应力水平即增加【管道：壁厚以强度确保管道！。自身的安全从而为管！道周：围公众？、建(构)筑物及其！。他设：。。施提供安全保—证这种“《公共活动”的定【量方：法就：是确定地区等级并】使管道设计与相【应的设计系数相结】。合在：这些地区主要采取】降低管道《应力的方法增加安全！度，按不同？的地区等级采—用不：同的：设计：系数：(F)来保证管道】周，。围公众、建》(，构)筑物及其他【设施的安全》。显然这种做法—比采取安全距—。离适应性强》线路选择比较灵活也！较经济合理 【   —  第三强》。度，设计系数(F)管】道，安全：性的判断是许用应】。力值使用条》件不同其《值亦异即使》。在同样条件下根【据各国国情其值亦有！所差异美国AS【ME B31.【8按管道使用条件】。对许用应力值有【详细：的规定该标》准19？9，。2年及以《前的：版本规定的许—用应：力值在0《.，4σ：s～0.7》2σ：s(σs为》钢管标准规定的【最小屈服强》。度)之？。。间该标准1989版！。及之后版本》。规定的许用应—力值在0.4σ【s～0.8σs【之，间即美国ASME ！B31.8已将最】大许：用应力提升》为，0.8σs》 ， ：     输气！。管线设？计采用设计系数0.！8时(一级》一类地区)管—道应选择在人—类活动少《且无：永久性人员居住的地！区采用设计系数【0.：7，2，时(一级二类—地区)管《道应处于野外和人口！稀少的地区在—这些：区域发生《管道事故除管道公】。司财产损《失外对外界的危【害程度不《大采用设计》系数0？.4时(四级—地区)管道处在人】口稠密、楼房—集中和？交通频繁的地区【由于输？气管道运行》聚积了大量的—弹性压缩能量管道一！旦发生破坏对周围环！境，危害甚大因》此应降？低管道应《。力水平提高安全度】以确保管道周—围公众及建(构)筑！物的安全此》外在四级地区的线路！截断阀一般不超【过，8km管道发生【事故时气体》向外释放《量较：其他地区等级—少从而？把危害降到最低限】度根据国内外—的大量实践证—明按不同《。的地区？等级采用不同的设计！系数来设计》输气管道是》安全可靠的不—。同地区等级采用不】同地区的强度—设计系数在》合理使用管材强【度上也是经》济合理的本次修订】根，据我国近十年工程】。建设经验和技术【发展：水平增加了0.8】强度设计系数本【规范的设计系数与美！国国家标准》输气和配气》管道系统《A，S，ME B31.8一！致即0.《8、0.72、【0，.6、0.5、【0.4？ ：    【 第四地《。区等级划《分美国国《家标：。准ASME B31！.8按不同的—居民：(建：筑物)密《度，指数将输气管道【沿线划？分为四？个地区等级》其划分的具》体方法是以》管道中心两侧各1】／8英里(201m！)范围内《任意划分成》长度为1英里的【若干管段在》划定的管《道区域内《计算供人居住独【立建筑物(》户，)数目定《为该区域的居民【(建筑物《)密：度，指数并以此确定【地区等级 】     —我国幅？员辽阔东西南北地区！特征差别甚大根据】我们多年的工作实】践按居？民住：户(建？。筑物)密度指数划分！为四个地《区等级进行相—应，的，管道设计是适—宜，的同时从《我国实？际情况？出发对居民住户(建！筑物：)密度指数的确定】。做了一些改变这与】美国A？SME 《B31.《8不同本规范本次】修订增加《了一级一类地区可采！用0.8设计系数并！对该地区等级—划分提出了》严格的要求》对其他地区等级的划！分未：作调整 》。 ，。 ：    《 本规范《采用沿管《。道，中心线两《。侧各200m范围】内任意划分长—度为2km的若干管！道区域按划定区域】内供人居住的独【立建筑物(户)数】目(以数目》多者为准)确定【居民：(，建筑物)《密度指？数   ！  我国《是世界上人口最多的！。。国家大陆31个【。省、自治区》、，直辖市？现有人口约》13.4《亿我：国人：口分布很不均—匀中、东部地区人】口密度？大西部地区人—口密度小全国平均】人，口密度约为140人！／km？。2全国乡村人口密】。。度约为70.2人】／km2乡村按【。3，。.1人／《户来计算独》立建筑物数则居【民，(建筑物)密度指】数约为22》.7户／《km2按《本规：。范提出的管段划分】区域(0.8km】2)计算《。我国乡村《指数则为1》8.2即我》国，按乡村居民独立【建筑物？数密度指数》全国平？均为：二级地？区从乡村人》口居住？。。情况看山区及丘陵地！区多为分散居住平原！地区：多为集中居》住我国大陆31个省！、自治？区，、直辖市及全国人口！密度统计见》表，2  】表2：  大陆31个省、！自治：区、直辖市及—全，国，人口密度《(人／km》2) 【 》   《  ：注1  基础—料据来？源中华人民共和国】国家统计《局，20：10第？六次全国人》口普查主《要数据公《报 ？  》  ：     2  】本表除？全国平均人口密度外！其，余人口密度根据(未！考虑现役军》。人及难？以确：定常住地《人员)常《住人口？数及各地区陆地【国，土面：。积计算得出 】 ？    《    《3  大陆3—1个省、自治—区、：直，辖市共有家庭户4】01517330户！家庭户人口为1【24：46083》95人平《均每个家庭户的人】口为3.1》0人 【   ？   ？   4   【大陆31个》省、自治《区、直辖市和现役】。军人的人《口中居住在城镇的人！口为66《5575306人】占49.《。68％；《。。居住在乡村》的人口为67—4，149546人占5！。0.32％同—2，0，00年第五次全【国人：口普查相比城镇人口！增加20713【7093人乡村人】口减少13323】7289人城镇人】口比重上升》13.46个百分】点 —   ？  综上所述我国】按乡村居民》独立建筑《物数密度《指数平均《为二级地《区乡村居民(建筑物！)密度指数约为【22：.7户？／km2采用安【全距离原则设计输】气管道明显》不合适因此本—规，范采用提高输气管道！自身的安全度来保】证管道周围建—筑物的安全是—积极的与用安—全距离来保证管【道，周围建(构)—筑物的安全相比【前者：较为合理采用管道自！身的：安全度来保证—。安全已被当》今许：多工业发达》国家所？。采用：因此本规范》。修订：时仍以按地区等【级确定管道》自，身强度安全为原则】    ！ 本次修订是在【。200？3版基？。础上将一级地—区细分为一级一类】和一级二类两个地区！类别确定一级一类地！区可：。采用0.8或—0.72强度—设计系数一级二类】地区采用0.7【2强：度设计系数》对，一级一？类地区的划分方【式主要参考了—。以，下国外标准》 》    《 (1)美国—国家标准输气和配气！管道系统AS—ME B31.8-！2，012该标》准第840.2.】2，条规定一级地区(】包括一级一类—0.8设计系数和】一级二类0》.，72设计系数)指沿！管，道中心线两》侧各0？.2k？m范：围内、？任意划分长》度为1.6k—m的地？。带，内供人？居住的建筑物不【超，过10？户(密度指数为【15.6户／km】2)主要指荒地、】沙漠、山区、草原】、耕地和人口—。稀少的居民区 ！ ？    (2)加拿！大，油气管道系》统CSA Z6【62-20》。。07的？一级地区划分与美国！国家标准输气和配气！管道系？统ASME》。 B31.8—基本一致区别在于】CS：A， Z662规定无人！区(None)或供！人居住的建》筑物不超过1—0户(密度指数【为15.6户／【km2)均为一【级地区一级地区【设计系数均为0.】8，   】  (3)石油和天！然气工业管道输【送系统IS》O 13623与美！国和：加拿：大标准略《有，不同它是以每平【方千米的人的—。个数来确定的—地区等？级对输送D类—无毒：的天然？气一级？地区指管道》中心：。线两侧各0.2km！范围内沿管道—任意划1km2【的面积这个面—。积内不？经常有人类活动【为，无永久？性住房的地区如【。不通行的沙漠—、荒凉的冻土地区】等在：该地区环《向应：力设计系《数可以？增大到？0.83(环向应】力的：计算方式与美国【国家标准《ASME 》B31.8也略有不！同)： ：     综！上所述本规》范首次引《入0.？8，强度设计系》。数为慎重和安全考】虑本规？范一级一类地区的划！分要求比美国和加】拿大标准要求更严格！一些与ISO 1】3623《要求：基本一致因此本规】范规定一级一类地区！采用0.8》设计系？数的管道为不经【常，有人：活动、无永久性人员！居住的地区 ！。 ：4.2.《3  本规范20】03：版，的，修编时曾考虑—了采纳0.8设【计，系数但因我国当【时冶金、制》管、施工、检验及完！整性管理《等技术与世界先进】。水平尚存在一定差】距故未？。采纳：本次修订增》加一级一《类地区可《采用0？.8设计系数主要考！虑了以下因素 】  》   (1)本规范！2003版》发布至今《我，国输气管道工程【建设经过了十—几年的快速》发展建？成了西气东输管道】、，陕京：二线、冀宁》联，络线、陕京三线【、，西，气东输二线管道【、西气东输三线【管道(西段)—等大口径、高压、高！钢级全国骨》干输气管道最大【设计压？力已达12MPa最！大管径为D12【1，9mm最高钢—级为X？80且目前》我国正在开展更高】钢，级、更大管径的技】术研究我《国在管线钢的—冶金：。、制：管、施工及检验技术！、质量控制水平、完！整性管理水平方面有！了显著提《。高管道建设总体技术！基本接近或达到国际！先进水平为本—规范修订增加一级】一类地区可采用0.！8设计系《数打下？了良：好基础 【    》 (：2)美国国家标准输！。气和：配气：管道系统A》SME 《B31.8-—1989正式将设计！系，数提高到0.8【。并沿用至今该标准将！一级地？区，分为一级一》类地区(设》。计系数取0.8)】和一级二类地区【(设计系数取0【.72) — 《    《(3)加拿大在【196？8年：基于ASME B】31：.，4和B31.8编制！并颁布？。了分别适用》于输油和输》气管道的《联邦法规C》。SA Z183和】CSA 184【1994年》将这两？。部法：规进行？了合并形成了油气管！道系统CSA Z6！62至？今一级地区仍采【用0.？8强度设计系数 ！ ：  ？。   (4)石油】和天然气工业—管道输送《系统ISO》 136《23中规定D类无毒！天然气？管道在一级》地区采用《的环向应力系数【最，大为0.《。83 ？   【  (5)管—道失效与设计系数的！关系 《 ： ， ，    《1980年美—国机：械，工程师协会(AS】ME)？将1953年～19！。71年间采用0.】72：以上设计系数与【采用0.72及以下！。设计系数运行的【输气管道的事故率进！行了比较设计系数在！0.72及以下的输！气管线事故》率平均值为2.5】×10-《4／(千米·年)设！计系数为0.72以！上的输？。气管线事故率平均】值为3.1×10-！4／(千米·—年)说明这》。期间采？用0.7《2以上设计系数的输！气管：线事故率要高一些】此后A？SME统计分析了1！98：4年～2《001年的事—故数据库其》结果是？输气管线事》故率平均值》为1.8×》10-4《／(千米《·年)事故率降低的！根本原因是》完整性管理的应用】及管理水平的—。提高 】   ？ ASME根据【1，984年～》20：0，1年：间美国管道事故数据！库分析了管道的【运行应力《。与输气管《道事故率之间的【关系其结果是设【计系数低于0.【4，的天然？气管道事故率最高占！所有事故的比例【接近40％》；设计系数高于0.！72的？。管道事故《仅占所？有事故的2％数据】表明应力水平—和设计？系数不是管道发生失！。效事故的主要—原因事故《率和设？计系数无直接—关系ASME—又进一步《对1984年～【2001年间事故】数据库分析研究【。了诱：发管道事故的—主要原因其结果是】外力损伤是诱发管道！事故的主要》。原因占所有管道事】故的39％腐蚀【导致的管道事故【占24％建造和制】管，缺陷导致的管道事】故占14％其他原】因造成的管》道事故占23％ ！。    【 1954年～【2，004年《间加拿大天》然气管道的事故率】。大约为2.0—×10-4／(【千米·年)》与，美，国，的天：然气管？道事故率基》本相：当加拿大没有建【立与：美国：相似的事故》数，据库因此无法具体判！定钢：。管级别、规格或者】运行压力等哪—。个因素是引起管道】事故的主要原因【但是采用0》.8设计系数并没】有造成管道事—故的发生 》   【  根据以上国外管！道数据分析管—道失：效与设计《系数关？系不大北美地—区，已，有管道工程应用情况！表明采取严格的质量！控制与完整性—管理措施0.—8与0.《72设计《系数的管道失—效概率基本相—当，采用：0.8设计系—数技术可《行 》     (【6)加拿大和美国管！道工程标《准规定了输气—管道：一级地区可采用0.！8强度设计系数【。。目前：国际上按《0.8设计》系数建造运》行的管道《已达数万公里与采】。用0：.72设计系数的】管道相比事故—率并没有《。。明显：的上升？管道：失，效受多种因》素的：影，响但设计《系数不是管道—。。失，效的：控制因素采用0【.8设计系数虽【然失效概率和运【行，风险有一定程—度的增？加，但都在可以接受的】范围之内 — ：。     (7】。)通过合理控制管】材化学成分》、钢管的断裂韧性】指标、？壁厚偏差和管材最小！。屈服强度偏》差我国现有管材【制造技术水平—可，以满足0《。.8设计《系数的管材》要求 】    (》8)采用0.—8设计？系数钢管《需在工厂《进，。行达：到管材标准》规定的最小屈服【强度100％静水试！。压试验现场至少要进！行，1.25倍设—。计压：力的：水压强度《试验考？虑到现场地》形高差要求低—点试：验，。压力产生的》环向应力不》。大于105％—管材标？。准规：定的最小屈服强【度采：取严格？的试压措施用压力-！体积图法监测试压过！程现场水压》强度试压《不会造成管道的试】压失效还可在一定】程度上？提高管？道的完整性 —。。  —   (9》。。)2：006年美国批【准建设Rockie！s ：Ex：press Pip！elin《e(：洛基捷运《管线)州际输气管】道管线全长约—2117km管径为！D1067》最，大允许操作压—力为10.2—MP：a管道90％—处于一级地区一级】地区内管道最—大，环向应力不超—过80％管材标准】规定的最小屈—服强度即设》计，系数：最大为0.8—。管道公司对此管道在！一级地区使用0.8！设计系数和0.72！。设计系数进行—了，9个方？面的风？险分析①应》力腐蚀裂纹；②工艺！缺陷；？③天气／外》部原因；④焊接【和，制造缺陷；》⑤设：备故障；⑥设备影】响或第三方损害；】⑦，外部腐蚀；⑧内部腐！蚀；⑨？不当操作风险分【。析根据以上9项【风险分？析结果使用0.8设！计系数的管道—总体风险没有显著增！加此外？使用0.8设—计，系数的管道只—在外部腐蚀、内【部，腐蚀和不《当操作方面风险稍稍！增加由于壁厚要【薄一些应力更高相应！的风险也要稍大一些！。安全性？有所降？低根据Roc—kies E—xpres》s， Pi？peli《ne：风险分？析0.8设计系【数的管？道，只要严格控制进【入管道内的气体【质，量(防止内腐蚀)、！采，取可靠的外防—腐蚀措施及加—强完整性《管理管道《。的可靠性是有保障】的  】   (10—)采用0.8设【计系数可减》小管道壁厚节—省钢材耗量且—对增加输《量有一定效果 】     】(，11)我国地—。。域辽阔？具备：一级：一类地区采》用，0.8强度设—计系数的地域条件如！戈壁、沙漠、草原等！地区 【     》。(12)《为本：。规范修订增》加0.？8强：度设计系数》中国石油天然气股份！公司专？门组织开展了“输】气管道提高强度设】计系数工业性应用】研究”？(该项研究是中国】石油天然气股份【公司重大科技—专项“第三代大输量！天然气管道工程关】键技术研《。。究”中的子课—。题之一)在》该子课题中开展了输！气管道？。提高强？度设计系数可行【。性研究、0.8设】计，。系数用管材技术【条，件及管？材生产技术》研究、0.8设计】系数管道现》场焊接工艺》及环焊缝综》合评价技术研究【、西三线0.8【设计：系数示范工》程设计？及施工技术研究、示！范工程服役安全【可靠性？评估及风险分析根据！研究成果中石油于2！0，13：年在西气东》输三线管道工程(西！段)甘肃境内建【设完：成了管径《D1219m—m、设计压力12M！Pa：、X：8，0、：长约300km的0！.8设计系数—输气管道试验段为】本规范的修》订提供了理论—和实践依《。。据 ？     综！上所述本《规范修？订增加0.8强度设！计系数的条件和时】。机已经成熟 — ？  ？   本规范并非要！求一级一类地区【必，须采用0.8强【度设计系数即在一】级一类地区》的管道采用0.【8或0？.，7，2强：度设计系数》均是可？以的值？得注意的是》在一级一《类地区？采用0.8强度设】计系数的《管道本？。规范对管线的运行压！力控制、管材工厂静！水压试验、现场水压！强度试验等方面都】有更加？。严格的要求(—其要求分布在各章】节中)？因此一？级一类地区需在综合！分析本规范的—相关要求、工程具】体条：件和技？术，经，济比较后确定一【级一类？地区采用0.8或】0.7？2设：计系数 ！4.2.4  本】条为强制性条文本】规范规定在》一，级一类、一级二【类、二、《三、四级《地区：设，计系数分别为0.8！、0：.72、0.6、0！.5、0.4这种】相，互对应的关系在某些！情况下也有》例外如在《。一级地区内》的大中型穿(跨【)越管道、输气站】及阀室？内的管道、穿越不】同等级道《。路的：管道则？不，。能，套用相应的》地区等级来确定【管道的设计系数【为避免混淆本条对这！。些地段管道的强度设！计系数作了明确的】规定以便正确选用设！计系数 ！   ？ 一级一类地区采用！0，.8设计系数的【管道如果不可—避免地出现地—面敷设？的管段(除》管道跨越工程外)则！该地：面管：段应采用不大于0】.72的设计系【数主要是基于管道】水压强度《试，验的考虑 》     ！。 ，考虑到一、》二，级公路？高，。速公路？及铁路的重》要性：穿越这些道路都是】采，用非开挖方式如套管！或涵洞属有套管【类穿越这些》穿，越也：有采用定向钻穿越】的方式因此本次【修订删除了》原规：范表4.2.4中】“有套管穿越一【、二级公路高—速公路铁《路的管道”中的“有！套管”三个字 】 ：     本规】范不可能列出所有特！殊情：况设计系数的选用】规定针对不》。同的特殊地段设【计者应根据风险作】出判断采《用，合适的设计》系数和设计措施以确！保相互安全设计【措施：可，。以根据潜在影—响分析和管道的安】全风：险分析对《管道采？取适当降低》设计系数、提—高焊缝检测要—求、提？。高防腐等级、—增加：埋深、？加密地区标识等措】施以削减管道系【统风险 《 ，