”的原则，从设计上也保证了在城区敷设超高压管线的安全可靠性。同时，开创了在城区敷设超高压天然气管线的先例，为今后同类型的工程设计树立了典范。

(2)管材的选取

①管道强度计算

在进行超高压燃气管道设计时，因管线与其它建、构筑物水平净距的确定始终是以强调管道自身的安全性为前提的，因此在进行压力大于1．6MPa的燃气管道设计时，必须对管道、弯头、弯管的壁厚进行计算。

根据《输气管道工程设计规范》5．1．2条规定，管道强度计算采用如下公式：

　　　　　　　PD

　　δ= ————

　　　　　　　2σsψFt

式中： δ-——钢管计算壁厚(cm)；

　　　　P ———设计压力(MPa)；

　　　　D ———钢管外径(cm)；

　　　　σs ——钢管的最小屈服强度(MPa)；

　　　　F--—强度设计系数；

　　　　ψ——-焊缝系数；

　　　　t———温度折减系数；当温度小于120℃时，t值取1.0。

在以往的燃气管道强度计算时，由于制管水平、施工焊接等缺乏严格的要求，在计算中要考虑一个小于1的焊接系数以确保输气安全，这实际上就增加了管道工程的钢材用量。当前，我国制管技术已有较大的提高，新的钢管标准如《石油天然气输送管道用螺旋缝埋弧焊钢管》，是参照美国APISpec 5L的标准制定的，技术要求基本一致。在《输气管道工程设计规范》中对管道的施工、焊接和检验也提出了严格的要求，以确保管道的安全运行。故在进行管道的强度计算时，不再考虑由于焊接所降低钢材的设计应力，规定焊接系数为1。

另外，《输气管道工程设计规范》中规定在进行管道强度计算时，不考虑增加管壁的腐蚀裕量。这是因为规范中明确提出了输气管道防腐设计必须符合国家现行标准《钢质管道及储罐防腐蚀工程设计规范》和《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》的有关规定。而这两本规范是根据国内外的实践经验制定的，规范中提出了防止管道外腐蚀的有效办法。在输送满足规范要求的天然气时，管子内壁一般不会产生腐蚀。同时，由于工程造价、金属耗量等经济原因，一般不允许采用增加腐蚀裕量的方法来解决管壁内腐蚀问题。因此，管道采取防腐措施后，确定管壁厚度时可不考虑腐蚀裕量。

对几种常用管材进行计算，结果如下表：





Q235B
20号钢
SM41B
X42
16Mn
X52

最小屈服强度(MPa)

≥235
≥245
≥245
≥290
≥340
≥358

设计压力 (Mpa)

2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5

钢管计算壁厚
DN700
0．957
0．918
0．918
0．776
0．662
0．628

(cm)
DN500
0．703
0．675
0．675
0．570
0．486
0．462


DN400
0．566
0．543
0．543
0．46l
0．393
0．372


DN300
0．432
0．415
0．415
0．350
0．299
0．284

注：表中钢管计算壁厚值均是以ψ、t为1，F为0．4情况下得出的。

在对管道进行强度计算的同时，燃气管道的壁厚还不得小于最小公称管壁厚度。在承受内压较小时计算的壁厚可能很小，为满足运输、吊装铺管和修理的要求，还应根据各种荷载条件下予以校核。一般认为D/δ>140时，才会在正常的运输、敷设、埋管情况下出现圆截面的失稳。下表列出几种常用管径的最小公称壁厚。

最小公称壁厚



钢管公称直径(mm)
公称壁厚(mm)

DN300
4.5

DN350 DN400 DN450
5.0

DN500 DN550
6.0

DN600 DN650 DN700
6.5

综上所述对于管道壁厚的确定，除了对管道强度计算的同时，还要满足最小公称管壁厚度，此外还要适当考虑在制管、运输、施工过程中人员的素质、目前的管理水平等因素可能对管道造成的损伤，适当增大管道管壁厚度。

②管材选择原则

★ 技术原则

根据《输气管道工程设计规范》，所选用钢管应符合国家现行标准《石油天然气输送管道用螺旋缝埋弧焊钢管》等的有关规定，若选用标准以外的管材，其材质应是镇静钢，并应满足下列基本要求：

　　——屈服强度与抗拉强度之比不应大于0．85；

　　——含碳量不应大于0．25％，碳当量不应大于0．45％；

　　——材料熔炼分析含硫量不应大于0．035％；含磷量不应大于0．04％。

★ 经济原则

对于相同管径的管材，其运输及施工费用基本相同，焊接材料的价格对工程投资的影响较小，经济性方面仅考虑管材价格因素。

★ 施工和运行管理原则

管材的选取应有利于管材定货、施工焊接、带气接线、事故抢修和运行管理等方面。

⑧管材确定根据以上选材原则及管道强度计算，既满足技术标准，又方便施工和运行管理，并且兼顾经济性，DN700管道几种常用材质分析对比如下表：



管材材质
Q235B
SM41B
X42
16Mn

管材单价A(元／t)
4070
4130
4130
4300

施焊要求
低
中
中
高

设计预选壁厚(cm)
1.03
0.95
0.79
0.79

单长管重B(Kg／m)
177.98
164.34
136.97
136.97

A／1000*B (元／m)
724.4
678.7
565.7
589.0

注：1．壁厚系列采用APISpec 5L标准系列。

2．确定设计预选壁厚时，计算壁厚向上靠至最小普通重量级管线管壁厚。

3．表中单价为本工程初设阶段某管厂按SY5036—83提供管材的出厂报价，按APl标准提供管材时，每吨增加1000～1500元。运杂费另增10％。

从以上管材的对比分析可以看出，针对DN700钢管，选择最小屈服强度低的管材，则管壁较厚，不但增加了管材重量和费用，而且为运输和施工也带来许多不便：如果选择最小屈服强度更高的管材，可以减小壁厚，但受最小

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