输气管道工程设计规范
GB50251-2003）
1、适用范围：本规范适用于陆上输气管道工程设计。
2、输气工艺：
1）输气管道的设计输送能力应按设计委托书或合同规定的年或日最大输气量计算，设计年工作天数应按350d计算（350d是为冬夏平衡，同时最大输气量应以标态计算。）。
2）进入输气管道的气体必须除去机械杂质，且至少符合Ⅱ级天然气标准（GB17820）。
3）当输气管道及其附件已按照国家现行标准《钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》SY0007和《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》SY/T0036的要求采取了防腐措施时，不应再增加管壁的腐蚀裕量。
4）工艺设计应确定的参数有：输气总工艺流程；输气站的工艺参数和流程；输气站的数量和站间距；输气管道的直径、设计压力及压气站的站压比。
5）管道输气应合理利用气源压力。当采用增压输送时，应合理选择压气站的站压比和站间距。当采用离心式压缩机增压输送时，站压比宜为1.2~1.5，站间距不宜小于100km。
6）具有配气功能的分输站的分输气体管线宜设置气体的限量、限压设施。
7）输气管道首站和气体接收站的进气管线应设置气质监测设施。
8）输气管道的强度设计应满足运行工况变化的要求。
10）输气站应设置越站旁通。进出站管线必须设置截断阀。截断阀的位置应与工艺装置区保持一定距离，确保在紧急情况下便与接近和操作。截断阀应当具备手动操作的功能。
11）输气管道工艺设计应具被以下资料：管输气体的组成；气源数量、位置、供气量及可调范围；气源压力及可调范围，压力递减速度及上限压力延续时间；沿线用户对供气压力、供气量及其变化的要求，当要求利用管道储气调峰时，应具备用户的用气特性曲线和数据；沿线自然环境条件和管道埋设处地温。
12）输气管道的水力计算见本标准6～9页以及简化标准的附录。
13）输气管道安全泄放
（1）输气站应在进站截断阀上游和出站截断阀下游设置泄压放空设施。
（2）输气站存在超压可能的受压设备和容器，应设置安全阀。安全阀泄放的气体可引入同级压力的放空管线。
（3）安全阀的定压（P0）应根据管道最大允许操作压力（P）确定，并应符合下列要求：
a当P≤1.8MPa时，P0＝P+0.18MPa；
b当1.8MPa＜P≤7.5MPa时，P0＝1.1P；
c当P＞7.5MPa时，P0＝1.05P。
（4）安全阀泄放管直径应按照下列要求计算：
a单个安全阀的泄放管直径，应按背压不大于该阀泄压力的10％确定，但不应小于安全阀的出口直径；
b连接多个安全阀的泄放管直径，应按所有安全阀同时泄放时产生的背压不大于其中任何一个安全阀的泄放压力的10％确定，且泄放管截面积不应小于各安全阀泄放支管截面积之和。
（5）放空气体应经放空竖管排入大气，并应符合环境保护和安全防火要求。
（6）输气干线放空竖管应设置在不致发生火灾危险和危害居民健康的地方，其高度比附近建（构）住物高出2m以上，且总高度不应小于10m。
（7）输气站放空竖管应设在围墙外，与站场及其他建（构）筑物的距离应符合GB50183的规定，其高度比附近建（构）住物高出2m以上，且总高度不应小于10m。
（8）放空竖管设置应满足以下要求：放空竖管直径应满足最大放空量的要求；严禁在放空竖管顶端装设弯管；放空竖管底部弯管和相连接的水平放空引出管必须埋地；弯管前水平埋设的直管段必须进行锚固；放空竖管应有稳管加固措施。
3、线路
1）线路选择（本标准11页）以及线路避让困难时应采取的措施（本标准11～12页）
2）地区等级划分：
（1）地区划分的规定
a沿管道中心线两侧各200m范围内，任意划分成长度为2km并能包括最大聚居户数的若干地段，按划定地段内户数划分为四个等级。在农村人口聚集的村庄、大院、住宅楼，应以每一独立户作为一个建筑物计算。
一级地区：户数小于等于15户；
二级地区：户数大于15户，小于100户；
三级地区：户数大于等于100户，包括市郊居住区、商业区、工业区、发展区以及不够四级地区条件的人口稠密区；
管道及管段 地区等级 一 二 三 四 强度设计系数F 有套管穿越三、四级公路的管道 0.72 0.6 0.5 0.4 无套管穿越三、四级公路的管道 0.6 0.5 0.5 0.4 有套管穿越一、二级公路、高速公路、铁路的管道 0.6 0.6 0.5 0.4 输气站内管道及其上、下游各200m管道，截断阀室及其上、下游各50m管道（其距离从输气站和阀室边界线起算） 0.5 0.5 0.5 0.4 人群聚集场所的管道 0.5 0.5 0.5 0.4 四级地区：四层及四层以上楼房（不计地下室层数）普遍集中、交通频繁、地下设施多的地区。
B
b当划分地区等级边界线时，边界线距最近一幢建筑物外边缘应大于等于200m。
c在一、二级地区内的学校、医院以及其他公共场所等人口聚集地方，应按三级地区取设计系数。
d当一个地区的发展规划足以改变该地区现有等级时应按发展规划划分地区等级。
（2）强度设计系数应按照下表取值
地区等级 强度设计系数F 一级地区 0.72 二级地区 0.6 三级地区 0.5 四级地区 0.4 穿越铁路、公路和人群聚集场所的管段以及输气站内管道的强度设计系数应按照下表取值
3）管道敷设
（1）输气管道应采用埋地方式敷设，特殊地段也可采用土堤、地面等形式敷设。
（2）埋地管道覆土层最小厚度按照下表执行，在不能满足要求的覆土厚度或外荷载过大、外部作业可能危及管道之处，均应采用保护措施。
最小覆土层厚度（m）
地区等级 土壤类 岩石类 旱地 水田 一级 0.6 0.8 0.5 二级 0.6 0.8 0.5 三级 0.8 0.8 0.5 四级 0.8 0.8 0.5 （3）管沟宽度的确定：管沟沟底宽度应根据管道外径、开挖方式、组装焊接工艺及工程地质等因素确定。深度在5m以内时，沟底宽度按照下式确定。深度大于5m时按照土壤类别及物理力学性质确定沟底宽度。
沟底宽度计算：B=D+K
式中：B——沟底宽度（m）；
D——管子外径（m）；
K——沟底加宽裕量（m）按照标准15页表4.3.4：沟底加宽裕量表确定
（4）输气管道出土端及弯头两侧，回填时应分层夯实。具体的要求见本标准15～16页。穿越遵循SY/T0015的规定
（5）埋地输气管道与其他管道、电力、通信电缆的间距应符合下述规定
a输气管道与其他管道交叉时，其垂直净距不应小于0.3m。当小于0.3m时，两管道应设置坚固的绝缘隔离物；管道在交叉点两侧各延伸10m以上的管段，应采用相应的最高绝缘等级；
b管道与电力、通信电缆交叉时，其垂直净距不应小于0.5m。交叉点两侧各延伸10m以上的管段，应采用相应的最高绝缘等级。
（6）用于改变走向的弯头、弯管应满足下列要求：弯头的曲率半径应大于或等于外直径的4倍，并应满足清管器或检测仪器能顺利通过的要求（R＝5D）。
a现场冷弯弯管最小曲率半径见本标准表4.3.13
b弯管、弯头的技术要求见本标准4.3.13.3
（7）弯头和弯管不得使用褶皱弯或虾米弯。管子对接偏差不得大于3°。
（8）输气管道防腐蚀设计必须符合国家现行标准《钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》SY0007和《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》SY/T0036的相关规定。
4）截断阀设置
输气管道应设置线路截断阀。截断阀位置应选择在交通方便、地形开阔、地势较高的地方。截断阀最大间距应符合下列规定：
以一级地区为主的管段不宜大于32km；
以二级地区为主的管段不大于24km；
以三级地区为主的管段不大于16km；
以四级地区为主的管段不大于8km。
5）线路构筑物
（1）埋地管道的边坡或土体不稳定时应设置挡土墙。挡土墙应设置在稳定地层上。
a挡土墙应设置泄水孔，其间距宜取2～3m，外斜5％，孔眼尺寸不宜小于100mm×100mm。墙后应做好滤水层和必要的排水盲沟，当墙后有山坡时，还应在坡下设置截水沟。墙后填土宜选择透水性较强的填料。在季节性冻土地区，墙后填土应选用非冻胀性填料（如炉渣、碎石、粗砂等）。挡土墙应每隔10～20m设置伸缩缝。遇有侵蚀性水或严寒地区，挡土墙必须进行防腐、防水处理。
b计算挡土墙土压力时，应按照现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007执行。
（2）管道通过较大的陡坡地段，以及管道受温度变化的影响将产生较大下滑力或推力时，宜设置管道锚固墩：
a锚固墩一般由混凝土或钢筋混凝土现浇，基础底部埋深不宜小于1.5m；
b锚固墩周边的回填土必须分层夯实，干容重不得小于16kN/m3；
c管道与锚固墩的接触面应有良好的电绝缘。
6）标志
（1）输气管道沿线应设置里程桩、转角桩、交叉和警示牌等永久性标志。
（2）里程桩应沿气流前进方向左侧从管道起点至终点，每公里连续设置。阴极保护测试桩可同里程桩结合设置。
（3）埋地管道与公路、铁路、河流和地下构筑物的交叉处两侧应设置标志桩（牌）。
（4）对易于遭到车辆碰撞和人畜破坏的管段，应设置警示牌，并应采取保护措施。
4、管道及管道附件结构设计
1）管道强度核稳定计算
（1）管道强度计算应符合下列原则：
a埋地管道强度设计应根据管段所处地区等级以及所承受可变荷载和永久荷载而定。当管道通过地震动峰值加速度等于或大于0.1g的地区时，应按国家现行标准《输油（气）钢质管道抗震设计规范》SY/T0450对管道在地震作用下的强度进行校核。
b埋地直管段的轴向应力与环向应力组合的当量应力，应小于管子的最小屈服强度的90％。管道附件的设计强度不应小于相连直管段的设计强度。
c输气管道采用的钢管符合本节中材料规定，焊缝系数值应取1.0。
（2）输气管道强度计算应符合下列规定：
a直管段管壁厚度应按下式计算（计算所得的管壁厚度应向上圆整至钢管的壁厚δn）：
式中：δ——钢管计算壁厚（cm）；
P——设计压力（MPa）；
D——钢管外径（cm）；
——钢管的最小屈服强度（MPa）；
F——强度设计系数；
——焊缝系数；
t——温度折减系数。当温度小于120℃时，t值取1.0。
轴向应力和当量应力的校核见本标准附录B。
b管道的变形计算见标准22页，输气管道最小管壁厚度（避免因管壁太薄导致管子刚性不足）见下表：
最小管壁厚度（mm）
钢管公称直径 最小壁厚 钢管公称直径 最小壁厚 100、150 2.5 600、650、700 6.5 200 3.5 750、800、850、900 6.5 250 4.0 950、1000 8.0 300 4.5 1050、1100、1150、1200 9.0 350、400、450 5.0 1300、1400 11.5 500、550 6.0 1500、1600 13.0 2）材料：输气管道凡选用国产钢管，其材料性能应符合现行国家标准《石油天然气工业输送钢管交货技术条件》GB/T9711、GB5310、《化肥设备用高压无缝钢管》GB6479的有关规定。
3）管道附件
（1）管道附件的制作应满足以下要求：
a管道附件严禁使用铸铁件；
b管件的制作应符合国家现行标准《钢板制对焊管件》GB/T13401、《钢制对焊无缝管件》GB12459、《钢制对焊管件》SY/T0510的规定；
c清管器收发筒、汇管、组合件的制作参照执行国家标准《钢制压力容器》GB150的规定。
d当管道附件与管道采用焊接连接时，两者材质应相同或相近。
e承受较大疲劳载荷的弯管，不得采用螺旋焊接管制作。
（2）弯头和弯管的管壁厚度应按下式计算：
——弯头或弯管的管壁计算厚度（mm）；
——弯头或弯管所连接的直管段管壁计算厚度（mm）；
m——弯头或弯管的管壁厚度增大系数；
R——弯头或弯管的曲率半径（mm）；
D——弯头或弯管的外直径（mm）。
（3）直接在主管上开孔与支管连接或自制三通，其开孔削弱部分可按等面积补强，其结构和计算方法应符合本规范附录F的规定。当支管的公称直径小于或等于50mm时，可不补强。当支管外径大于或等于1/2主管内径时，宜采用标准三通件或焊接三通件。
（4）异径接头可采用带折边或不带折边的两种结构形式。其强度应符合国家标准《钢制压力容器》GB150的规定
（5）管封头可采用凸形封头或平封头，其结构、尺寸和强度应符合现行国家标准《钢制压力容器》GB150的有关规定。
（6）管法兰的选用应符合国家现行标准的规定。法兰密封垫片和紧固件，应与法兰配套选用。绝缘法兰、绝缘接头的设计应符合国家现行标准《绝缘法兰设计技术规定》SY/T0516的规定。
（7）需要通过清管器和检测仪器的阀门应选用全通径阀门。
（8）在防火区内关键部位使用的阀门应具有耐火性能。
5、输气站
1）输气站设置：输气站内平面布置、防火安全、场内道路交通及外界公路连接应符合GB50183、《建筑设计防火规范》GB50016、《石油天然气工程总图设计规范》SY/T0048的规定
2）清管设计
（1）清管设施宜设置在输气站内。
（2）清管工艺应采用不停气密闭清管工艺流程。
（3）清管器的通过指示器应安装在进出站的管段上，应按清管自动化操作的需要在站外管道上安装指示器，并应将指示信号传至站内。
（4）清管器收发筒的结构应能满足通过清管器或检测器的要求。清管器收发筒和快开盲板的设计应符合国家现行标准《清管设备技术规定》SY/T0533和《快速开关盲板》SY/T0566的规定。
（5）清管器收发筒上的快开盲板，不应正对距离小于或等于60m的居住区或建筑物区。当受场地条件限制无法满足上述要求时，应采取相应安全措施。
（6）清管作业清除的污物应进行收集处理，不得随意排放。
6、压缩机组的布置及厂房设计原则
1）压缩机组应根据工作环境及对机组的要求，布置在露天或厂房内。在高寒地区或风沙地区宜采用全封闭式厂房，其他地区宜采用敞开式或半敞开式厂房。
2）压缩机基础应按照现行国家标准《动力机器基础设计规范》GB50040进行设计，并采取相应减振、隔振措施。
3）压缩机房的每一操作层及其高出地面3m以上的操作平台（不包括单独的发动机平台），应至少有两个安全出口及通向地面的梯子。操作平台上的任意点沿通道中心线与安全出口之间的最大距离不得大于25m。安全出口和通往安全地带的通道，必须畅通无阻。
4）压气站内的总压降不宜大于0.25MPa。
5）当压缩机出口气体温度高于下游设施、管道，以及管道敷设环境允许的最高操作温度或为提高气体输送效率时，应设置冷却器。
6）每一台离心式压缩机组均应设天然气流量计量装置，以便进行防喘振控制。
7）气体冷却方式宜采用空冷。气体通过冷却器的压力损失不宜大于0.07MPa。
8）压气站宜选用离心式压缩机。在站压比较高、输量较小时，可选用往复式压缩机。
9）同一压气站内的压缩机组，宜采用同一机型。
10）离心式压缩机宜采用燃气轮机或变频调速电机，往复式压缩机宜采用燃气发动机。
11）往复式压缩机出口与第一个截断阀之间应装设安全阀和放空阀；安全阀的泄放能力应不小于压缩机的最大排量。
12）站内所有油气管均应采用钢管及钢质管件。
13）机组的仪表、控制、取样、润滑油、离心式压缩机用密封气、燃料气等管道应采用不锈钢管及管件。
14）站内管线安装设计应采用减小振动和热应力的措施。
15）管线的连接方式除因安装需要采用螺纹或法兰连接外，均应采用焊接。
16）管线穿越车行道时宜采用套管保护。
7、地下储气库地面设施
1）地下储气库宜靠近负荷中心，调峰半径不宜大于150km。其余要求见本标准33～34页。
8、监控与调度
1）被控站紧急关闭系统（ESD）应符合下述要求：
a进出站场阀门关闭，干线旁路阀门开启；
b站场内放空阀打开；
c运行机组停机放空；
d切断燃料气供应并放空；
e切断除消防系统和应急电源外的供电电源；
f启动自动灭火系统。
2）当供气压力超限会危及下游供气系统设施安全时，应设置可靠的安全装置系统。当可能的最高进口压力与允许最高出口压力之差大于1.6MPa和进出压力之比大于1.6时，可选择下列措施：
a每一回路串联安装2台安全截断设备；安全截断设备应具备快速关闭能力并提供可靠的截断密封；
b每一回路安装1台安全截断设备和1台附加的压力调节控制设备；
每一回路安装1台安全截断设备和1台最大流量安全泄放设备。
9、辅助生产设施
1）输气站用电负荷等级的确定应符合下列规定：
（1）采用电力作输气动力，以及采用其他动力驱动，但是对供电可靠性要求特别高的压气站，用电负荷宜为一级；其他输气站用电负荷宜为二级，支线站场根据工程条件和需要可分为三级。
（2）输气站设应急照明，其照明度应保证主要工作场所正常工作照明照度的10％。
（3）输气站应按国家现行标准《石油设施电气装置场所分类》SY/T0025划定爆炸危险场所。
（4）输气管道工程的防雷保护应符合下列规定：
a输气管道工程的防雷分类及防雷措施，应按现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057，其中电力工程应按现行国家标准《过电压保护设计规范》GB50064的有关规定执行。
b工艺装置区内露天布置的天然气钢制密闭设备、容器等必须设防雷接地。当顶板厚度小于4mm时，应设避雷针（线）保护。当钢制顶板厚度等于或大于4mm时，可不设避雷针保护。
c装于工艺装置设备上的各种电力和信息设备，其配线应采用金属铠装电缆、屏蔽电缆或者钢管配线。
e输气站钢制放空竖管管顶可不设接闪器，但放空竖管底部（包括金属固定绳）应设集中接地装置。
2）给排水及消防
（1）生产生活储备水量宜按8～24h最高日平均时用水量计算。
（2）给水水质相关规范：《生活引用水卫生标准》GB5749，《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050，《污水综合排放标准》GB8978。
3）采暖及通风
（1）输气站的采暖通风和空气调节设计应符合国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19的有关规定。
（2）输气站内有爆炸危险的场所，严禁使用明火采暖。
（3）输气站内生产和辅助生产建筑物的通风设计应符合下列规定：
a对散发有害物质或有爆炸危险气体的部位，应采用具备通风措施，使建筑物内的有害物质浓度符合现行国家标准《工业企业设计卫生标准》GBJ36的规定，并使气体浓度不高于其爆炸下限浓度的20％。
b对建筑物内大量散发热量的设备，应设置隔热措施
c对同时散发有害物质、气体和热量的建筑物，全面通风应按消除上述情况中所需最大的空气量结算，当无法确定时：应执行以下规定：气体压缩机厂房的换气次数以为8次/h；化学分析室的换气次数宜为5次/h。
4）输气站内可能突然散发大量有害或有爆炸危险气体的建筑物应设事故通风系统。
10、焊接与检验、清管与试压、干燥
1）焊缝的坡口形式及尺寸设计见本标准附录H；
2）焊件的预热和焊后热处理应符合下列规定：
（1）预热和焊后热处理应根据管道材料的性能、焊件厚度、焊接条件以及气候条件等确定，应符合现行国家标准《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236的规定。
（2）当焊接梁中具有不同预热要求的材料时，应以预热温度要求较高的材料为准。
（3）对要求预热的焊件，在焊接过程中的层间温度，不应低于其预热温度。（4
（4）对壁厚超过32mm以上碳钢，其焊缝应进行焊后热处理消除应力。
3）焊接接头无损探伤检验应符合下列规定：
（1）所有焊接接头应进行全周长100％无损探伤检验。射线照相和超声波探伤是首选探伤检验方法。
（2）当采用超声波探伤仪对焊缝进行无损探伤检验时，应采用射线照相对所选取的焊缝全周长进行复验，其复验数量为每个焊工或流水作业焊工组当天完成的全部焊缝中任意选取不小于下列数目的焊缝进行：一级地区中焊缝的5％，二级地区中焊缝的10％，三级地区中焊缝的15％，四级地区中焊缝的20％。
（3）输气站内管道和穿跨越水域、公路、铁路的管道焊缝，弯头与直管段焊缝以及未经试压的管道碰口焊缝，均应进行100％射线照相检验。
（4）用手工超声波探伤检验的焊缝，其质量的验收标准应按现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB11345执行，Ⅰ级为合格。
4）清管与试压
（1）清管扫线应符合下列规定：输气管道试压前应采用清管器进行清管，并不应少于两次。清管扫线应设临时清管器收发设施和放空口，并不应使用站内设施。
（2）输气管道试压应符合下列规定：
a输气管道必须分段进行强度试验和整体严密性试验，并符合相应技术要求。
b经试压合格的管段间相互连接的焊缝经射线照相检验合格，可不再进行试压。
c输气站穿（跨）越大中型河流、铁路、二级以上公路、高速公路的管段应单独进行试压。
（3）输气管道强度试压应符合下列规定：
a试验介质：1）位于一、二级地区的管段可采用气体或水作试验介质。2）位于三、四级地区的管段及输气站内的工艺管道应采用水作试验介质。3）当具备下表全部各项条件时，三、四级地区的管段及输气站内的工艺管道可采用空气试压。
三、四级地区的管段及输气站内的工艺管道空气试压条件
试压时最大的环向应力 最大操作压力不超过现场最大试验压力的80％ 所试验的是新管子，并且焊缝系数为1.0 三级地区 四级地区 <50％σs <40%σs b用水作为试压介质时，每段自然高差应保证最低点管道环向应力不大于0.9σs。水质为无腐蚀性洁净水。试压宜在环境温度5℃以上进行，否则应采取防冻措施。注水宜连续，派出管线内的气体。水试压合格后，必须将管段内积水清扫干净。
c试验压力：1）一级地区内的管段不应小于设计压力的1.1倍。2）二级地区内的管段不应小于设计压力的1.25倍。3）三级地区内的管段不应小于设计压力的1.4倍。4）四级地区内的管段和输气站内的工艺管道不应小于设计压力的1.5倍。
d试压的稳压时间不应少于4h。
（4）严密性试验应在强度试验合格后进行；用气体作为试验介质时，其试验压力应为设计压力并以稳压24h不泄漏为合格。
5）干燥
（1）输气管道试压、清管结束后宜进行干燥。可采用吸水性泡沫清管塞反复吸附、干燥气体（压缩空气或氮气等）吹扫、真空蒸发、注入甘醇类吸湿剂清洗等方法进行管内干燥。
（2）干燥验收：
a当采用干燥气体吹扫时，可在管道末端配置水露点分析仪，干燥后排出气体水露点应连续4h比管道输送条件下最低环境温度至少低5℃、变化幅度不大于3℃为合格。
b当采用真空法时，选用的真空表精度不小于1级，干燥后管道内气体水露点应连续4h低于-20℃，相当于100Pa（绝）气压为合格。
c当采用甘醇类作为吸湿剂时，干燥后管道末端排出甘醇含水量的质量百分比应小于20％为合格。
（3）管道干燥结束后，如果没有立即投入运行，宜充入干燥氮气，保持内压大于0.12~0.15MPa（绝）的干燥状态下的密封，防止外界湿气重新进入管道，否则应重新进行干燥。
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