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5: , 管道和《管道附?件的结构《设计
《
5!.1 管道—强度和稳定性计算】
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—5.1.1 【本条对埋《地管道强度计算作】。。出规:定
:
— 1 本款】。。。中的永久荷载、可变!荷载和偶然荷—载指以下内容
】
?
》(1)永久荷—载包:括以下?内容
》
】 1)输送天】。然气的内压力;【
,。。
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? 《 2)—钢管及其《。附件:、绝缘?层、保温层、—结构附件的自重【;
—
【 3)输》送管道单位长度内天!然气:的重:量,;,
《
【 4)》横,向和竖向《。的土压力;》
】 , 5)管】道介质静压》力和水浮力;
】
:
! ,6,)温度作《用载荷以及》静止流体由》于受热膨《胀而增加的压—力;
! ? 7》)连接构件相—对位移而产生的作】用力
! (2》)可变荷载包括以】下内容
》
》 — 1)试压的水重】量;
—
— ? 2)附在》。管道上的冰雪荷载;!
?。
— 3)风、!波浪、?水流、水涌等外【部因素产生的冲击】力;
《
【 》4)车?辆荷载及行》人重量;
【
— 5)【清管荷载《;
》
? 6)!检修荷载;》
》。。。
》 : 7)施工过程中!。的各种作用》力
:
】 (3)偶然—荷载包?括以下内容》
:
《。 1!。)位于地震动峰值】加速度大于或等于】0.1?g地:区的管道由于地震引!起的断层《。位移、砂土液化、】。山,体,滑,。坡等施加在》管道上的作》用力;?
?
! 2)振》动和共振《。所引起的应力;
】
【 3)】冻土或膨《胀土中的膨胀压【力;
【
, , 《 : 4)沙《漠中沙丘移》动的:影,响;
—
: 】。5)地基沉》降附加在《管道上的《荷载
】 2 本】规范规?定,管壁厚度按第三【强,度理论计算强度【计算:公式仅考虑管子环】向应力当《输送介质《温差较大时》。管道应力将会增大而!。且是压应《力因此必须按双【向应:力状态对组合当【量应力进行校核以】保证管道运行—安全
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3 】 我国制管技术【已接近或达》到世界先进水平【国内多?家制管企业均能按】现,行国家标准》石油天然气工业 】。 管线输送系统用钢!管GB/T》 9711中的PS!L2级或管线钢管规!范API《 SP?EC 5L的PSL!2级有关规定—制造管材《本规范第11章提出!了严格的施》工、焊接、检验要】。求以确保管道安全运!行故:本规:范规定不再考—虑由于焊接所降【。低的钢材设计应力】规定在强度计算中】焊缝系数为》1.0
】
5:。.1.2 —本条对输气》。管道强度计算作【出规定
】。
? 1 》采用管?材标准规定》的最小屈《服强度值进行输气管!道,强度计算为世界各国!广泛应?用输:。气管道采《用屈服强度计—算,法是比较稳妥的对于!管壁厚的计算世【界各国大都采—用第三强度》。理论:本规范规《定采用美《。国国:家标准输《气和配气管道系【统ASME B【31.8的直管壁】厚计算公式该公式】计算简便在输气管】道设计中已广泛应用!
】 2、3》 当温度变化较!大,时埋:地受约束直管—段应考虑《温差产生的轴向【应力:并应对环《向应力σh与轴【向应力σL形—成的组合应》力σe进行校核【。对,于,。管道承受内压和热胀!应力的验算有不同的!选择AS《ME B31—.4液态烃和—其他液体管线—输送系统采用第三】强度理论即》
,
,
【
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: , 加拿》大、日?本采:用第四强度理论即
!
【
一!般来说第四强度【理,论,较准确地反映弹塑】性材料产生破坏【的条件而按第三【强度理论验算—一般稍偏安全为与】管子壁厚《计算一致《本规范?推荐采用第》三强度理论验—算
【 4 本条!第四款系采用原华东!石油学院《蔡,强康教授、吕英民教!授埋:地热输?管线的内力和应【力计算一《文提:出的弯头强度校核方!。法,该方法是令由—热,胀和:内压共同引》。起危险点《的,计算应?力σe小于材料的】屈服极限σs在【满足σh<[—σ]的条件下σe】=σh+σmax】≤σs
!。。 对于热【胀弯矩值的计算【可按:华东石油学》院崔孝秉埋》地长:输管道水平弯—头的升温载荷近似分!。。析蔡强康《、吕英民埋地—。热输管线的内—力和应力计算机械系!力学教研室埋地热】输管线的强度研【究等有关文》。献进行计算或—采用:软件计算
!
? , 5 《本款列出《。的常:用钢管的屈服强【度值:。是从现?行国:家标准石油天—然气工业 管线【输送系统用》钢管GB/T 【9711中》摘录了部分与—设计计?算有关的数》据
:
《。
5.1.3 输!气管道的最》小壁厚?一,般认为D/δ>1】40时才会在正【常,的运:输、铺设、埋管情况!下出现圆《截面的失稳其中【D为管子外径δ为】管子壁厚《。根,据,国,外研究表《明,D/δ<140时】正常情况下不会出现!刚,度问题?本条考?虑到①近年的输气管!道工程?建,设,中未发现径厚比大于!100的情况—;,。②美国管《道安:全法:规49CFR 1】。92.112钢管利!用最大?允许操作压力设计要!。求径厚比不应大于】100;《③径厚比过大管子】的现场吊装、转运】、布管等易发生管子!的,端口圆度变化不【利于保证《施工质量;》④在:以,。往建设的输气—管,道工程中除站场小】口径:。管,道外壁厚《小于4.5m—m的情况极少因此本!规范规?定输:气管:道工程用钢管的【最小管?壁,厚度不应小于4.】5m:。m,。钢,管外径与壁厚之【比,不应大于100【
》
5.1《。.4: 当管《道埋设较深或外【载荷较?大时需进《。行管子圆截面失稳校!核钢管的径向稳定】本,规范推荐《采用依阿法(—。IOWA)公式【计算管子变形变形量!不超过?。管子外径《的,3%
》。
5.》1.5 无论是根!据应变硬化现象还是!形,变热处理理》。论,及实验都说明冷加工!能提高屈服强度20!%~30%管材钢级!。不同有一定差别【
》
, : , 由:于变形提高的屈服强!度值(也包括其他】性能:)将随最终回火温】度的提高《。而逐渐?消失一般在3—00℃~320℃出!现一个?。大的相组织变化而】在480℃~—485℃强化—的效果将基》本消失因为过高的最!终回火?温度或者《虽然:温度较低(》300℃左右—)但过长的保温时】间将使?金属晶粒错位结构遭!。到破坏
! , ?在本条指出的两个温!度及时间条》件下原来符合—规定的最小屈服【的,管子将丧失应变强】化性能即《屈服强?度降低?20:。%~30%所以本条!规定管子允》许承受的最》高压力不应》超过按式(5—。.,1.:2)计?算值的75》%是合理的
【