1、計算書1工程概況2管線全線基礎(chǔ)參數(shù)2.1管線管徑及設(shè)計壓力管段管徑（mm）設(shè)計壓力（MPa）028.5kmD273.19.528.549.4kmD273.18.549.493.9kmD273.18.593.9118.1kmD273.18.0118.1130.2kmD273.18.0130.2138.5kmD273.112.0138.5205kmD219.19.02.2管線埋深本工程管線埋深系結(jié)合管道沿線的最大凍土層深度并考慮農(nóng)耕等人為因素后確定，管頂?shù)穆裨O(shè)深度一般為1.6m。3遵循的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范1、輸油管道工程設(shè)計規(guī)范（GB502532003）。2、油（氣）輸送管道穿越工程設(shè)計規(guī)范（送審稿）。3、

2、石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件第2部分：A級鋼管（GB/T9711.21999）。4設(shè)計原則1、管型選取原則參照國內(nèi)類似工程的管材使用情況，管徑DN400的管線中：一般地段、穿越地段、熱煨彎頭均采用ERW鋼管制作。2、壁厚選取原則本工程管線對于管徑150DN300的管道最小壁厚取5.2mm。5管線全線的壁厚計算5.1直管段的壁厚計算公式根據(jù)輸油管道工程設(shè)計規(guī)范（GB502532003）的規(guī)定，鋼管壁厚與設(shè)計壓力、鋼管外徑、鋼管的強度等級、設(shè)計系數(shù)有關(guān)，鋼管壁厚按下式計算： 式中： 焊縫系數(shù)；鋼管計算壁厚，mm；P設(shè)計壓力，MPa；s 鋼管的最小屈服強度，MPa；D鋼管外徑，mm；K設(shè)計系數(shù)

3、。一般地區(qū)取0.72，大中型河流、鐵路、二級及以上公路等特殊地段穿越取0.6。5.2線路用管5.2.1干線用管鋼級的確定根據(jù)管線設(shè)計壓力高、管徑小的特點，采用（L360、L390、L415鋼級）鋼管，并對其進行比選。1、應(yīng)用上述公式，計算出管線壁厚；2、圓整選取壁厚，計算出單位管重， 單位管重管線長度管線耗鋼量；3、單價管線耗鋼量總價 管線壁厚、耗鋼量計算表管徑設(shè)計壓力計算壁厚選取壁厚鋼級s單位管重(kg/m)管線長度(km)耗鋼量(t)273.19.55.007.1L36036046.5728.51327.245273.19.54.626.4L39039042.0928.51199.5652

4、73.19.54.345.2L41541534.3528.5978.975273.18.54.486.4L36036042.0965.42752.686273.18.54.136.4L39039042.0965.42752.686273.18.53.885.2L41541534.3565.42246.49273.18.04.216.4L36036042.0936.31527.867273.18.03.896.4L39039042.0936.31527.867273.18.03.664.8L41541531.7636.31152.888273.112.06.328.7L36036056.728.

5、3470.776273.112.05.847.1L39039046.578.3386.531273.112.05.486.4L41541542.098.3349.347219.193.805.2L36036034.3566.52284.275219.193.515.2L39039034.3566.52284.275219.193.304.8L41541531.7666.52112.04管線管材總價計算表管徑鋼級耗鋼量(t)單價 (元/t)總價(元)273.1L3606078.5746050.7273.1L3905866.6496500.5273.1L4154727.77100219.1L360

6、2284.2755950.25219.1L3902284.2756400219.1L4152112.047000根據(jù)最新詢價結(jié)果，無縫鋼管的價格高于螺旋縫埋弧焊鋼管和直縫電阻焊鋼管，直縫電阻焊鋼管比螺旋縫埋弧焊鋼管的價格略高。ERW鋼管焊接時不需填充金屬，并且加熱速度快，使得焊接熱影響區(qū)小，此外ERW鋼管還具備外形尺寸精度高等優(yōu)點，其生產(chǎn)質(zhì)量符合API5L和GB/T9711.1標(biāo)準(zhǔn)的要求，在國內(nèi)外油氣管道工程中被廣泛使用。從經(jīng)濟上考慮，雖然目前ERW鋼管的出廠價格比螺旋縫埋弧焊鋼管的出廠價格高出約200元/噸左右，但是由于ERW鋼管比螺旋縫埋弧焊鋼管焊縫殘余應(yīng)力更小，尺寸精度更高，質(zhì)量更優(yōu)，另

7、一方面，根據(jù)輸油管道工程設(shè)計規(guī)范（GB50253-2003）中的有關(guān)規(guī)定，管道附件不宜采用螺旋縫埋弧焊鋼管制作，若采用螺旋縫埋弧焊鋼管，則需另外訂購ERW鋼管制作熱煨彎頭，量小難于采購；而管道采用ERW鋼管，則熱煨彎頭仍可采用ERW鋼管制作。因此為了保證供貨周期，本工程推薦采用ERW鋼管。 D273.1用L415鋼級的鋼管價格較低。綜合考慮比選結(jié)果，統(tǒng)一管線鋼級后，為便于訂貨，縮短訂貨周期，統(tǒng)一采用L390鋼級的鋼管。5.2.2用管壁厚的確定根據(jù)輸油管道工程設(shè)計規(guī)范（GB502532003）的規(guī)定，對于不同設(shè)計壓力、管徑的壁厚計算值及選取值見表。 干線用管計算表區(qū)段管徑(mm)設(shè)計壓力(MPa

8、)一般地段穿越地段鋼級計算壁厚(mm)選取壁厚(mm)計算壁厚(mm)選取壁厚(mm)028.5kmD273.19.54.626.45.546.4L39028.549.4kmD273.18.54.136.44.966.4L39049.493.9kmD273.18.54.136.44.966.4L39093.9118.1kmD273.18.03.896.44.676.4L390118.1130.2kmD273.18.03.896.44.676.4L390130.2138.5kmD273.112.05.847.17.007.1L390138.5205kmD219.19.03.515.24.215.

9、2L3905.2.3線路熱煨彎頭壁厚計算及選擇1）熱煨彎頭強度計算公式 b =*m m =（4RD）/（4R2D）式中： b 彎頭或彎管計算壁厚，mm。 彎頭或彎管所連接的直線管段計算壁厚，mm。 m 彎頭或彎管壁厚增大系數(shù)。 R 彎頭或彎管的曲率半徑，6D。 D 彎頭或彎管外直徑，mm。熱煨彎頭在制作過程中其外弧部位會因為拉伸而減薄。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求和制作經(jīng)驗，其減薄量約為7%8%。為保證制作彎頭的壁厚達(dá)到設(shè)計要求，本工程用于制作彎頭的鋼管的壁厚計算時考慮10%的減薄余量。經(jīng)計算，本工程管線對應(yīng)熱煨彎頭壁厚計算及選擇見表 熱煨彎頭壁厚計算表區(qū)段管徑(mm)設(shè)計壓力(MPa)一般地段熱煨彎頭穿

10、越地段熱煨彎頭鋼級計算壁厚(mm)選取壁厚(mm)計算壁厚(mm)選取壁厚(mm)028.5kmD273.19.54.8517.15.8177.1L39028.549.4kmD273.18.54.33657.15.2087.1L39049.493.9kmD273.18.54.33657.15.2087.1L39093.9118.1kmD273.18.04.08457.14.90357.1L390118.1130.2kmD273.18.04.08457.14.90357.1L390130.2138.5kmD273.112.06.1327.87.357.8L390138.5205kmD219.19

11、.03.68555.64.42055.6L390在下步工作中，將根據(jù)輸油管道工程設(shè)計規(guī)范GB50253-2003附錄G中G.0.3條的要求，委托有相應(yīng)資質(zhì)的單位開展熱煨彎頭樣品的爆破試驗，以試驗結(jié)果最終確定熱煨彎頭壁厚。6管道強度及穩(wěn)定性校核當(dāng)管道壁厚和材質(zhì)確定后，根據(jù)管道的工作條件和環(huán)境狀況進行強度、穩(wěn)定性校核。6.1管道強度校核6.1.1 管線的剛度管子需要有一定的剛性，否則在裝卸、運輸、堆放、下溝、回填等過程中會使管子嚴(yán)重變形或壓癟，一旦發(fā)生這種情形，管段即報廢。管子的剛度與材料強度無關(guān)，而與材料的彈性模量、直徑與壁厚比(D/)有關(guān)。因各種等級鋼號的彈性模量都是一樣的，故只考慮直徑與壁厚

12、比(D/)即可。同直徑的管子壁厚越厚，D/就越小，管子剛性越好。本工程D/=273.1/6.4=42.7140，D/=273.1/7.1=38.5140，D/=219.1/5.2=42.1140， 滿足要求。根據(jù)輸油管道工程設(shè)計規(guī)范（GB50253-2003）第5.6.1節(jié)，鋼管的外直徑與壁厚的比值不應(yīng)大于140，本工程管線的剛度均能滿足要求。6.1.2 管線的強度校核對于埋地，受約束熱脹直管段，按最大剪切應(yīng)力強度理論計算的當(dāng)量應(yīng)力必須滿足下式要求：式中，e當(dāng)量應(yīng)力，MPa；s鋼管的最低屈服強度，MPa；a內(nèi)壓和溫度引起的軸向應(yīng)力，h管內(nèi)壓引起的環(huán)向應(yīng)力，MPa；hPd/(2)其中，P設(shè)計壓力

13、，MPa； d管子內(nèi)徑，m； 管子的公稱壁厚（按最小考慮），m；ahE(t1-t2),MPa；其中，泊桑比，0.3； E鋼材彈性模量，E2.05105 MPa； 鋼材線膨脹系數(shù)，1.210-5 m/(m)； t1管道連頭時溫度，5（按保守考慮）； t2管道的工作溫度，即管內(nèi)輸送介質(zhì)的溫度75；下面以管線最不利情形（壁厚最薄，溫差考慮極限溫差）進行應(yīng)力計算和當(dāng)量應(yīng)力校核，見表軸向應(yīng)力計算和當(dāng)量應(yīng)力校核結(jié)果管線外徑（mm）設(shè)計壓力（MPa）s（MPa）軸向應(yīng)力（MPa）環(huán)向應(yīng)力h（MPa）當(dāng)量應(yīng)力e（MPa）0.9s（MPa）D273.19.5390-138.34193.2323.03351.00

14、D273.18.5390-144.94172.9317.80351.00D273.18.5390-144.94172.9317.80351.00D273.18.0390-147.99162.7310.68351.00D273.18.0390-147.99162.7310.68351.00D273.112.0390-131.16218.8349.95351.00D219.19.0390-142.62180.6323.22351.00經(jīng)過計算校核，管道的最大當(dāng)量應(yīng)力值e 0.9s，滿足強度要求。6.2管道穩(wěn)定性校核在某些地段管線埋深會較深，在此種情況下，對管線的徑向穩(wěn)定性進行驗算。管道的徑向穩(wěn)定性

15、按無內(nèi)壓狀態(tài)校核： 其中：D鋼管外徑（m）；X鋼管水平方向最大變形量（m）；Rm鋼管平均半徑（m）；W作用在單位管長上的總豎向荷載（MN/m）；Z鋼管變形滯后系數(shù)，取1.5；K基座系數(shù)；取0.103；E管材彈性模量（N/m2），取2.05105；I單位管長截面慣性矩（m4/m）；n鋼管公稱壁厚（m）；ES回填土壤的變形模量（MPa）； g土壤容重（MN/m3），取0.0167；H管頂回填土高度（m）。 管道穩(wěn)定性校核計算結(jié)果表DKHWRmnIEsX0.03D最大埋深0.27310.1051.60.0.133350.00642.18453E-082.00.006060.008193.0410.2

16、7310.1031.60.0.133350.00642.18453E-082.80.00580.008198.5870.27310.1051.60.0.1330.00712.98259E-082.00.004470.008199.5380.27310.1031.60.0.1330.00712.98259E-082.80.004310.0081916.840.21910.1051.60.0.106950.00521.17173E-082.00.005940.006574.645注：標(biāo)準(zhǔn)鋪管條件設(shè)計系數(shù)管道敷設(shè)在未擾動的土上，管道中線以下的土輕壓實，取E=2.0MPa，基座系數(shù)為0.105；管道敷

17、設(shè)在厚度最少為10cm的松土墊層內(nèi)，管頂以下回填土輕輕壓實，取E=2.8MPa，基座系數(shù)為0.103。經(jīng)驗算，在本工程原油管道設(shè)計埋深及外載荷情況下，用管均滿足徑向穩(wěn)定要求。7管道抗震強度校核在遇到地震影響時，為了保證管道安全，避免或減少管道的破壞和防止發(fā)生次生災(zāi)害，根據(jù)輸油（氣）鋼質(zhì)管道抗震設(shè)計規(guī)范SY/T0450-2004的要求，對位于設(shè)計地震動峰值加速度大于或等于0.2g地區(qū)的管道，應(yīng)進行抗拉伸和抗壓縮校核。6.4.1.2 管道通過地震烈度區(qū)的抗震計算1） 埋地直管道在地震波作用下所產(chǎn)生的最大軸向應(yīng)變 式中： a設(shè)計地震動峰值加速度； c波的傳播速度，即場地剪切波速； emax地震波引起

18、的最大管道軸向應(yīng)變。2） 操作條件下的管道軸向應(yīng)變 式中： e由于內(nèi)壓和溫度變化產(chǎn)生的管道軸向應(yīng)變； s由于內(nèi)壓和溫度變化產(chǎn)生的管道軸向應(yīng)力，MPa； sh由內(nèi)壓產(chǎn)生的管道環(huán)向應(yīng)力，MPa； p管道的設(shè)計內(nèi)壓力，MPa； dn管子公稱壁厚，mm； d管子內(nèi)徑，mm；E鋼材的彈性模量，MPa。3）管道抗震動校核當(dāng)max+0時，max+cv ；當(dāng)max+0時， max+tv ；式中：emax 地震波引起的最大軸向拉、壓應(yīng)變；etv，ecv埋地管道抗振動的軸向容許拉伸、壓縮應(yīng)變。4） 埋地管道抗振的軸向容許應(yīng)變a)容許壓縮應(yīng)變可按下式計算： 式中： d管道壁厚，mm； D管子外徑，mm。b)容許拉伸

19、應(yīng)變etv1.0%。5）計算結(jié)果表6.4-4 管道抗震校核計算結(jié)果管線外徑mm壁厚mm設(shè)計壓力（MPa）maxmax+cvtvD273.16.49.51.27310-5-6.7710-46.9010-48.20210-31.0%D273.16.48.51.91010-5-7.0710-47.2610-48.20210-31.0%D273.16.48.51.91010-5-7.0710-47.2610-48.20210-31.0%D273.16.48.02.55710-5-7.2210-47.4710-48.20210-31.0%D273.16.48.02.55710-5-7.2210-47.4

20、710-48.20210-31.0%D273.17.112.02.55710-5-6.4010-46.6510-49.1010-31.0%D219.15.29.01.28010-5-6.9610-47.0810-48.3110-31.0%對于管道通過、區(qū)，計算結(jié)果如下：a) 管道最大壓縮應(yīng)變：emax+e ecvb) 管道最大拉伸應(yīng)變：emax+e etv所以管道通過度區(qū)和度區(qū)時，管道是安全的，不用采取防震措施。根據(jù)現(xiàn)場勘察，本段管線與大河沿洛包泉斷裂交匯處地震動峰值加速度等于0.2g，因此，對通過該區(qū)的管道進行抗拉伸和抗壓縮校核。通過活動斷層的埋地管道計算由于斷層錯動引起管道長度的變化L，計

21、算： L=X+（Y2+Z2）/4LAX=Hcos Y=Hsin式中：X平行于管道軸線方向的斷層位移（m） Y管道法線方向的斷層位移（m） Z垂直方向的斷層位移（m） 活動段層帶與管道軸線的夾角（） H水平方向的斷層位移（m） LA斷層一側(cè)過渡段的管道長度（m），當(dāng)管道受拉伸時，LA=Lt；當(dāng)管道受壓縮時，LA=Lc； Lt管道受拉伸時斷層一側(cè)管道的滑動長度（m） Lc管道受壓縮時斷層一側(cè)管道的滑動長度（m）其中，H，Z，應(yīng)經(jīng)地震地質(zhì)工程勘察確定。（1）管道經(jīng)過活動斷層受拉時，應(yīng)按下列準(zhǔn)則進行抗震校核：若LLt，可不采取抗震措施；若LLt，則需采取抗震校核。其中：L斷層錯動引起的管道長度變化，按

22、上面述計算。Lt 管道受拉伸時允許的最大長度變化。（2）管道經(jīng)過活動斷層受壓時，應(yīng)按下列準(zhǔn)則進行抗震校核：若LLc，可不采取抗震措施；若LLc，則需采取抗震措施。其中：Lc管道受壓縮時允許的最大長度變化。（3）管道受拉伸時，最大允許的長度變化Lt，即管道適應(yīng)斷層活動的能力，按下式來計算：Lt=2（Le+Lp）Le=106Lp=106=式中Le管道彈性部分的滑動長度 Lp管道塑性部分的滑動長度 平均彈性應(yīng)變 平均塑性應(yīng)變 0在應(yīng)力與應(yīng)變圖中，點和點連線的延伸線與軸的交點處的應(yīng)力值（Mpa） 材料應(yīng)力應(yīng)變簡化折線中的材料彈塑性變形開始點的應(yīng)力（Mpa） 彈塑性區(qū)與塑性區(qū)交點處的應(yīng)力（Mpa） E1彈性區(qū)的材料彈性模量（Mpa） E2彈塑性區(qū)的材料彈性模量（Mpa）斷層一側(cè)管道的滑動長度按下式計算Lt=L