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5 管道和】管道:附件的结《构设计
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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;
】
》 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.?。1g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【
【 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P】SL:2级或管线》钢管规范API 】SPE?C 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
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5.1.》2 本条对输气】管道强度计算作出规!。定
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: 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σ—h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ASME》 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
《。
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【 : 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
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— ?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=σ—h+σma》x≤: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【 9:711中摘录了部】分与:。设计计算有关的数】据
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?5.1.3 输气!管道的最小壁厚一】般认:为D/δ>》140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<1—4,0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》 19?。2.112钢管【。利用最大《允许操作《。压力设?计要求径厚比不【应大于10》0;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,.5mm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
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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%
【
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,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
【
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? , 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300℃~3【20℃出现一个大的!相,组织变化而在4【80℃?~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(30《0℃左右)但—过长的保温时—间将:使金属晶粒》错位结构遭到破坏】
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【 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%~3!0%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
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