第三单元燃气管网第一章第六节燃气管网强度.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,*,*,*,第六节 燃气管网强度设计简介,一、管道强度设计,二、储气罐强度,三、管道校核,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,W,W,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,vb,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。,