长输管道材质选择计算书

计算书

1工程概况

2管线全线基础参数

2.1管线管径及设计压力

2.2管线埋深

本工程管线埋深系结合管道沿线的最大冻土层深度并考虑农耕等人为因素后确定，管顶的埋设深度一般为1.6m。

3遵循的标准规范

1、《输油管道工程设计规范》（GB50253－2003）。

2、《油（气）输送管道穿越工程设计规范》（送审稿）。

3、《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第2部分：A级钢管》（GB/T9711.2－1999）。

4设计原则

1、管型选取原则

参照国内类似工程的管材使用情况，管径≤DN400的管线中：一般地段、穿越地段、热煨弯头均采用ERW钢管制作。

2、壁厚选取原则

本工程管线对于管径150＜DN＜300的管道最小壁厚取5.2mm。

5管线全线的壁厚计算

5.1 直管段的壁厚计算公式

根据《输油管道工程设计规范》（GB50253－2003）的规定，钢管壁厚与设计压力、钢管外径、钢管的强度等级、设计系数有关，钢管壁厚按下式计算：

ϕσδS K PD

2=

式中：

φ－焊缝系数；

δ－钢管计算壁厚，mm ； P －设计压力，MPa ；

σs － 钢管的最小屈服强度，MPa ； D －钢管外径，mm ；

K －设计系数。一般地区取0.72，大中型河流、铁路、二级及以上公

路等特殊地段穿越取0.6。 5.2 线路用管

5.2.1干线用管钢级的确定

根据管线设计压力高、管径小的特点，采用（L360、L390、L415钢级）钢管，并对其进行比选。

1、应用上述公式，计算出管线壁厚；

2、圆整选取壁厚，计算出单位管重， 单位管重×管线长度＝管线耗钢量；

3、单价×管线耗钢量＝总价

管线壁厚、耗钢量计算表

管线管材总价计算表

根据最新询价结果，无缝钢管的价格高于螺旋缝埋弧焊钢管和直缝电阻焊钢管，直缝电阻焊钢管比螺旋缝埋弧焊钢管的价格略高。

ERW钢管焊接时不需填充金属，并且加热速度快，使得焊接热影响区小，此外ERW钢管还具备外形尺寸精度高等优点，其生产质量符合API5L和GB/T9711.1标准的要求，在国内外油气管道工程中被广泛使用。从经济上考虑，虽然目前ERW钢管的出厂价格比螺旋缝埋弧焊钢管的出厂价格高出约200元/吨左右，但是由于ERW钢管比螺旋缝埋弧焊钢管焊缝残余应力更小，尺寸精度更高，质量更优，另一方面，根据《输油管道工程设计规范》（GB50253-2003）中的有关规定，管道附件不宜采用螺旋缝埋弧焊钢管制作，若采用螺旋缝埋弧焊钢管，则需另外订购ERW钢管制作热煨弯头，量小难于采购；而管道采用ERW 钢管，则热煨弯头仍可采用ERW钢管制作。

因此为了保证供货周期，本工程推荐采用ERW钢管。

D273.1用L415钢级的钢管价格较低。综合考虑比选结果，统一管线钢级后，为便于订货，缩短订货周期，统一采用L390钢级的钢管。

5.2.2用管壁厚的确定

根据《输油管道工程设计规范》（GB50253－2003）的规定，对于不同设计压力、管径的壁厚计算值及选取值见表。

干线用管计算表

5.2.3线路热煨弯头壁厚计算及选择

1）热煨弯头强度计算公式

δb=δ*m

m =（4R－D）/（4R－2D）

式中：δb–弯头或弯管计算壁厚，mm。

δ–弯头或弯管所连接的直线管段计算壁厚，mm。

m –弯头或弯管壁厚增大系数。

R –弯头或弯管的曲率半径，6D。

D –弯头或弯管外直径，mm。

热煨弯头在制作过程中其外弧部位会因为拉伸而减薄。根据相关标准要求和制作经验，其减薄量约为7%~8%。为保证制作弯头的壁厚达到设计要求，本工程用于制作弯头的钢管的壁厚计算时考虑10%的减薄余量。经计算，本工程管线对应热煨弯头壁厚计算及选择见表

热煨弯头壁厚计算表

在下步工作中，将根据《输油管道工程设计规范》GB50253-2003附录G中G.0.3条的要求，委托有相应资质的单位开展热煨弯头样品的爆破试验，以试验结果最终确定热煨弯头壁厚。

6管道强度及稳定性校核

当管道壁厚和材质确定后，根据管道的工作条件和环境状况进行强度、稳定性校核。

6.1管道强度校核

6.1.1 管线的刚度

管子需要有一定的刚性，否则在装卸、运输、堆放、下沟、回填等过程中会使管子严重变形或压瘪，一旦发生这种情形，管段即报废。

管子的刚度与材料强度无关，而与材料的弹性模量、直径与壁厚比(D/δ)有关。因各种等级钢号的弹性模量都是一样的，故只考虑直径与壁厚比(D/δ)即可。同直径的管子壁厚越厚，D/δ就越小，管子刚性越好。

本工程D/δ=273.1/6.4=42.7<140，D/δ=273.1/7.1=38.5<140，D/δ=219.1/5.2=42.1<140，满足要求。

根据《输油管道工程设计规范》（GB50253-2003）第5.6.1节，钢管的外直径与壁厚的比值不应大于140，本工程管线的刚度均能满足要求。

6.1.2 管线的强度校核

对于埋地，受约束热胀直管段，按最大剪切应力强度理论计算的当量应力必须满足下式要求：

s a h e σσσσ9.0≤-=

式中，σe －当量应力，MPa ；

σs －钢管的最低屈服强度，MPa ； σa －内压和温度引起的轴向应力， σh －管内压引起的环向应力，MPa ； σh ＝Pd/(2δ)

其中，P －设计压力，MPa ； d －管子内径，m ；

δ－管子的公称壁厚（按最小考虑），m ；

σa ＝μσh ＋E α(t 1-t 2),MPa ；

其中，μ－泊桑比，μ＝0.3；

E －钢材弹性模量，E ＝2.05×105 MPa ； α－钢材线膨胀系数，α＝1.2×10-5 m/(m·℃)； t 1－管道连头时温度，－5℃（按保守考虑）； t 2—管道的工作温度，即管内输送介质的温度75℃；

下面以管线最不利情形（壁厚最薄，温差考虑极限温差）进行应力计算和当量应力校核，见表

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