输气管道管壁厚计算

浅谈天然气输气管道壁厚计算的简易方法

［摘要］本文通过对ＧＢ５０２５１－２００３（（输气管道工程设计规范》、ＧＢ５００２８－２００６（（城镇燃气设计规范》中关于天然气管道直管弯管的相关要求、参数进行分析，确定天然气输气管道壁厚的计算的简易方法。［关键词］天然气输气管道、直管弯管、壁厚计算、强度校核中图分类号：ＴＥ９７３文献标识码：Ａ文章编号：１００９ —９ｌ４Ｘ（２Ｏ１３）ｌ０ — ０２７１一Ｏｌ
一
和制作经验，其减薄量约为７％８％。简单举个例子，为保证制作弯头的壁厚达到设计要求，某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，管线对应热煨弯头壁厚
计算及选择见表２。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
Ｉ正文】天然气高压管道经常采用弹性敷设、冷弯弯管和热煨弯管来实现管
道在水平或竖向的转角。本文主要通过对制作弯管的直管壁厚的计算、分析从
而确定直管和弯管的计算壁厚与强度校核。直管壁厚的计算与校核１直管壁厚的计算无论是冷弯弯管还是热煨弯管均是采用直管弯制而成，因此，要计算弯管的壁厚首先应确定直管的壁厚。ＧＢ５０２５１ —２００３ Ⅸ 输气管道工程设计规范》和ＧＢ５００２８－２００６（（城镇燃气设计规范》中关于直管的壁厚计算公式是一致的，均是采用弹性失效准则，以最大剪应力理论推导而得。直管壁厚应按下式进行计算：

输气管道基础工艺计算

输气管道工艺计算-09-27输气管道工艺计算目录一、输气管道压力计算二、输气管道管存计算三、输气管道输差计算四、输气管道清管器有关计算一、输气管道压力计算1、输气管道压力分布输气管道沿线压力是按抛物线规律变化。

接近起点压力降比较缓慢，距离起点越远，压力降越快，在前3/4管段上，压力损失约占一半，另一半消耗在背面1/4管段。

3 / 4 L 1 / 2 Px 一、输气管道压力计算2、管道沿线任意点气体压力计算式式中：Px ——管道沿线任意点气体压力(绝)(MPa)；P 1 ——管道计算段内起点气体压力(绝)(MPa)；P2 ——管道计算段内终点气体压力(绝)(MPa)；X L ——管道计算段起点至沿线任意点长度(km)；——管道计算段实际长度(km)。

一、输气管道压力计算3、输气管道平均压力式中：Pm——管道内气体平均压力(绝)(MPa)；P1——管道计算段内起点气体压力(绝)(MPa)；P2——管道计算段内终点气体压力(绝)(MPa)。

二、输气管道管存计算式1、管存管存是指管道中实际储存天然气体积量，即管道储气气体数量，是反映管道运营时压力、温度、季节、运行配备以及运营效率综合指标，是控制管道进出气体平衡一种重要参数。

管存与管容（与管道长度、内径等关于）、压力、温度及压缩因子参数关于。

理论上，压缩因子参数与管道输量、压气站配备、压气站出站温度及管道地温等因素关于。

二、输气管道管存计算式2、管道管存计算式式中: Q储——管道储气量(Po=0.10132 5MPa, To=293.15K)，m?；V ——管道容积，单位为立方米(m?)；T ——气体平均温度，单位为开尔文(K)；P1m——管道计算段内气体最高平均压力(绝)，MPa；P2m——管道计算段内气体最低平均压力(绝)，MPa；Z1、Z2——相应P1m、P2m 时气体压缩系数。

二、输气管道管存计算式3、管道管存估算式常用管径管容量(粗算) 管径(mm) 管容（m?/km）DN720×10384 DN610×8277 DN508×8190 DN4 06×7121 DN219×733 三、输气管道输差计算1、输差天然气输差是指管道输送差值。

输气管道工程设计规范.docx

输气管道工程设计规范1总则2术语3输气工艺一般规定输气管道的设计输送能力应按设计委托书或合同规定的年或日最大输气量计量。

当采用年输气量时，设计年工作天数应按350d 计算。

进入输气管道的气体应符合现行国家标准《天然气》 GB17820中二类气的指标，并应符合下列规定：1应清除机械杂质；2 露点应比输送条件下最低环境温度低5℃；3露点应低于最低环境温度；34 气体中硫化氢含量不应大于20mg/m；5 二氧化碳含量不应大于3%。

输气管道的设计压力应根据气源条件、用户需求、管材质量及管道附近的安全因素，经技术经济比较后确定。

当输气管道及其附近已按现行国家标准《钢质管道外腐蚀控制规范》 GB/T21447 和《埋地钢质管道阴极保护技术规范》 GB/T21448 的要求采取了防腐措施时，不应再增加管壁的腐蚀裕量。

输气管道应设清管设施，清管设施与输气站合并建设。

当管道采用内壁减阻涂层时，应经技术经济比较确定。

工艺设计工艺设计应根据气源条件、输送距离、输送量、用户的特点和要求以及与已建管网和地下储气库容量和分布的关系，对管道进行系统优化设计，经综合分析和技术经济对比后确定。

工艺设计应确定下列内容：1输气总工艺流程；2输气站的工艺参数和流程；3输气站的数量及站间距；4输气管道的直径、设计压力及压气站的站压比。

工艺设计中应合理利用气源压力。

当采用增压输送时，应结合输量、管径、输送工艺、供电及运行管理因素，进行多方案技术经济必选，按经济和节能的原则合理选择压气站的站压比和确定站间距。

压气站特性和管道特性应匹配，并应满足工艺设计参数和运行工况变化的要求。

再正常输气条件下，压缩机组应在高效区内工作。

具有分输或配气功能的输气站宜设置气体限量、限压设施。

当输气管道起源来自油气田天然气处理厂、地下储气库、煤制天然气工厂或煤层气处理厂时，输气管道接收站的进气管线上应设置气质监测设施。

输气管道的强度设计应满足运行工况变化的要求。

输气管道工艺计算

输气管道工艺计算A.0.1 当输气管道沿线的相对高差△h≤200m且不考虑高差影响时，气体的流量应按下式计算：式中：q v——气体(P0＝0.101325MPa，T＝293K)的流量(m3／d)；E——输气管道的效率系数(当管道公称直径为300mm～800mm时，E为0.8～0.9；当管道公称直径大于800mm时，E为0.91～0.94)；d——输气管内直径(cm)；P1、P2——输气管道计算管段起点和终点的压力(绝)(MPa)；Z——气体的压缩因子；T——气体的平均温度(K)；L——输气管道计算段的长度(km)；△——气体的相对密度。

A.0.2 当考虑输气管道沿线的相对高差影响时，气体的流量应按下式计算：式中：α——系数(m-1)，，R a为空气和气体常数，在标准状况下，R a＝287.1m2／(s2·K)；△h——输气管道计算管段的终点对计算段的起点的标高差(m)；n——输气管道沿线计算管段数，计算管段是沿输气管道走向从起点开始，当相对高差≤200m时划作一个计算管段；h i、h i-1——各计算管段终点和对该段起点的标高差(m)；L i——各计算管段长度(km)。

附录B 受约束的埋地直管段轴向应力计算和当量应力校核B.0.1 由内压和温度引起的轴向应力应按下列公式计算：式中：σL——管道的轴向应力，拉应力为正，压应力为负(MPa)；μ——泊桑比，取0.3；σh——由内压产生的管道环向应力(MPa)；E——钢材的弹性模量(MPa)；α——钢材的线膨胀系数(℃-1)；t1——管道下沟回填时的温度(℃)；t2——管道的工作温度(℃)；P——管道设计内压力(MPa)；d——管子内径(mm)；δn——管子公称壁厚(mm)。

B.0.2 受约束热胀直管段，应按最大剪应力强度理论计算当量应力，并应满足下式要求：式中：σe——当量应力(MPa)；σs——管材标准规定的最小屈服强度(MPa)。

附录C 受内压和温差共同作用下的弯头组合应力计算C.0.1 当弯头所受的环向应力σh小于许用应力[σ]时，组合应力以σe应按下列公式计算：式中：σe——由内压和温差共同作用下的弯头组合应力(MPa)；σh——由内压产生的环向应力(MPa)；σhmax——由热胀弯矩产生的最大环向应力(MPa)；σb——材料的强度极限(MPa)；P——设计内压力(MPa)；d——弯头内径(m)；δb——弯头的壁厚(m)；[σ]——材料的许用应力(MPa)；F——设计系数，应按本规范表4.2.3和表4.2.4选取；φ——焊缝系数，当选用符合本规范第5.2.2条规定的钢管时，φ值取1.0；t——温度折减系数，温度低于120℃时，t取1.0；σs——材料标准规定的最小屈服强度(MPa)；βq——环向应力增强系数；σo——热胀弯矩产生的环向应力(MPa)；r——弯头截面平均半径(m)；R——弯头曲率半径(m)；λ——弯头参数；M——弯头的热胀弯矩(MN·m)；I b——弯头截面的惯性矩(m4)。

压力管道各种壁厚计算及校核

2.8 0.103 0.026
1.5 0.004
<
2.28667E-07
2.8 0.108 0.283
1.5 0.040
<
5.48753E-08
2.8 0.103 0.035
1.5 0.004
<
0.03D 0.030 0.014 0.014 0.021 0.012
结果校核合格校核合格校核合格不合格校核合格
0.3 1
192000 MPa
1.1E-05 ℃－1 50 oC
15 oC 0.3 1.95 cm
1.63 cm 104.8 MPa 100.2 MPa
GB50316 GB50316
373.5
当量应力校核管外径mm
1016 711 457 273.1 219.1
壁厚mm 19.5 9.5 5.6 6.4 5.6
<
261 校核合格
单位管长截面惯土壤变形
竖向载
性距（m4/m）模量N/m2 基床系数荷
变形滞后水平方向变
系数
形量
I
Es
K
W
Z
Dx
4.46615E-07
2.8 0.103 0.026
1.5 0.005
<
2.98259E-08
2.8 0.103 0.026
1.5 0.006
<
5.48753E-08
σL=μ σh＋Eα (t1-t2)
σ h=Pd/ (2dn)
σe=σ h-σL < 0.9σs
W=rt.hc.g. 10-6 MPa
rt－土壤密度 kg/m3(170 0~1800 kg/m3)

国内外管道设计标准中管道壁厚计算方法差异

国内外管道设计标准中管道壁厚计算方法差异中国在中亚地区运营多条输油气管道，由于各国的管道设计标准不同，标准水平也存在一定的差异，这在一定程度上加重了管道的投资力度，因此本文就国内外管道设计标准中管造壁厚计算方法的差异进行研究分析，尤其是对中国和俄罗斯管道设计标准中管造壁厚计算方法进行阐述，进而为国内外新建管道工程设计提供有效的参考依据，从而促使我国经济得到进一步的提升和发展。

标签：国内外管道;设计标准;中管道壁厚;计算;差异前言：中亚是中国海外石油投资的重要区域，但由于各国的管道设计标准及标准水平存在差异，致使中国在中亚地区建设石油输管道过程中遇到各种各样的问题，尤其是管道建设周期变长、商讨管的设计标准耗时较长、管道设计无法达到最优等，这些都会增加管道建设的成本，因此本文就中国和俄罗斯的管道设计标准中管造壁厚计算方法的差异进行分析研究，并根据其中关键参数含义和取值，计算出各国管道壁厚的计算值。

一、国内外管道设计标准中壁厚计算方法（一）中国管道设计标准GB 50251-2015《输气管道工程设计规范》中规定输气管道直管道管壁厚度按照：，其中δ是钢管计算壁厚，D为钢管外径，单位是mm;P为设计压力，为最小屈服强度，单位是MPa;为焊接接头系数;F为强度设计系数，输气管道一级、一级二类、二级、三级及四级地区的强度设计系数分别为：0.8、，072、0.6、0.5和0.4，T为温度折减系数，GB 50253-2014《输气管道工程设计规范》中规定输油管道直管道管壁厚度按照：其中，[]为钢管许用应力，k为设计系数=，其取值一般为0.72[1]。

由此可见，中国管道设计标准中的输油管道和输气管道的壁厚计算公式大致相同，不同之处在于强度系数，这是因为输气管道强度系数是根据地区的等级获取不同的数值，输油管道的强度系数是固定值。

但要注意的是，当输气管道的温度小于120℃时，其温度折减系数对厚壁计算有影响，T值为1.0，要是输气管道的温度在正常范围内，则温度折减系数对厚壁计算无太大影响。

中冶天然气专供长输管道强度计算

中冶陕西轧辊有限责任公司天然气专供高压输气管道强度计算和应力验算1.1输气管道设计管径计算：流量Q=11416Nm/h管道当量绝对粗糙度K=0.2燃气密度：0.764Kg/m3经计算：管径---DN200终点流速---2.58m/s1.2管道强度计算1.2.1燃气管道S理论壁厚计算：δ=PD/2δsφFt ( 1-1)δ---管道计算壁厚（mm）：P---设计压力4.0（Mpa）D---管道外径（mm）：δs---钢管的最小屈服强度（Mpa）φ---焊缝系数（无缝钢管φ=1）t---温度折减系数，当温度小于120℃钢管，t=1.0δ=PD/2δsφFt=4.0×219/2×360×1×0.6×1.0=2.03 1.2.2燃气管道设计壁厚和名义壁厚：燃气管道设计壁厚：δs=δ+CC= C1+C2δS---管道设计壁厚（mm）：C---管道壁厚附加量（mm）：C1---管道壁厚付偏差附加量，包括加工、开槽和罗纹深度及材料厚度付偏差（mm）：C1=A tδ,该工程C1取0.8C2---管道壁厚腐蚀附加量（mm）：该工程C2取0.2δ---管道计算壁厚（mm）：管道名义壁厚δn(取用壁厚)应不小于管道的设计壁厚δS。

该工程燃气管道设计壁厚：δs=δ+C=2.03+0.8+0.2=3.03该工程燃气管道名义壁厚：δn=8该工程管道采用φ219×8无缝钢管，材质为L360GB/T9711.2。

1.3管道应力验算1.3.1 概述燃气管道的应力，主要是由于管道承受内压力和外部载荷以及热膨胀等多种因素引起的，管道在这些载荷作用下的应力状态是复杂的。

管道应力验算的任务是：验算管道在内压、持续外载作用下的一次应力和热胀冷缩及其位移受约束产生的热胀二次应力，以判明所计算的管道是否安全、经济、合理。

1.3.2 一次应力验算管道一次应力验算采用极限分析进行验算，钢管在工作状态下，由内产生的折算应力，不得大于钢管在设计温度下的许用应力，按下式验算：σzs≤［σ］t（1-2）［δ］t---钢管在设计温度t下的许用应力（Mpa）σzs---内压折算应力（Mpa）σzs=P［D0-（δn-C）］/2φ（δn-C）（1-3）P---设计压力（Mpa）D0---管道外径（mm）：δn---管道名义壁厚（mm）φ---焊接接头系数（无缝钢管φ=1）C---管道壁厚附加量（mm）：对于无缝钢管和在产品技术条件中提供有壁厚允许负偏差百分数值的焊接管，C按下式计算：C=δn A t/1+A t （1-4）A t---管道壁厚负偏差系数C、δn---同前C=δn A t/1+A t=8×0.2/1+0.2=1.333σzs=P［D0-（δn-C）］/2φ（δn-C）=4×［219-（8-1.333）］/2×1×（8-1.333）=63.70［σ］t：钢管在常温下的许用应力为360（Mpa）通过以上计算σzs≤［σ］t1.3.3 由于内压和温度引起的轴向应力按下式计算：σL =μσh+Ea(t1 –t2）（1-5）σh=Pd/2δn （1-6）σL-----管道的轴向应力拉应力为正，压应力为负（Mpa）μ----泊桑比，取0.3；σh-----由于内压产生的管道环向应力（Mpa）;P----管道设计内压力（Mpa）;d----管子内径（cm）;δn----管子公称壁厚（cm）E----钢材的弹性模量（Mpa）t1------管道下沟回填时温度℃t2------管道的工作温度℃σh=Pd/2δn=4.0×20.3/2×0.8=50.75（Mpa）σL =μσh+Ea(t1 –t2）=0.3×507.5+2.05×1.18×10-3×(30–20）=-3.68（Mpa）只考虑压应力1.3.4受约束热胀直管段，按最大剪应力强度理论计算应力，并应合下列表达式的要求：σe=σh–σL＜0.9σsσe----当量应力（Mpa）σs-----管子的最低屈服强度（Mpa）σe=σh–σL＜0.9σs=50.75-（-3.68）＜0.9×36054.43＜324通过以上计算，采用φ219×8无缝钢管，材质为L360钢GB/T9711.2,是符合要求的。

输气管道计算

22:00
0.211 0.44
合计气量
103.20 0.1119 0.108
43.00
55.7881
25.19
23.95
1.94
1.50
3.18
35.77
黄色表示电厂开机发电的时间
电厂开机时，气体处理厂外输干气全部输送到电厂，
不足部分从管道系统中抽气补充。合计供电厂 6.83万方天然气
1.50
压力
1.00
0.50
储气量
45.00 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00
压力 MPa(a)
储气量104Nm3
0.50 0.00
5.00 0.00
23:00 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00
0.384 0.384
0.384
龙口市
招远市
莱州市
公福工业民用公福工业民用公福工业民用公福工业
104Nm3/h 104Nm3/h 104Nm3/h 104Nm3/h 104Nm3/h 104Nm3/h 104Nm3/h 104Nm3/h 104Nm3/h 104Nm3/h 104Nm3/h
时间
输气管线示意
输气首站
f323.9 x7.1 L=2.5k m
发电厂
f559x6.4 L=12km f219.1x6.4 L=5km
龙口区
f273x6.4 L=13km

油气输送管道弯头和弯管壁厚选用与计算

3.1 直管段壁厚
根据《输气管道工程设计规范》（GB50251-2015）
5.1.2 第 1 条[5]的规定，输油管道直管段的管道壁厚按
（10）式计算：
式中
δ=
PD 2σs φFt
；
（10）
δ—直管段钢管计算壁厚，mm；
P—设计压力，MPa；
D —钢管外直径，mm；
σs—钢管的最小屈服强度，MPa；
（1）根据《油气输送管道穿越工程设计规范》
（GB50423-2013）3.2.2[2]规定，穿越段许用应力按（2）
式计算，设计系数符合表 1。
此外，《油气输送管道穿越工程设计规范》
（GB50423-2013）7.1.2 规定在穿越公路、铁路的套管
或涵洞内，输送管道不应设置水平或竖向弯管；
表 1 穿越段设计系数
穿越管段类型
Ⅲ、Ⅳ级公路有套管穿越 Ⅲ、Ⅳ级公路无套管穿越 Ⅰ、Ⅱ级公路、高速公路、铁路有套管或涵洞穿越长、中长山岭隧道、多管敷设的短山岭隧道水域小型穿越、短山岭隧道
水域大、中型穿越冲沟穿越
输气管道地区等级
一
二
三
四
0.72
0.60
关键词油气输送管道弯管弯头壁厚计算 SCH
1 引言
在设计油气输送管道的过程中,弯头、弯管壁厚选用和设计处于和管道同等重要的地位。弯管包括冷弯弯管和热煨弯管，主要用于长输管线中；弯头包括短半径弯头（R=1D）和长半径弯头（R=1.5D）,主要用于油气站场中。在总结输油、输气及穿跨越工程设计规范和管件规范的基础上，梳理出了输油和输气管道的 3 种不同路段的弯头、弯管壁厚的计算方法，并总结出弯头 SCH 的选用步骤。

天然气流量计算、摩擦阻力计算、无缝钢管壁厚计算表表

流量计算
Z,气体压缩
T0=273.16K
系数, P<1.2MPa时
管道摩阻系数λ=
管道摩阻系数λ=
取1
平均压力
管道内径
1.0000 0.0260666 0.0260646 3.150 (mm)
Z=
d=47
终点压力请管输道外入径以下管数道壁值厚
P2(MPa)
d(mm)
(mm)
3.100
57.0
5.0
10.00
0.600 108.0
5.0
3.30 288.15 #NUM!
高、中压燃气管道单位长度摩擦阻力损失
计算
Δ=0.5749【气 ρ=0.7431 【燃气
体的相对比重】
的密度Kg/m3】
Z【气体压缩
系数， P<1.2MPa时
管道摩阻系数λ=
0.02174150
取1】
管道内径(mm) d=81
0.72 288.15
终点压力 MPa 0.598 1.149 1.415 1.286 0.595 0.573
10.00
0.600 108.0
5.0
0.72 288.15 0.290
10.00 10.00
0.600 0.600
159.0 219.0
6.0
3.30 288.15 0.462
6.0
3.30 288.15 0.580
0.02173979
89
0.01590109
219
#DIV/0!
#DIV/0!
管道壁厚 (mm)
4.000 6.000
计算结
计算长度起点压力
果
L(Km)

ASME B31.12标准在国内氢气长输管道工程上的应用

ASME B31.12标准在国内氢气长输管道工程上的应用张小强;蒋庆梅【摘要】氢气长输管道设计技术在国外已经十分成熟,技术标准也相对完善,但在国内却是空白. 介绍了国外氢气管道标准ASME B31 .12在国内某氢气长输管道工程的应用情况,从管道选材、管道设计计算、无损检测和压力试验等方面介绍了ASME B31 .12标准的技术要求以及具体应用情况,为今后国内氢气长输管道的建设可提供一定的借鉴.%The design technique of long distance hydrogen pipeline project is very mature abroad,and the technical standards is comprehensive,but it is a blank in China.The application of ASME B31.12 in a domestic hydrogen pipeline project from the pipe material,pipe design calculation,nondestructive testing and pressure testing was described.These requirements and applications can provide a reference for future long distance hydrogen pipeline construction in China.【期刊名称】《压力容器》【年(卷),期】2015(032)011【总页数】5页(P47-51)【关键词】氢气长输管道;ASMEB31.12;管道设计【作者】张小强;蒋庆梅【作者单位】中国石油天然气管道工程有限公司,河北廊坊 065000;中国石油天然气管道工程有限公司,河北廊坊 065000【正文语种】中文【中图分类】TH122;T-65;TQ055.8使用管道对氢气进行长距离输送已有60余年的历史［1］，在发达国家已经具有一定的规模。

管道计算

1.管中的热应力： σ＝αE Δt （kgf/cm 2）α－管道的线膨胀系数，见《油罐及管道强度设计》P249； E －管材的弹性模量，见《油罐及管道强度设计》P249； Δt －管道的工作温度与安装温度之差，Δt ＝t 1-t 0。

σαEt1t000000管道截面积AA(cm 2)外径(mm)壁厚(mm)0.0000002.管道的计算壁厚(ANSI B31.3))]([20PY PDt +=ησt 0－计算压力壁厚 mm P －设计内压 MPa D －管道外径 mm [σ]－管材的许用应力 MPaη－焊缝系数。

无缝钢管为1.00，电阻焊接管0.85 Y －温度系数。

在900˚F 以下的铁基材料为0.4 满足内压，机械加工，腐蚀及浸蚀的最小壁厚 t m ＝t 0+CC －壁厚附加余量，包括腐蚀余量，壁厚负偏差和螺纹深度等 mm管道壁厚选用壁厚Mt T m +=1M －允许制造公差Ttt 0PD [σ]ηY CM10.15710.1577.15654.5355.611010.433. 管道压降计算1）沿程摩阻损失计算（达西公式）dgLV h r 22λ=h r －沿程摩阻损失米液柱 L －管路长度， m d －管内径，m V －平均流速， m/s g －重力加速度，m/s 2 λ－水力摩阻系数。

λ=f （Re ，ε）dvQ Vdπυ4Re ==Re －雷诺数Q －油品在管路中的体积流量，米3/秒ν－油品的运动粘度，米2/秒。

1m 2/s ＝106mm 2/s ＝106cSt （厘斯）ρυc=c －动力粘度，Pa ·S, 1 Pa ·S=10P （泊）=103cP （厘泊） ρ－密度de 2=ε e －管壁的绝对当量粗糙度，米（研究表明，同样的管路在输油或输天然气时，其当量粗糙度比输水时小。

故在油、气管设计计算中，取管路粗糙度数值的低限较合适。

大直径焊接钢管多取e ＝0.0457毫米。

）过渡区的流态很不稳定，一般避免进入这个区域，以免压力不稳。

天然气管道输送(第三章：输气管道水力计算第二次课)

标准输气管道流量的比值（流量系数，kp）来使计算得到简化的方法，称
使得水力摩阻系数逐渐增大，使输气能力降低，因此引入E表示输气管道的
实际输气能力偏离理论输气能力的层度。
我国规定：DN 300～800 E=0.8 ～0.9
DN>899
E=0.91 ～0.94
E = Qr = λ
Q
λr
2014-04-22
天然气管道输送 3
天然气管道的水力计算
第五节输气管道压力分布与平均压力
Vs
= VT
PCP P0
293.15 TZ
3）设计壁厚
平均压力点前采用等强度管（不同壁厚的管道），后采用等壁厚管。
（按照PCP）由任意一点的压力公式，得
PCP =
PQ2
−
(PQ2
−
PZ2
)
xCP L
xCP
=
PQ2 − PC2P PQ2 − PZ2
L
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天然气管道输送 6
天然气管道的水力计算
4 提高起点压力或降低终点压力对流量的影响
很显然，提高起点压力或降低终点压力都可以使管道输量增加，但效果不一样。
(PQ + ΔP)2 − PZ2 = PQ2 + 2PQ ΔP + ΔP 2 − PZ2 PQ 2 − (PZ − ΔP)2 = PQ2 + 2PZ ΔP − ΔP 2 − PZ2
2ΔP(PQ − PZ ) + 2ΔP2 = 2ΔP(PQ + ΔP − PZ ) > 0
=
⎜⎜⎝⎛
D2 D1
⎟⎟⎠⎞2.6
¾ 输气管道长度（站间距）的影响
Q2 Q1

管线壁厚计算

一、核算管道壁厚：根据《输气管道工程设计规范》GB50251-94第5.1.2.11、DN300的管线δ=PD/(2σsφFt)(5.1.2)式中δ------钢管计算壁厚（cm）；P ------设计压力（MPa）； P=7.5MPaD -----钢管外径（cm）； D=32.385cmσs-----钢管的最小屈服强度（MPa）；F ------强度设计系数，按表4.2.3和表4.2.4选取φ------焊缝系数；φ=1t ------温度折减系数。

当温度小于120℃时， t 值取1.0。

t =1选用API B,σs=240MPa,(《天然气长输管道工程设计》P203，表3-7-8)管线按一级地区考虑：F=0.72δ=PD/(2σsφFt)=0.70279948cm取δn=7.1mm2、DN200的管线δ=PD/(2σsφFt)(5.1.2)式中δ------钢管计算壁厚（cm）；P ------设计压力（MPa）； P=7.5MPaD -----钢管外径（cm）； D=219.1cmσs-----钢管的最小屈服强度（MPa）；F ------强度设计系数，按表4.2.3和表4.2.4选取φ------焊缝系数；φ=1t ------温度折减系数。

当温度小于120℃时， t 值取1.0。

t =1选用API B,σs=240MPa,(《天然气长输管道工程设计》P203，表3-7-8)管线按一级地区考虑：F=0.72δ=PD/(2σsφFt)= 4.75477431cm取δn=4.8mm3、DN150的管线δ=PD/(2σsφFt)(5.1.2)式中δ------钢管计算壁厚（cm）；P ------设计压力（MPa）； P=7.5MPaD -----钢管外径（cm）； D=168.3cmσs-----钢管的最小屈服强度（MPa）；F ------强度设计系数，按表4.2.3和表4.2.4选取φ------焊缝系数；φ=1t ------温度折减系数。

天然气管线的壁厚选择

天然气管线的壁厚选择1. 石油天然气站场及集输管线1）管线选择有关规范《高压化肥设备用无缝钢管》GB6479-2000 《高压锅炉用无缝钢管》GB5310- 《输送流体用无缝钢管》GB/T8163-1999《流体输送用不锈钢无缝钢管》GB/T14976－2002 2）管线壁厚计算直管段钢管壁厚根据《油气集输设计规范》(GB50350-2005) 第8.1.4条的规定计算：δσφ=+pDF C s 2式中:δ---钢管计算壁厚，mm ； p---设计压力，MPa ； D---管道外径，mm ；бS ---钢管最低屈服强度，MPa ； F---设计系数Ф---焊缝系数（取1）； C---腐蚀裕量附加值，mm根据《油气集输设计规范》第8.2.8条：油气集输管道处于野外地区时，设计系数F 取0.72；处于居住区、站场内部或传跨越铁路、公路、小河渠时，设计系数取0.60。

小河渠指多年平均水位水面宽度小于20m 的河渠。

油气集输管道的腐蚀裕量C ，对于轻微腐蚀环境不应大于1mm ，对于较严重腐蚀环境应根据实际情况确定。

根据《油气集输设计规范》第8.3.7条：天然气集输管道设计系数根据现行国家标准《输气管道工程设计规范》GB50251中的有关规定取值，当管道输送含有H 2S 等酸性天然气时，F 取值不得低于二级；腐蚀裕量附加值C ，当管道输送含有水和H 2S 、CO 2等酸性介质时，根据腐蚀程度及采取防腐措施，其余情况下不计腐蚀裕量附加值。

（根据《天然气脱水设计规范》7.0.2条对酸性天然气或CO2分压大于0.021MPa 的湿天然气，且会引起电化学腐蚀时，设备必须采取防腐措施。

硫化氢分压的计算方法应符合《天然气地面设施抗硫化物应力开裂金属材料要求》SY/T0599的有关规定。

）3）弯头弯管壁厚计算根据《油气集输设计规范》GB 50350-2005中第8.6.11条的规定，弯头、弯管壁厚计算公式如下：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同材质直管的计算壁厚，mm ； m---弯头或弯管壁厚增大系数；R---弯头或弯管的曲率半径（mm ），为弯头或弯管外直径的倍数；D---弯头或弯管外径，mm 。

输气管道工程设计规范

输气管道工程设计规范1 总则2 术语3 输气工艺3.1一般规定3.1.1 设计年工作天数应按3.1.2123453.1.33.1.4规范》3.1.53.1.63.2.212343.2.3 工艺设计中应合理利用气源压力。

当采用增压输送时，应结合输量、管径、输送工艺、供电及运行管理因素，进行多方案技术经济必选，按经济和节能的原则合理选择压气站的站压比和确定站间距。

3.2.4 压气站特性和管道特性应匹配，并应满足工艺设计参数和运行工况变化的要求。

再正常输气条件下，压缩机组应在高效区内工作。

3.2.5 具有分输或配气功能的输气站宜设置气体限量、限压设施。

3.2.6 当输气管道起源来自油气田天然气处理厂、地下储气库、煤制天然气工厂或煤层气处理厂时，输气管道接收站的进气管线上应设置气质监测设施。

3.2.7 输气管道的强度设计应满足运行工况变化的要求。

3.2.8 输气站宜设置越站旁通。

3.2.9进、出输气站的输气管线必须设置截断阀，并应符合现行国家标准《石油天然气工程设计防火规范》GB50183的有关规定。

3.3 工艺设计与分析3.3.1 输气管道工艺设计至少应具备下列资料：1 管道气体的组成；2 气源的数量、位置、供气量及其可变化范围；3 气源的压力、温度及其变化范围；4 沿线用户对供气压力、供气量及其变化的要求。

当要求利用管道储气调峰时，应具备用户的用气特性曲线和数据；5 沿线自然环境条件和管道埋设处地温。

3.3.2 输气管道水力计算应符合下列规定：1 当输气管道纵断面的相对高差Δh ≤200m 且不考虑高差影响时，应按下式计算：（3.3.2—1）2 （3.3.2—2）（3.3.2—3）h ∆——输气管道计算段的终点对计算段起点的标高差（m ）；n ——输气管道沿线计算的分管段数。

计算分管段的划分是沿输气管道走向，从起点开始，当其中相对高差≤200m 时划作一个计算分管段。

i h ——各计算分管段终点的标高（m ）； 1-i h ——各计算分管段起点的标高（m ）； i L ——各计算分管的长度（m ）；g ——重力加速度，取9.81m/s 2；a R ——空气的气体常数，在标准状况下（0P =0.103125MPa ，T=293K ）,a R =287.1m 3/（s 2.K ）。

浅论国内外油气管道站场直管壁厚计算方法的差异

浅论国内外油气管道站场直管壁厚计算方法的差异作者：蒋洪来源：《中国科技博览》2017年第07期[摘要]本文通过对国内外油气管道站场直管壁厚计算公式和公式中参数的选取和应用的比较，阐明了国内外油气管道站场直管壁厚计算的差异，为在以后的国内外油气管道站场直管壁厚设计中提供技术支持。

中图分类号：TE973 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）07-0318-010.引言在油气管道站场设计中，管道直管壁厚计算和选取的结果对于整个工程安全和投资非常重要。

因此，正确合理的直管壁厚计算和选取就显得非常必要，本论文就是将国内外直管壁厚计算方法的主要区别进行重点论述和对比。

1.设计规范差异目前国外油气管道站场直管的壁厚计算参考《工艺管道》（ASME B31.3-2014），壁厚的选取参考《焊接和无缝轧制钢管》（ASME B36.10-2004）.国内输油管道站场的壁厚计算参考《输油管道工程设计规范》（GB 50253-2014），壁厚的选取参考《石油天然气工业管线输送用钢管》（GB/T 9711-2011）；国内的输气管道站场的壁厚计算参考《输气管道工程设计规范》（GB 50251-2015），壁厚的选取参考《石油天然气工业管线输送用钢管》（GB/T 9711-2011）。

2.计算公式差异2.1国外油气管道站场直管壁厚计算公式和参数的选取（1）当直管计算厚度小于管子外径D的1/6时，直管的计算厚度不应小于式（a）计算的值。

设计厚度应按式（b）计算（a）（b）式中t—直管计算厚度（mm）；tm—直管设计厚度（mm）；P—设计压力（MPa）；D—管子外径（mm）；S—管子的许用应力（MPa）；E—质量因数；W—焊缝系数；C1—腐蚀裕量（mm）；M—加工偏差（%）；Y—系数当量。

（2）当直管计算厚度t大于或等于管子外径D的1/6时，或设计压力P与在设计温度下材料的许用应力S和焊缝系数E乘积之比（P/SE）>0.385时，直管厚度的计算，需按断裂理论、疲劳和热应力的因素予以特别考虑。

输气管道设计规范--GB50251-2003

1 总则1．0．1 为在输气管道工程设计中贯彻国家的有关法规和方针政策，统一技术要求，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制订本规范。

1．0. 2 本规范适用于陆上输气管道工程设计。

1．0．3 输气管道工程设计应遵照下列原则：1 保护环境、节约能源、节约土地，处理好与铁路、公路、河流等的相互关系；2 采用先进技术，努力吸收国内外新的科技成果；3 优化设计方案，确定经济合理的输气工艺及最佳的工艺参数。

1．0．4 输气管道工程设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关强制性标准的规定。

2 术语2．O．1 管输气体 pipeline gas通过管道输送的天然气和煤气。

2．O．2 输气管道工程 gas transmission pipeline project用管道输送天然气和煤气的工程。

一般包括输气管道、输气站、管道穿(跨)越及辅助生产设施等工程内容。

2．O．3 输气站 gas transmission station输气管道工程中各类工艺站场的总称．一般包括输气首站、输气末站、压气站、气体接收站、气体分输站、清管站等站场。

2．O．4 输气首站 gas transmission initial station输气管道的起点站。

一般具有分离，调压、计量、清管等功能。

2．O．5 输气末站 gas transmission terminal station输气管道的终点站。

一般具有分离、调压、计量、清管、配气等功能。

2．O．6 气体接收站 gas receiving station在输气管道沿线，为接收输气支线来气而设置的站，一般具有分离、调压、计量、清管等功能。

2．O．7 气体分输站 gas distributing station在输气管道沿线，为分输气体至用户而设置的站，一般具有分离、调压、计量、清管等功能。

2．O．8 压气站 compressor station在输气管道沿线，用压缩机对管输气体增压而设置的站。