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AS？M，E ：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 B》31.8的》规，定一致？经实践尚属可行【本规范19》94版、2》003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！CSA Z6—6，2、石油《和天然气工业—管道输送系统—ISO 1362】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ΓOC—T P55》989-《2014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ASM【E 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》1992年》及以前？的版本规定的—许，用应力值在0.4】σs～？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0.4σ》s～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0.72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》 B：31.8一致即【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 B—31.8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 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1：40人／km2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2【2.7户／k—。m2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／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》陆，31个省、自治区】、直辖市共有家庭户！4015《17330户家庭户！。人，口为：1244608【。395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66【5575306【。。人占49.》68％；居住—在乡村？的人口为《674149546！人占50.32％】同，2000年第五次】全国人口普查—相，比城镇人口增—加2071》37093人乡村人！口减少？13：32372》8，9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20—0，3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.】72：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ASM！E B31.8【-2：0，12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0.7》2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／《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》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C—SA 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／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 《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0.8【。3(环向应力的计】算方式与美国国【家，。。标准ASM》E 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，I，SO 1362【3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1—2MPa最大管径】为，D1219》mm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ASME B3！1.8-1989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C》SA ？Z183和CSA ！1841994年将！这两部法规》进行了合并形成了】油气管道系统CS】A 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》I，SO ？。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 【。    198【0年美国《机械工程《师协会(ASME)！将1953年～1】971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—。.，5×1？0-4／(千米·】年，)，设计系数为0.7】。2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A《SME统计分析了】1984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 ？ ？ ：  ：  ASM》E根据1984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，A，SME又进一—步对19《84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％ ！  ：。 ，  1？9，54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，.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1】05：％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Roc！ki：e，s E？xpres》s， Pipeli【ne(洛《。。基捷：运管：线)州？际输：气管道管线全长【约2117km管】径为D10》。67最大允许—。操作：压力：为10.2MPa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0.7】2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Ro【ckies Exp！res？s， ，Pipeline】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》D1219》mm、设计压力【12MPa、X80！、长约3《00：km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、0.72、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 】