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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。

3.1.2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；

4气体中硫化氢含量不应大于20mg/m3；

5二氧化碳含量不应大于3%。

3.1.3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。

3.1.4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。

3.1.5输气管道应设清管设施，清管设施与输气站合并建设。

3.1.6当管道采用内壁减阻涂层时，应经技术经济比较确定。

3.2工艺设计

3.2.2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。

3.2.3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）

式中：

——气体（P0=0.101325MPa，T=293K）的流量（m3/d）；

P1——输气管道计算段的起点压力（绝）（MPa）；

P2——输气管道计算段的终点压力（绝）（MPa）；

d——输气管道内径（cm）；

——水力摩阻系数；

Z——气体的压缩因子；

——气体的相对密度；

T——输气管道内气体的平均温度（K）；

L——输气管道计算段的长度（km）。

2当考虑输气管道纵断面的相对高差影响时，应按下列公式计算：

（3.3.2—2）

（3.3.2—3）

式中：

——系数（m-1）；

——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。

——各计算分管段终点的标高（m）；

——各计算分管段起点的标高（m）；

——各计算分管的长度（m）；

——重力加速度，取9.81m/s2；

——空气的气体常数，在标准状况下（

=0.103125MPa，T=293K）,

=287.1m3/（s2.K）。

3水力摩阻系数宜按下式计算，当输气管道工艺计算采用手算时，宜采用附录A中的

公式。

（3.3.2—4）

式中：

——钢管内壁绝对粗糙度（m）；

——管道内径（m）；

——雷诺数。

3.3.3输气管道沿线任意点的温度计算应符合下列规定：

1当不考虑节流效应时，应按下列公式计算：

（3.3.3—1）

（3.3.3—2）

式中：

——输气管道沿线任意点的气体温度（℃）；

——输气管道埋设处的土壤温度（℃）；

——输气管道计算段起点的气体温度（℃）；

e——自然对数底数，宜按2.718取值；

x——输气管道计算段起点至沿线任意点的长度（km）；

——输气管道中气体到土壤的总传热系数

——输气管道外直径（m）；

——输气管道中气体（P0=0.101325MPa，T=293K）的流量（m3/d）；

——气体的定压比热

2当考虑节流效应时，应按下式计算：

（3.3.3—3）

式中：

——焦耳-汤姆逊效应系数（℃/MPa）；

——x长度管段的压降（MPa）。

3.3.4根据工程的实际需求，宜对输气管道系统进行稳态和动态模拟计算，确定在不同工况条件压气站的数量、增压比、压缩机计算功率和动力燃烧消耗，管道系统各节点流量、压力、温度和管道的储气量等。

根据系统分析需要，可按小时或天确定计算时间段。

3.3.5稳态和动态模拟的计算软件应经工程实践验证。

3.4输气管道的安全泄压

3.4.1输气站宜在进站截断阀上游和出站截断阀下游设置泄压放空设施

3.4.2输气管线相邻线路截断阀（室）之间的管段上应设置放空阀，并应结合建设环境可设置放空立管或预留引接发空管线的法兰接口，放空阀直径与放空管直径应相等。

3.4.3存在超压的管道、设备和容器，必须设置安全阀或压力控制设施。

3.4.4安全阀的定压应经系统分析后确定，并应符合下列规定：

1.压力容器的安全阀定压应小于或等于受压容器的设计压力。

2.管道的安全阀定压（P0）应根据工艺管道最大允许操作压力（P）确定，并应符合下列要求：

1）当P≤1.8MPa时，管道的安全阀定压（P0）应按下式计算：

P0＝P＋0.18MPa（3.4.4—1）

2）当1.8MPa＜P≤7.5MPa时，管道的安全阀定压（P0）应按下式计算：

P0＝1.1P（3.4.4—2）

3）当P>7.5MPa时，管道的安全阀定压（P0）应按下式计算：

P0＝1.05P（3.4.4—3）

3.4.5安全阀泄放管直径计算应符合下列规定：

1单个安全阀的泄放管直径，应按背压不大于该阀泄放压力的10%确定，且不应小于安全阀的出口管径；

2连接多个安全阀的泄放管直径，应按所有安全阀同时泄放时产生的背压不大于其中任何一个安全阀的泄放压力的10%确定，且泄放管截面积不应小于安全阀泄放支管截面积之和。

3.4.6放空的气体应安全排入大气。

3.4.7输气站放空设计应符合下列规定：

1输气站应设放空立管，需要时还可设放散管；

2输气站天然气宜经放空立管集中排放，也可分区排放，高、低压放空管线应分别设置，不同排放压力的天然气放空管线汇入同一排放系统时，应确保不同压力的放空点能同时畅通排放；

3当输气站设置紧急放空系统时，设计应满足在15min内将站内设备及管道内压力从最初的压力降到设计压力的50%；

3.4.8阀室放空设计应符合下列规定：

1阀室宜设置放空立管，室内安装的截断阀的放散管应引至室外；

2不设放空立管的阀室应设放空阀或预留引接放空管线的法兰接口；

3阀室周围环境不具备天然气防空条件时，可不设放空立管，该阀室上下游管段内的天然气应由相邻的阀室或相邻输气站放空。

3.4.9放空立管和放散管的设计应符合下列规定：

1放空立管直径应满足设计最大放空量的要求；

2放空立管和放散管的顶端不应装设弯管；

3放空立管和放散管应有稳管加固措施；

4放空立管底部宜有排除积水的措施；

5放空立管和放散管设置的位置应能方便运行操作和维护；

6放空立管和放散管防火设计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。

4线路

4.1线路选择

4.1.1线路的选择应符合下列要求：

1线路走向应根据工程建设目的和气源、市场分布，结合沿线城镇、交通、水利、矿产资源和环境敏感区的现状与规划，以及沿途地区的地形、地质、水文、气象、地震等自然条件，通过综合分析和多方案技术经济比较，确定线路总体走向；

2线路宜避开环境敏感区，当路由受限需要通过环境敏感区时，应征得其主管部门同意并采取保护措施；

3大中型穿（跨）越工程和压气站位置的选择，应符合线路总体走向。

局部线路走向应根据大中型穿（跨）越工程和压气站的位置进行调整；

4线路应避开军事禁区、飞机场、铁路及汽车客运站、海（河）港码头等区域。

5除为管道工程专门修建的隧道、桥梁外，不应在铁路或公路的隧道内及桥梁上敷设输气管道。

输气管道从铁路或公路桥下交叉通过时，不应改变桥梁下的水文条件；

6与公路并行的管道路由宜在公路用地界3m以外，与铁路并行的管道路由宜在铁路用地界3m以外，如地形受限或其他条件限制的局部地段不满足要求时，应征得道路管理部门的同意；

7线路宜避开城乡规划区，当受条件限制，需要在城乡规划区通过时，应征得城乡规划主管部门的同意，并采取安全保护措施；

8石方地段的管线路由爆破挖沟时，应避免对公众及周围设施的安全造成影响；

9线路宜避开高压直流换流站接地极、变电站等强干扰区域；

10埋地管道与建（构）筑物的间距应满足施工和运行管理需求，且管道中心线与建（构）筑物的最小距离不应小于5m。

4.1.2输气管道应避开滑坡、崩塌、塌陷、泥石流、洪水严重侵蚀等地质灾害地段，宜避开矿山采空区及全新世活动断层。

当受到条件限制必须通过上述区域时，应选择危害程度较小的位置通过，并采取相应的防护措施。

4.2地区等级划分及设计系数确定

4.2.1输气管线通过的地方，应按沿线居民户数和（或）建筑物的密集程度，划分为四个地区等级，并应依据地区等级做出相应的管道设计。

4.2.2地区等级划分应符合下列规定：

1沿管线中心线两侧各200m范围内，任意划分成长度为2km包括最大聚居户数的若干地段，按划定地段内的户数应划分为四个等级。

在乡村人口聚集的村庄、大院及住宅楼，应以每一独立户作为一个供人居住的建筑物计算，地区等级应按下列原则划分；

1）一级一类地区：

不经常有人活动及无永久性人员居住的区段；

2）一级二类地区：

户数在15户或以下的区段；

3）二级地区：

户数在15以上100户以下的区段；

4）三级地区：

户数在100户或以上的区段，包括市郊居住区、商业区、工业区、规划发展区以及不够四级地区条件的人口稠密区；

5）四级地区：

四层及四层以上楼房（不计地下室层数）普遍集中、交通频繁、地下设施多的区段。

2当划分地区等级边界线时，边界线距最近一幢建筑物外边缘不应小于200m。

3在一、二级地区内的学校、医院以及其他公共场所等人群聚集的地方，应按三级地区选取设计系数。

4当一个地区的发展规划足以改变该地区的现有等级时，应按发展规划划分地区等级。

表4.2.3强度设计系数

地区等级

强度设计系数

一级一类地区

0.8

一级二类地区

0.72

二级地区

0.6

三级地区

0.5

四级地区

0.4

注：

一级一类地区的线路管道可采用0.8或0.72强度设计系数

管段或管道

地区等级

一

二

三

四

一类

二类

强度设计系数

有套管穿越

三、四级公路的管道

0.72

0.72

0.6

0.5

0.4

无套管穿越

三、四级公路的管道

0.6

06

0.5

0.5

0.4

穿越一、二级公路，高速公路，铁路的管道

0.6

0.6

0.6

0.5

0.4

输气站内管道及截断阀室内管道

0.5

0.5

0.5

0.5

0.4

4.3管道敷设

4.3.1输气管道应采用埋地方式敷设，特殊地段可采用土堤或地面形式敷设。

表4.3.2最小覆土厚度（m）

地区等级

土壤类

岩石类

旱地

水田

一级

0.6

0.8

0.5

二级

0.8

0.8

0.5

三级

0.8

0.8

0.5

四级

0.8

0.8

0.5

注：

1对需平整的地段应按平整后的标高计算。

2覆土层厚度应从管顶算起。

3季节性冻土区宜埋设在最大冰冻线以下。

4旱地和水田轮种的地区或现有旱地规划需要改为水田的地区应按水田确定埋深。

5穿越鱼塘或沟渠的管线，应埋设在清淤层以下不小于1.0m。

4.3.3的管沟，应根据实际情况可采取将边坡放缓、加筑平台或加设支撑。

表4.3.3深度在5m以内管沟最陡边坡坡度值

土壤类别

最陡边坡坡度值（高宽比）

坡顶无载荷

坡顶有载荷

坡顶有动载荷

中密的砂土

1:

1.00

1:

1.25

1:

1.50

中密的碎石类土

（充填物为砂土）

1：

0.75

1:

1.00

1:

1.25

硬塑的粉土

1:

0.67

1:

0.75

1:

1.00

中密的碎石类土

（充填物为黏性土）

1:

0.50

1:

0.67

1:

0.75

硬塑的粉质黏土、黏土

1:

0.33

1:

0.50

1:

0.75

老黄土

1:

0.10

1:

0.25

1:

0.33

软土（经井点降水）

1:

1.00

—

—

硬质岩

1:

0

1:

0

1:

0

注：

1静载荷系指堆土或料堆等，动载荷系指有机械挖土、吊管机和推土机等动力机械作业。

2对软土地区，开挖深度不应超过4m。

3冻土地区，应根据冻土可能的变化趋势及土壤特性经现场试挖确定边坡坡度值。

4.3.4管沟宽度应符合下列规定：

1管沟深度小于或等于5m时，沟底宽度应按下式计算：

式中：

B——沟底宽度（m）；

Do——钢管的结构外径（m），包括防腐及保温层的厚度，两条或两条以上的管道同沟敷设时，Do应取各管道结构外径之和加上相邻管道之间的净距之和；

K——

表4.3.4沟底加宽裕量（m）

条件因素

沟上焊接

沟下焊条电弧焊接

沟下半自动焊接处管沟

沟下焊接弯头、弯管及连头处管沟

土质管沟

岩石爆破管沟

弯头、冷弯管处管沟

土质管沟

岩石爆破管沟

沟中有水

沟中无水

沟中有水

沟中无水

沟深3m以内

0.7

0.5

0.9

1.5

1.0

0.8

0.9

1.6

2.0

沟深3m～5m

0.9

0.7

1.1

1.5

1.2

1.0

1.1

1.6

2.0

注：

1当采用机械开挖管沟，计算的沟底宽度小于挖斗宽度时，沟底宽度应按挖斗宽度计算。

2沟下焊接弯头、弯管、碰口及半自动焊接处的管沟加宽范围宜为工作点两边各1m。

2当管沟需要加支撑，在决定低宽时，应计入支撑结构的厚度。

3当管沟深度大于5m时，应根据土壤类别及物理力学性质确定沟底宽度。

4.3.5岩石及砾石区的管沟，沟底比土壤区管沟超挖不应小于0.2m，并用细土或砂将超挖部分压实垫平后方可下管。

管沟回填时，应先用细土回填至管顶以上0.3m，方可用原开挖土回填并压实。

管沟回填土在不影响土地复耕或水土保持的情况下宜高出地面0.3m。

4.3.6农耕区及其他植被区的管沟开挖，应将表层耕（腐）质土和下层土分别堆放，管沟回填时应将耕（腐）质土回填到表层。

4.3.7当管沟纵坡较大时，应根据土壤性质，采取防止回填土下滑或回填细土流失的措施。

4.3.8在沼泽、水网（含水田）地区的管道，当覆土层不足以克服管浮力时，应采取稳管措施。

有积水的管沟，宜排净水后回填，否则应采取防止回填作业造成管道位移的措施。

4.3.9当输气管道采用土堤埋设时，土堤高度和顶部宽度应根据地形、工程地质、水文地质、土壤类别及性质确定，并应符合下列规定：

1管道在土堤中的覆土厚度不应小于0.8m，土堤顶部宽度不应小于管道直径的两倍且不得小于1.0m；

2土堤的边坡坡度值应根据土壤类别和土堤的高度确定，管底以下黏性土土堤，压实系数宜为0.94～0.97，堤高小于2m时，边坡坡度值宜为1:

1～1:

1.25，堤高位2m～5m时，边坡坡度值宜为1:

1.25～1:

1.5，土堤受水浸淹没部分的边坡宜采用1:

2的边坡坡度值；

3位于斜坡上的土堤应进行稳定计算。

当自然地面坡度大于20%时，应采取防止填土沿坡面滑动的措施；

4当土堤阻碍地表水或地下水泄流时，应设置泄水设施。

泄水能力应根据地形和汇水量按防洪标准重现期为25年一遇的洪水量设计，并应采取防止水流对土堤冲刷的措施；

5土堤的回填土，其透水性能宜相近；

6沿土堤基底表面的植被应清除干净；

7软弱地基上的土堤应采取防止填土后基础沉陷的措施。

1输气管道与其他管道交叉时，垂直净距不应小于0.3m，当小于0.3m时，两管间交叉处应设置坚固的绝缘隔离物，交叉点两侧各延伸10m以上的管段，应确保管道防腐层无缺陷；

2输气管道与电力电缆、通信光电缆交叉时，垂直净距不应小于0.5m，交叉点两侧各延伸10m以上的管段，应确保管道防腐层无缺陷。

1在开阔地区，埋地管道与高压交流输电线路杆（塔）基脚间的最小距离不宜小于杆（塔）高；

电压等级（kV）

≤220

330

500

铁塔或电杆接地

5.0

6.0

7.5

项目

电压等级（kV）

3～10

35～66

110

220

330

500

750

1000

单回路

双回路（逆相序）

最小垂直距离

3.0

4.0

4.0

5.0

6.0

7.5

9.5

18

16

最小水平距离

开阔地区

最高杆（塔）高

最高杆（塔）高

最高杆（塔）高

最高杆（塔）高

最高杆（塔）高

最高杆（塔）高

最高杆（塔）高

最高杆（塔）高

路径受限地区

2.0

4.0

4.0

5.0

6.0

7.5

9.5

13

注：

表中最小水平距离为边导线至管道任何部分的水平距离。

1线路用热煨弯管的曲率半径不应小于管子外径的5倍，并应满足清管器或检测仪器能顺利通过的要求；

2热煨弯管的任何部位不得有裂纹和其他机械损伤，其两端部100mm长直管段范围内的圆度不应大于连接管圆度的规定值，其他部位的圆度不应大于2.5%；

3不应采用有环向焊缝的钢管制作热煨弯管；

公称直径DN（mm）

最小曲率半径R（mm）

≤300

18D

350

21D

400

24D

450

27D

500

30D

550≤DN≤1000

40D

≥1050

50D

注：

表中的D为钢管外径（mm）。

输气管道采用弹性敷设时应符合下列规定：

1弹性敷设管道与相邻的反向弹性弯管之间及弹性弯管和人工弯管之间，应采用直管段连接，直管段长度不应小于管子外径值，且不应小于500mm；

2弹性敷设管道的曲率半径应满足管子强度要求，且不应小于钢管外径的1000倍，垂直面上弹性敷设管道的曲率半径还应大于管在自重作用下产生的挠度曲线的曲率半径还应大于管在自重作用下产生的挠度曲线的曲率半径，曲率半径应按下式计算：

式中：

R——管道弹性弯曲曲率半径（m）；

α——管道的转角（°）；

D——钢管外径（cm）。

°。

1埋地输气管道与民用炸药储存仓库的最小水平距离应按下式计算：

式中：

R——管道与民用炸药储存仓库的最小水平距离（m）；

e——常数，取2.718；

Q——炸药库容量（kg），1000kg≤Q≤10000kg。

1）炸药库地面标高大于管道的管顶标高；

2）炸药库与管道间存在深度大于管沟深度的沟渠；

3）炸药库与管道间存在宽度大于50m且高度大于10m的山体。

3无论现状炸药库的库存药量

4.4并行管道敷设

4.4.1并行敷设的管道，应统筹规划、合理布局及共用公用设施，先建管道应为后建管道的建设和运行管理创造条件。

4.4.2不受地形、地物或规划限制地段的并行管道，最小净距不应小于6m。

4.4.3受地形、地物或规划限制地段的并行管道，采取安全措施后净距可小于6m，同期建设时可同沟敷设，同沟敷设的并行管道，间距应满足施工及维护需求且最小净距不应小于0.5m。

4.4.4穿越段的并行管道，应根据建设时机和影响因素综合分析确定间距。

共用隧道、跨越管桥及涵洞设施的并行管道，净距不应小于0.5m。

4.4.5石方地段不同期建设的并行管道，后建管道采用爆破开挖管沟时，并行净距宜大于20m且应控制爆破参数。

4.4.6穿越全新世活动断层的并行管道不宜同沟敷设。

4.5线路截断阀（室）的设置

4.5.1输气管道应设置线路截断阀（室）。

管道沿线相邻截断阀之间的间距应符合下列规定：

1以一级地区为主的管段不宜大于32km；

2以二级地区为主的管段不大于24km；

3以三级地区为主的管段不大于16km；

4以四级地区为主的管段不大于8km。

5本条第1款至第4款规定的线路截断阀间距，如因地物、土地征用、工程地质或水文地质造成选址受限的可做调增，一、二、三、四级地区调增分别不应超过4km、3km、2km、1km。

4.5.2线路截断阀（室）应选择在交通方便、地形开阔、地势相对较高的地方，防洪设防标准不应低于重现期25年一遇。

线路截断阀（室）选址受限时，应符合下列规定：

1与电力、通信线路杆（塔）的间距不应小于杆（塔）的高度再加3m；

2距铁路用地界外不应小于3m；

3距公路用地界外不应小于3m；

4与建筑物的水平距离不应小于12m。

4.5.3线路截断阀及与输气管线连通的第一个其他阀门应采用焊接连接阀门。

截断阀可采用自动或手动阀门，并应能通过清管器或检测仪器，采用自动阀时，应同时具有手动操作功能。

4.5.4截断阀可安装在地面上或埋地。

截断阀及其附属工艺管道应采取稳固措施。

截断阀及其配套设施宜采用围栏或围墙进行保护。

4.6线路管道防腐与保温

4.6.1输气管道应采取外径防腐层加阴极保护的联合防护措施，管道的防腐蚀设计应符合现行国家标准《钢质管道外腐蚀控制规范》GB/T21447的有关规定。

4.6.2管道外防腐层类型、等级的选择应根据地形与地质条件、管道所处环境的腐蚀性、地理位置、输送介质温度、杂散电流、经济型等综合因素确定。

管道外防腐层的性能及施工技术要求应符合国家现行相关标准的规定。

4.6.3管道阴极保护设计应根据工程规模、土壤环境、管道防腐层质量等因素，经济合理地选用保护方式，并应符合现行国家标准《埋地钢质管道阴极保护技术规范》GB/T21448的有关规定。

4.6.4阴极保护管道应与非保护构筑物电绝缘。

在绝缘接头或绝缘法兰的连接设施上应设置防高压电涌冲击的保护设施。

4.6.5在交、直流干扰源影响区域内的管道，应按现行国家标准《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》GB/T50698和《埋地钢质管道直流干扰防护技术标准》GB50991的规定，采取有效的减缓干扰的防护措施。

4.6.6阴极保护管道应