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2《0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ASME B3】1.8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ASM《E B31》.8的规定一—致经：实践尚属可行本【规范：1，9，94版、20—03：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A！SME B3—1.8、《加拿大国家标准油气！管道系统CSA【 Z662、石油】。和天然气工》业管道输送》系统：。ISO？。 13623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10M《Pa时的设计标准】ΓOCT《 P：55989-2【014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ASME B！31.8按》管道使用条件对许用！应力值有详》细的规？定该标准《199？2年及以《前的版本规》定的许用应》力值在？0.4σs～0.】72σ？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】0.4σs～—。0，.8σs之间即美国！AS：ME 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】ASME 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A》SME 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：ASME B—31.？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2《00m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／k！m2全国乡村—人口密度约为70.！2人／km》2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—／km？2按：本规范提出的—管段：划分区域(0.8】km2？)计算我国乡村指数！则为：18：.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  ！。大陆3？1个省、自治—区、直辖《。市及全国人口—密，度(人／km2【) 《 》   —  注？1  基础料—据来源中华人民共】和，国国家统计》。局2010》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—31个省、自治【。。区、直辖市共—有家庭户401【5173《30户家庭户人【口为12《44608395】人平均每个》家庭户的人口—为，3.10人 【   —。    《  4   大陆】3，1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6】6557《530？6人占49.68％！；居住在乡村的人】口为67414【。95：4，6，人占50.》32％同20—00：年，。第，五次全国《。人口普查相比城镇人！。口增加2071【3，7093人乡村【人口减少1》33：23：72：89：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2？003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A！S，ME ？。B3：1.：8-：。2012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？.6km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 —Z66？2-20《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 B3！1.8基本一致区别！。在于：CSA？ Z66《2，规定无人区(No】ne)或供人居住的！建筑物不《超过10户(密度】指数为1《5.6？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ISO】 1362》3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：0.2？k，m范围内《沿管道任意划1km！2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《AS：ME 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2003】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2】003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1！2MPa最》大管径为D》12：19mm最高钢级为！。X80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AS【ME 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1968年！基于ASME 【B31.《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？CSA 《Z183《。和CSA 1—841994年将】这两部法规》进行了合并形—成了油气管道系统C！SA Z662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 1【3623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，    ！ 19？80年美国》。机械工程《师协会？(，。ASM？E)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】1，984年～》2001《。年的事故数据库其】结果：是输气？管线事？故率平均《值为1.8×1【0，-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 ？ ，     A！SM：E根据198—4年：～2001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～】2，0，01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2】4％建？造和制管缺陷导【致的管道事故占1】4％其他原因造成的！管道事故占2—3％ —     195！4年～2004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0.7》2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》1，00％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10【5，％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《Rock《ies Ex—press P【i，peline(洛基！捷运管线《。)州际输气管道管线！全长约2117k】m管径为《D10？67最大允》。许操：。作压力为10.2】MPa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！。kie？s Expre【。ss Pip—eline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 【   【  (1《0)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 ？。 》。    (1—2)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》01：3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D《1219mm、设计！压力：12：MPa、X80、长！约30？0km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0.72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—.72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、？0.7？2、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？ ：