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：ASME 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 B！31.？8的规定一致—经实践尚属》可行本？规，范1994》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ASME— B31.8、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 ！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10M—Pa时的设计标【准ΓOCT —P55989—-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】ASME B31】。.8按管道使—用条件对许用应【力值有详细的规定该！标准：1，992年及以前【的版本？规定的许用应—力值在？0.4σ《s～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0.4】σs～0.8σ【s之：间即美国AS—ME B31.【8已将最大许—用应力提升为0.8！σs：  【   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【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(！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—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2—00：。m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！。国家大陆3》。1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／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201《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，。401？。517330户家】庭户人口《为12446—08395》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—。6655《75306人占49！.68％《；居住在乡村的人】口为6？74149546】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2！07：13：。709？3人乡村人口减少1！332372—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／k？m2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0.7》2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-【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【0.2km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10户》。(密：度指数为1》5.：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C【SA Z66—2-2007的【一级地？区划分与美》国国家标准输气和配！气管道？系统ASM》E B31.8基】本一致区别在于C】。SA Z6》。6，。2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 1》。3，623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.【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0.8【3(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IS？。O ：。13：623？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12—MPa最《大管径为D121】9mm？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 B—31.8-》1，989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1—968年基于ASM！E 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 ！18419》94年将这》两部法规进行了合】并形成了油》气管道系统CSA】 ，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 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 【     1】980年美》国机：械工程师《协会(AS》ME)将1953】。年～1971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】0.7？2，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—～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  】   AS》ME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0.7【2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1！984年～200】1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【2，。3％ 》  《   1《95：。4，年～2？004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—0.7？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Ro【ckies》 E：xpre《ss Pipel】ine(洛基捷运管！线)州际输气管【道管线全长约21】17km管径—。为D106》7最大允许操作压】力为1？0.2M《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 】Ex：pre？ss ？Pipe《。line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D1219】。。mm、设计压力1】2MPa、X—80、？长约3？00km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.】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 ？