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5，管道和管道附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計5、1，管道強度和穩(wěn)定性計算5。1,1.本條對埋地管道強度計算作出規(guī)定，1 本款中的永久荷載,可變荷載和偶然荷載指以下內(nèi)容。1、永久荷載包括以下內(nèi)容。1。輸送天然氣的內(nèi)壓力.2，鋼管及其附件、絕緣層、保溫層，結(jié)構(gòu)附件的自重。3。輸送管道單位長度內(nèi)天然氣的重量、4 橫向和豎向的土壓力 5，管道介質(zhì)靜壓力和水浮力,6、溫度作用載荷以及靜止流體由于受熱膨脹而增加的壓力.7、連接構(gòu)件相對位移而產(chǎn)生的作用力、2、可變荷載包括以下內(nèi)容、1,試壓的水重量。2.附在管道上的冰雪荷載，3.風(fēng)、波浪，水流 水涌等外部因素產(chǎn)生的沖擊力。4 車輛荷載及行人重量，5、清管荷載、6,檢修荷載，7,施工過程中的各種作用力,3、偶然荷載包括以下內(nèi)容 1、位于地震動峰值加速度大于或等于0、1g地區(qū)的管道.由于地震引起的斷層位移.砂土液化.山體滑坡等施加在管道上的作用力，2、振動和共振所引起的應(yīng)力,3。凍土或膨脹土中的膨脹壓力。4,沙漠中沙丘移動的影響、5,地基沉降附加在管道上的荷載。2.本規(guī)范規(guī)定管壁厚度按第三強度理論計算、強度計算公式僅考慮管子環(huán)向應(yīng)力 當(dāng)輸送介質(zhì)溫差較大時.管道應(yīng)力將會增大而且是壓應(yīng)力,因此 必須按雙向應(yīng)力狀態(tài)對組合當(dāng)量應(yīng)力進行校核 以保證管道運行安全，3，我國制管技術(shù)已接近或達到世界先進水平 國內(nèi)多家制管企業(yè)均能按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)。石油天然氣工業(yè)，管線輸送系統(tǒng)用鋼管。GB。T，9711中的PSL2級或.管線鋼管規(guī)范.API.SPEC,5L的PSL2級有關(guān)規(guī)定制造管材 本規(guī)范第11章提出了嚴(yán)格的施工,焊接 檢驗要求，以確保管道安全運行、故本規(guī)范規(guī)定 不再考慮由于焊接所降低的鋼材設(shè)計應(yīng)力 規(guī)定在強度計算中焊縫系數(shù)為1、0.5。1、2。本條對輸氣管道強度計算作出規(guī)定。1，采用管材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最小屈服強度值進行輸氣管道強度計算為世界各國廣泛應(yīng)用，輸氣管道采用屈服強度計算法是比較穩(wěn)妥的,對于管壁厚的計算。世界各國大都采用第三強度理論，本規(guī)范規(guī)定采用美國國家標(biāo)準(zhǔn)，輸氣和配氣管道系統(tǒng) ASME、B31 8的直管壁厚計算公式。該公式計算簡便。在輸氣管道設(shè)計中已廣泛應(yīng)用.2。3。當(dāng)溫度變化較大時。埋地受約束直管段應(yīng)考慮溫差產(chǎn)生的軸向應(yīng)力.并應(yīng)對環(huán)向應(yīng)力σh與軸向應(yīng)力σL形成的組合應(yīng)力σe進行校核、對于管道承受內(nèi)壓和熱脹應(yīng)力的驗算有不同的選擇.ASME.B31.4.液態(tài)烴和其他液體管線輸送系統(tǒng),采用第三強度理論。即.加拿大。日本采用第四強度理論。即、一般來說。第四強度理論較準(zhǔn)確地反映彈塑性材料產(chǎn)生破壞的條件。而按第三強度理論驗算一般稍偏安全，為與管子壁厚計算一致。本規(guī)范推薦采用第三強度理論驗算、4、本條第四款系采用原華東石油學(xué)院蔡強康教授,呂英民教授 埋地?zé)彷敼芫€的內(nèi)力和應(yīng)力計算、一文提出的彎頭強度校核方法,該方法是令由熱脹和內(nèi)壓共同引起危險點的計算應(yīng)力σe小于材料的屈服極限σs,在滿足σh,σ。的條件下.σe。σh,σmax、σs、對于熱脹彎矩值的計算、可按華東石油學(xué)院崔孝秉，埋地長輸管道水平彎頭的升溫載荷近似分析.蔡強康、呂英民,埋地?zé)彷敼芫€的內(nèi)力和應(yīng)力計算 機械系力學(xué)教研室.埋地?zé)彷敼芫€的強度研究,等有關(guān)文獻進行計算或采用軟件計算.5.本款列出的常用鋼管的屈服強度值是從現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)。石油天然氣工業(yè)。管線輸送系統(tǒng)用鋼管.GB,T。9711中摘錄了部分與設(shè)計計算有關(guān)的數(shù)據(jù)、5、1.3.輸氣管道的最小壁厚,一般認(rèn)為D.δ 140時才會在正常的運輸。鋪設(shè)，埋管情況下出現(xiàn)圓截面的失穩(wěn)，其中.D為管子外徑、δ為管子壁厚，根據(jù)國外研究表明，D δ，140時,正常情況下不會出現(xiàn)剛度問題，本條考慮到 近年的輸氣管道工程建設(shè)中未發(fā)現(xiàn)徑厚比大于100的情況，美國管道安全法規(guī)49CFR、192。112鋼管利用最大允許操作壓力設(shè)計要求徑厚比不應(yīng)大于100，徑厚比過大,管子的現(xiàn)場吊裝，轉(zhuǎn)運.布管等易發(fā)生管子的端口圓度變化、不利于保證施工質(zhì)量。在以往建設(shè)的輸氣管道工程中，除站場小口徑管道外.壁厚小于4，5mm的情況極少.因此,本規(guī)范規(guī)定輸氣管道工程用鋼管的最小管壁厚度不應(yīng)小于4 5mm.鋼管外徑與壁厚之比不應(yīng)大于100 5.1.4、當(dāng)管道埋設(shè)較深或外載荷較大時,需進行管子圓截面失穩(wěn)校核 鋼管的徑向穩(wěn)定本規(guī)范推薦采用依阿法。IOWA,公式計算管子變形。變形量不超過管子外徑的3.5。1。5.無論是根據(jù)應(yīng)變硬化現(xiàn)象還是形變熱處理理論及實驗.都說明冷加工能提高屈服強度20。30。管材鋼級不同有一定差別、由于變形提高的屈服強度值.也包括其他性能.將隨最終回火溫度的提高而逐漸消失，一般在300，320。出現(xiàn)一個大的相組織變化.而在480,485，強化的效果將基本消失、因為過高的最終回火溫度.或者雖然溫度較低、300 左右,但過長的保溫時間 將使金屬晶粒錯位結(jié)構(gòu)遭到破壞、在本條指出的兩個溫度及時間條件下，原來符合規(guī)定的最小屈服的管子將喪失應(yīng)變強化性能 即屈服強度降低20,30、所以本條規(guī)定管子允許承受的最高壓力不應(yīng)超過按式，5.1、2.計算值的75.是合理的,