燃气管网燃气管网强度.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,资料仅供参考,不当之处，请联系改正。,一、管道强度设计钢管,s,钢管最小屈服强度，MPa,F强度设计系数，按地区等级选取,焊缝系数,t温度折减系数，当温度小于120时取1,钢管计算厚度，cm,P设计压力MPa,D钢管外径，cm,城镇燃气管道通过的地区，应按建筑物的密集程度，划分为四个地区等级，并依据地区等级作出相应的管道设计。,城镇燃气管道地区等级划分应符合下列规定：,沿管道中心线两侧各200米范围内，任意划分1.6千米长并能包括最多供人居住的独立建筑物数量的地段，按划定地段内的房屋建筑的密集程度、划分为四个等级。,在多单元住宅建筑物内，每个独立住宅单元按一个供人居住的独立建筑物计算。,强度设计系数,一级地区：有12个或12个以下供人居住建筑物的任一地区分级单元。,二级地区：有12个以上，80个以下供人居住建筑物的任一地区分级单元。,三级地区：介于二级和四级之间的中间地区。有80个和80个以上供人居住建筑物的任一地区分级单元；或距人员聚集的室外场所90m内铺设管线的区域。,四级地区：地上4层或4层以上建筑物普遍且占多数的任一地区分级单元（不计地下室层数）。,城镇燃气管道的强度设计系数,地区等级,强度设计系数，F,一级地区,0.72,二级地区,0.60,三级地区,0.40,四级地区,0.30,调压站内管道的强度设计系数,管道及管段,地区等级,一,二,三,四,强度设计系数,有套管穿越、级公路的管道,0.72,0.6,0.4,0.3,无套管穿越、级公路的管道,0.6,0.5,有套管穿越、级公路、高速公路、铁路的管道,0.6,0.6,门站、储配站、调压站内管道及其上、下游各200m管道，截断阀室,0.5,0.5,人员聚集场所的管道,0.4,0.3,钢质燃气管道最小壁厚，mm,钢管公称直径，mm,最小公称壁厚，mm,DN100DN150,4.0,DN200DN300,4.8,DN350DN450,5.2,DN500DN550,6.4,DN600DN900,7.1,DN950DN1000,8.7,DN1050,9.5,PE管,根据PE管标准尺寸比SDR的规定，,我国燃气输送用聚乙烯（PE管管材和管件设计、搬运和安装规范GB15558.1-2003规定最大工作压力（MOP）按以下公式计算。,式中 MOP最大工作压力，MPa；,MRS聚乙烯（PE）材料的最小要求强度，MPa；,SDR标准尺寸比；,C总体实用设计系数（安全系数），是一个大于1的数值；,PE80,PE100,SDR11,SDR17.6,SDR11,SDR17.6,最大允许工作压力MPa,0.5/0.4,0.3,0.7,0.4,安全系数C,3.2/4.0,3.2,2.9,3.0,最大允许工作压力机对应安全系数,不同工作温度的折减系数,平均温度，,20,30,40,折减系数,1.0,1.1,1.3,不同气种的最大工作压力,燃气种类,20下最大允许高压力MPa/安全系数C,PE80,PE100,SDR11,SDR17.6,SDR11,SDR17.6,天然气,0.50/3.2,0.30/3.2,0.70/2.9,0.40/3.0,液化,石油气,混空气,0.40/4.0,0.20/4.8,0.50/4.0,0.30/4.0,气态,0.20/8.0,0.10/9.6,0.30/6.7,0.20/6.0,人工,煤气,干气,0.40/4.0,0.20/4.8,0.50/4.0,0.30/4.0,其他,0.20/8.0,0.10/9.6,0.30/6.7,0.20/6.0,二、储气罐强度设计,1、卧式罐筒体强度设计,2、球形罐及球形封头壁厚设计,1、圆筒形储罐筒体壁厚计算,S筒体计算厚度，mm；,P设计压力，MPa，,D,i,筒体平均直径，mm；,t,设计温度下的许用应力，MPa；,焊缝系数,c腐蚀余量，mm。,应力校核公式,2、球形罐壳体及球形封头壁厚计算公式,应力校核公式,壁厚余量,壁厚余量也称腐蚀余量。靠经验确定，由下面三部分组成。,C=C,1,+C,2,+C,3,C,1,材料厚度允许负公差，一般不大于1mm;,C,2,根据介质对材质的腐蚀性能及使用寿命确定的腐蚀余量，一般地上罐1mm,地下罐3mm；,C,3,材料冲压加工减薄量，取计算厚度的10%，但不大于4mm。,三、管线稳定性、抗震校核,1、管线径向稳定性校核,2、管线轴向稳定性校核,3、管线抗震稳定性校核,1、管线径向稳定性校核,埋地燃气管线的径向稳定性应按无内压状态校核。,x 0.03D,WW,1,+W,2,x 钢管水平方向最大变形量(m)；,D,m,钢管平均直径(m)；,W作用在单位管长上的总竖向荷载(N/m)；,Z钢管变形滞后系数，宜取1.5；,K基床系数，可取0.103；,E管材弹性模量(N/m,2,)；,I单位管长截面惯性矩(m,4,/m)；,n,钢管公称壁厚(m)；,E,s,土壤变形模量(N/m,2,)，采用现场实测数据，无实测数据可取2.8；,W,1,作用在单位管长上的竖向永久荷载（埋地管道土层压力）(N/m)；,W,2,地面可变载荷传递到管道上的荷载（车辆负荷）(N/m)。,2、管线轴向稳定性校核,在埋地直管段中可产生因,泊松效应,应力、,温度应力,以及由,内压产生,的轴向力引起的轴向应力，必须进行当量应力校核，受约束的埋地直管段轴向应力计算和当量应力校核按输气管道工程设计规范GB50251-2003中附录B的公式计算。,L,管道的轴向应力，拉应力为正，压应力为负（MPa）；,泊桑比，取0.3；,h,由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）；,n,管子公称壁厚（cm）；,E钢材的弹性模量（MPa）；,钢材的线膨胀系数（,-1,）；,t,1,管道下沟回填时温度（）；,t,2,管道工作温度（）；,受约束热胀直管段，按最大剪应力强度理论计算当量应力，并应符合下列表达式的要求。,e,当量应力（MPa）；,s,管子的最低屈服强度（MPa）,3、抗地震动稳定性校核,对位于设计地震动峰值加速度大于或等于0.2g地区的管道，应进行抗拉伸和抗压缩校核。,地震波引起的管道最大轴向应变,max,应与操作条件下荷载（内压、温差）引起的轴向应变组合。,当,max,+0时,当,max,+0时,max,+,t,v,由操作荷载（内压和温度）引起的轴向应变,max,地震波引起管道的最大轴向拉、压应变。,a设计地震动峰值加速度，按中国地震动参数区划图GB18306选取。m/s,2,t,v,埋地管道抗震动的轴向容许拉伸应变。,管道材料容许拉伸应变,拉伸强度极限，,b,MPa,容许拉伸应变,t,v,b,552,1.0%,552,b,793,0.9%,793,b,896,0.8%,c,v,埋地管道抗震动轴向容许压缩应变,管道壁厚，m；,D管道外直径，m；,思考题11,1、影响管道壁厚设计的因素主要有,、,、,、,。,2、燃气管道强度设计系数取决于,。,3、储气罐强度设计包括,和,两方面。,4、站内管道及穿越工程强度设计主要,与,和,有关。,5、燃气管道径向稳定性校核按,进行。,管材与强度小结,1、城镇燃气常用管材有钢管、铸铁管、PE管,2、管材的选择应考虑：燃气压力、所用的空间（室内外、架空、埋地），输送的燃气类型、土壤腐蚀性；,3、管线的连接方式：,钢管：焊接、螺纹连接、法兰连接，不同连接方式所适用的条件,6、燃气管道轴向稳定性要考虑因,效应应力、,应力以及由,产生的轴向力引起的轴向应力。,7、受约束热胀,，按最大,强度理论计算当量应力。,8、对位于设计地震动峰值加速度大于或等于,地区的管道，应进行抗拉伸和抗压缩校核。,9、地震波引起的管道最大,应变max应与,引起的轴向应变组合。,10、抗地震动应力校核应对,和,分别进行。,