第六節(jié)燃氣管網(wǎng)強度設計介紹一、管道強度設計二、儲氣罐強度三、管道校核燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第1頁一、管道強度設計—鋼管σs—鋼管最小屈服強度，MPaF—強度設計系數(shù)，按地域等級選取φ—焊縫系數(shù)t—溫度折減系數(shù)，當溫度小于120℃時取1δ—鋼管計算厚度，cmP—設計壓力MPaD—鋼管外徑，cm燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第2頁城鎮(zhèn)燃氣管道經(jīng)過地域，應按建筑物密集程度，劃分為四個地域等級，并依據(jù)地域等級作出對應管道設計。城鎮(zhèn)燃氣管道地域等級劃分應符合以下要求：沿管道中心線兩側(cè)各200米范圍內(nèi)，任意劃分1.6千米長并能包含最多供人居住獨立建筑物數(shù)量地段，按劃定地段內(nèi)房屋建筑密集程度、劃分為四個等級。在多單元住宅建筑物內(nèi)，每個獨立住宅單元按一個供人居住獨立建筑物計算。強度設計系數(shù)燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第3頁一級地域：有12個或12個以下供人居住建筑物任一地域分級單元。二級地域：有12個以上，80個以下供人居住建筑物任一地域分級單元。三級地域：介于二級和四級之間中間地域。有80個和80個以上供人居住建筑物任一地域分級單元；或距人員聚集室外場所90m內(nèi)鋪設管線區(qū)域。四級地域：地上4層或4層以上建筑物普遍且占多數(shù)任一地域分級單元（不計地下室層數(shù)）。燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第4頁城鎮(zhèn)燃氣管道強度設計系數(shù)地域等級強度設計系數(shù)，F(xiàn)一級地域0.72二級地域0.60三級地域0.40四級地域0.30燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第5頁調(diào)壓站內(nèi)管道強度設計系數(shù)管道及管段地域等級一二三四強度設計系數(shù)有套管穿越Ⅲ、Ⅳ級公路管道0.720.60.40.3無套管穿越Ⅲ、Ⅳ級公路管道0.60.5有套管穿越Ⅰ、Ⅱ級公路、高速公路、鐵路管道0.60.6門站、儲配站、調(diào)壓站內(nèi)管道及其上、下游各200m管道，截斷閥室0.50.5人員聚集場所管道0.40.3燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第6頁鋼質(zhì)燃氣管道最小壁厚，mm鋼管公稱直徑，mm最小公稱壁厚，mmDN100~DN1504.0DN200~DN3004.8DN350~DN4505.2DN500~DN5506.4DN600~DN9007.1DN950~DN10008.7DN10509.5燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第7頁PE管依據(jù)PE管標準尺寸比SDR要求，燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第8頁我國《燃氣輸送用聚乙烯（PE管管材和管件設計、搬運和安裝規(guī)范》GB15558.1-要求最大工作壓力（MOP）按以下公式計算。燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第9頁式中MOP—最大工作壓力，MPa；MRS—聚乙烯（PE）材料最小要求強度，MPa；SDR—標準尺寸比；C—總體實用設計系數(shù)（安全系數(shù)），是一個大于1數(shù)值；PE80PE100SDR11SDR17.6SDR11SDR17.6最大允許工作壓力MPa0.5/0.40.30.70.4安全系數(shù)C3.2/4.03.22.93.0最大允許工作壓力機對應安全系數(shù)燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第10頁不一樣工作溫度折減系數(shù)平均溫度，℃203040折減系數(shù)1.01.11.3燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第11頁不一樣氣種最大工作壓力燃氣種類20℃下最大允許高壓力MPa/安全系數(shù)CPE80PE100SDR11SDR17.6SDR11SDR17.6天然氣0.50/3.20.30/3.20.70/2.90.40/3.0液化石油氣混空氣0.40/4.00.20/4.80.50/4.00.30/4.0氣態(tài)0.20/8.00.10/9.60.30/6.70.20/6.0人工煤氣干氣0.40/4.00.20/4.80.50/4.00.30/4.0其它0.20/8.00.10/9.60.30/6.70.20/6.0燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第12頁二、儲氣罐強度設計1、臥式罐筒體強度設計2、球形罐及球形封頭壁厚設計燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第13頁1、圓筒形儲罐筒體壁厚計算S—筒體計算厚度，mm；P—設計壓力，MPa，Di—筒體平均直徑，mm；[σ]t—設計溫度下許用應力，MPa；φ—焊縫系數(shù)c—腐蝕余量，mm。燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第14頁應力校核公式燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第15頁2、球形罐殼體及球形封頭

壁厚計算公式燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第16頁應力校核公式燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第17頁壁厚余量壁厚余量也稱腐蝕余量?？拷?jīng)驗確定，由下面三部分組成。C=C1+C2+C3C1—材料厚度允許負公差，普通小于1mm;燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第18頁C2—依據(jù)介質(zhì)對材質(zhì)腐蝕性能及使用壽命確定腐蝕余量，普通地上罐1mm,地下罐3mm；C3—材料沖壓加工減薄量，取計算厚度10%，但小于4mm。燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第19頁三、管線穩(wěn)定性、抗震校核1、管線徑向穩(wěn)定性校核2、管線軸向穩(wěn)定性校核3、管線抗震穩(wěn)定性校核燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第20頁1、管線徑向穩(wěn)定性校核埋地燃氣管線徑向穩(wěn)定性應按無內(nèi)壓狀態(tài)校核。Δx≤0.03DW＝W1+W2燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第21頁Δx－鋼管水平方向最大變形量(m)；Dm－鋼管平均直徑(m)；W－作用在單位管長上總豎向荷載(N/m)；Z－鋼管變形滯后系數(shù)，宜取1.5；K－基床系數(shù)，可取0.103；E－管材彈性模量(N/m2)；燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第22頁I－單位管長截面慣性矩(m4/m)；δn－鋼管公稱壁厚(m)；Es－土壤變形模量(N/m2)，采取現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，無實測數(shù)據(jù)可取2.8；W1－作用在單位管長上豎向永久荷載（埋地管道土層壓力）(N/m)；W2－地面可變載荷傳遞到管道上荷載（車輛負荷）(N/m)。燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第23頁2、管線軸向穩(wěn)定性校核

在埋地直管段中可產(chǎn)生因泊松效應應力、溫度應力以及由內(nèi)壓產(chǎn)生軸向力引發(fā)軸向應力，必須進行當量應力校核，受約束埋地直管段軸向應力計算和當量應力校核按《輸氣管道工程設計規(guī)范》GB50251-中附錄B公式計算。燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第24頁σL－管道軸向應力，拉應力為正，壓應力為負（MPa）；μ－泊桑比，取0.3；σh－由內(nèi)壓產(chǎn)生管道環(huán)向應力（MPa）；P－管道設計內(nèi)壓力（MPa）；d－管子內(nèi)徑（cm）；δn－管子公稱壁厚（cm）；燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第25頁E－鋼材彈性模量（MPa）；α－鋼材線膨脹系數(shù)（℃-1）；t1－管道下溝回填時溫度（℃）；t2－管道工作溫度（℃）；燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第26頁受約束熱脹直管段，按最大剪應力強度理論計算當量應力，并應符合以下表示式要求。σe－當量應力（MPa）；σs－管子最低屈服強度（MPa）燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第27頁3、抗地震動穩(wěn)定性校核對位于設計地震動峰值加速度大于或等于0.2g地域管道，應進行抗拉伸和抗壓縮校核。地震波引發(fā)管道最大軸向應變εmax應與操作條件下荷載（內(nèi)壓、溫差）引發(fā)軸向應變ε組合。燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第28頁當εmax+ε≤0時當εmax+ε>0時εmax+ε≤[εt]v由操作荷載（內(nèi)壓和溫度）引發(fā)軸向應變?nèi)細夤芫W(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第29頁εmax—地震波引發(fā)管道最大軸向拉、壓應變。a—設計地震動峰值加速度，按《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306選取。m/s2燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第30頁燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第31頁[εt]v—埋地管道抗震動軸向允許拉伸應變。管道材料允許拉伸應變拉伸強度極限，σbMPa允許拉伸應變[εt]vσb<5521.0%552≤σb<7930.9%793≤σb<8960.8%燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第32頁[εc]v—埋地管道抗震動軸向允許壓縮應變δ—管道壁厚，m；D—管道外直徑，m；燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第33頁思索題111、影響管道壁厚設計原因主要有

、

、

、

。2、燃氣管道強度設計系數(shù)取決于

。3、儲氣罐強度設計包含

和

兩方面。4、站內(nèi)管道及穿越工程強度設計主要與

和

相關。5、燃氣管道徑向穩(wěn)定性校核按

進行。燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第34頁管材與強度小結(jié)1、城鎮(zhèn)燃氣慣用管材有鋼管、鑄鐵管、PE管2、管材選擇應考慮：燃氣壓力、所用空間（室內(nèi)外、架空、埋地），輸送燃氣類型、土壤腐蝕性；3、管線連接方式：鋼管：焊接、螺紋連接、法蘭連接，不一樣連接方式所適用條件燃氣管網(wǎng)燃氣管網(wǎng)強度專家講座第35頁6、燃氣管道軸向穩(wěn)定性要考慮因