， 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5：0，。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ASM》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《。ASME B31】.8的？。规定一致经实践尚】属可行本规》范1994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ASME B！31.8、加—拿大国家标准油气】。管道系统《CS：A，。。 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10MPa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—1992年及以前】的版本规定的许用应！力值在0.4σ【s～0.72—σ，s(σs为》钢管标准规定的最】小屈服强度)之间】该标准？19：89版？。及之后版《本规定的许》用应：力值在0《.4σs《～0.8σs之【间即美国《ASME B31】。。.，8已将最大许用应力！提升为0《.8：σ，s 》    》 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》SME B31.】8一致即《0.8、0.7【2、0.6、0【.5、0.4— 《。     第【四，地区等级划分美【国国：家，标，。准，ASME B3【1.8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200《m范：围内任意划分长【。度为2k《m，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—／km2全国—。乡村：人口密度约》为70.2人／【k，m2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／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／？km2) — ： ？     ！注1  基础料【据来源中华人民共和！国国家统计局—20：1，0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4！0151733【0户：。家庭户？人，口为12446【0839《5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665【575306人占4！。9，.6：8％；？居住在？乡村的人口为—674149—。546人占50【.32％同200】0年第五次全国人】口普查相比城镇【人口增加20—7，13709》。3人乡村《人口减少13—3237289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》。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ASME ！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【.7：2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》.6km的地—带内供人居》。住的建？筑物不？超过10《户，(密度指数》为1：5.6？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C—SA Z662-2！007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： Z：662规定无—人区：(N：one)或供人居】住的建筑物不超过1！0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 13【623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I】SO 13623】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2【0，03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20—03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！2，MPa？最大管？径为D12》19mm最高钢【级为X8《0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ASM《E B31.—8-19《8，9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1】968年基》于ASME B3】1.4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I！SO： 13623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(》ASME)将195！3年～？197？1年间采用0.7】2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《0.72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198》。4，年～20《01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19！84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2—4％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—％   ！  19《54年～20—04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》)2006年美【国批准建设Roc】k，ies Expr】ess Pipe】line(洛基【捷运管？线)州际输气—管道：管线全长约21【。17km管径—为D1067最大】允许：操作压力《为10.2MPa管！道，9，0％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》Rockies E！。xpr？。es：s Pi《pel？ine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 》     (】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20？1，3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【D12？19：mm、设计压力1】2MPa、X—。80、长约30【0，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 【