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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
【
》
5.1.1 】 ,本条:对埋地?管道强度计算—作出规定
【
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,。 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,SL2级或管线钢】管,规范API —S,PEC 5L—的,。PS:L2级有关规定制】造管材本规范第【1,1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【 B3?1.8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《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!
《
》
— 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+σm!。a,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
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》 《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G!B/T 9》7,11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!>14?0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<14】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49CF!R 192.112!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4.5mm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30—0℃~3《20℃出现一个大】的相组?织变化而在48【0℃~4《85℃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
】
【 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
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