？ 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AS【。ME B《31.？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ASME B31！.8：。的规定一致经实【践尚属可行本—规范19《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 B31.】8、：加拿大国家标准油气！管道系统C》SA Z《6，62、石《油和：天然气工《业管道输送系统【ISO 1》362？3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10】MP：a时的设计标—准ΓOCT P【55：989-20—14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 B3》1.8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！.72？σs(σs为—钢管标准规定的【最小屈？服强度)《之间该标准》1，989版及》之后版本规定的许用！应力值在0.—4σs～0.—。8σs之间》即美：国ASM《E ：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.【72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8《km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AS？ME 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？(201《m)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AS《ME 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20《0m范围内任意【划分长？度为2？km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：14：。0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(0.8km2！)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 《 大陆31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！。2，010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！51：7330户家庭户人！口为1？244608—395？人平：均每：个家庭户的人口【。为3.？10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6655【75：306人占49.】。68％；《居住在乡村的—人口为674—149546—。。人占50.3—2％：同2000》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1332》37289人城【镇人口比重上升1】3.46《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2003【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ASME B】31：.8-20》12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.！2km范围内、【任意划分长度—为1.6《km的地带内供人居！住的建筑物不—超过1？0户(密度》指，数为15.6户【／km2)》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》。0，7的一级《地区划？分与美国国家标准输！气和配气管道系统】。A，。SME B》31.8基本一【致区别在《于CSA Z6【。62规定无人区【(None》)或供人居住的【建筑：。物不超过10户【(密度指数为15.！6户／km》2，)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？ 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0.2k！m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》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1】2MPa最大管径】为D：1219mm—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A：SM：E 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.：7，2) ？     ！(3)加拿大在19！68年基《于AS？ME：。 B：31.4和B—3，1.8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！ ，1841《994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 13】623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(ASME)将】195？3年：～1971年间采用！0.7？2以上设计系—数与采用0.7【2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.》。72以上设计系【。数的输气管线事故】率要：高一：些此后ASME【统，。计分析了《1984年～200！1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 ！ ：    ASME根！据1984》年～200》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4】0％；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【001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，3，9％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1—4，％其他原《因造成？。的管道事《故占23％ 】 ，     19】54年～200【4年间加拿大天然气！管道的事故率—大约为2.0×1】。0-：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10？0％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)2006年美！国批准？建设Rockies！ Express】 Pipe》line(》洛基捷运管线)州】际输气管道管—。线全长约2117k！。。m管径为D1—06：7最大允许操作压力！为10.2M—Pa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8！0％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R】ockies— Express】 Pipeli【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 ！ ：     》(1：1)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2013！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D1？219mm、设【计压力？12M？。P，a、X80、—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.】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0.7【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 【