输气管道工程设计规范2015
输气管道工程设计规范
1 总则
2 术语
3 输气工艺
3.1一般规定
3.1.1 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量。当采用年输气量时，设计年工作天数应按350d计算。
3.1.2进入输气管道的气体应符合现行国家标准《天然气》GB17820中二类气的指标，并应符合下列规定：
1 应清除机械杂质；
2 露点应比输送条件下最低环境温度低5℃；
3 露点应低于最低环境温度；
4 气体中硫化氢含量不应大于20mg/m3；
5 二氧化碳含量不应大于3%。
3.1.3 输气管道的设计压力应根据气源条件、用户需求、管材质量及管道附近的安全因素，经技术经济比较后确定。
3.1.4 当输气管道及其附近已按现行国家标准《钢质管道外腐蚀控制规范》GB/T21447和《埋地钢质管道阴极保护技术规范》GB/T21448的要求采取了防腐措施时，不应再增加管壁的腐蚀裕量。
3.1.5 输气管道应设清管设施，清管设施与输气站合并建设。
3.1.6 当管道采用内壁减阻涂层时，应经技术经济比较确定。
3.2工艺设计
3.2.2 工艺设计应确定下列内容：
1 输气总工艺流程；
2 输气站的工艺参数和流程；
3 输气站的数量及站间距；
4 输气管道的直径、设计压力及压气站的站压比。
3.2.3 工艺设计中应合理利用气源压力。当采用增压输送时，应结合输量、管径、输送工艺、供电及运行管理因素，进行多方案技术经济必选，按经济和节能的原则合理选择压气站的站压比和确定站间距。
3.2.4 压气站特性和管道特性应匹配，并应满足工艺设计参数和运行工况变化的要求。再正常输气条件下，压缩机组应在高效区内工作。
3.2.5 具有分输或配气功能的输气站宜设置气体限量、限压设施。
3.2.6 当输气管道起源来自油气田天然气处理厂、地下储气库、煤制天然气工厂或煤层气处理厂时，输气管道接收站的进气管线上应设置气质监测设施。
3.2.7 输气管道的强度设计应满足运行工况变化的要求。
3.2.8 输气站宜设置越站旁通。
3.2.9进、出输气站的输气管线必须设置截断阀，并应符合现行国家标准《石油天然气工程设计防火规范》GB50183的有关规定。
3.3 工艺设计与分析
3.3.1 输气管道工艺设计至少应具备下列资料：
1 管道气体的组成；
2 气源的数量、位置、供气量及其可变化范围；
3 气源的压力、温度及其变化范围；
4 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；
5 沿线自然环境条件和管道埋设处地温。 3.3.2 输气管道水力计算应符合下列规定：
1 当输气管道纵断面的相对高差Δh ≤200m 且不考虑高差影响时，应按下式计算：
5
.052221)(1051?
?
?
????-=TL Z d P P q v λ （3.3.2—1）
式中：v q ——气体（P 0=0.101325MPa ，T=293K ）的流量（m 3
/d ）；
P 1——输气管道计算段的起点压力（绝）（MPa ）； P 2——输气管道计算段的终点压力（绝）（MPa ）； d ——输气管道内径（cm ）； λ——水力摩阻系数； Z ——气体的压缩因子； ?——气体的相对密度；
T ——输气管道内气体的平均温度（K ）； L ——输气管道计算段的长度（km ）。
2 当考虑输气管道纵断面的相对高差影响时，应按下列公式计算：
5
.01152221)(21)1(1051???
?
?
??
?????????????++??+-=∑=-n
i i i i
v L h h L TL Z d h P P q αλα （3.3.2—2） T
ZR g a ?
=
2α （3.3.2—3） 式中：α——系数（m -1
）；
h ?——输气管道计算段的终点对计算段起点的标高差（m ）；
n ——输气管道沿线计算的分管段数。计算分管段的划分是沿输气管道走向，从起点开始，当其中相对
高差≤200m 时划作一个计算分管段。
i h ——各计算分管段终点的标高（m ）； 1-i h ——各计算分管段起点的标高（m ）； i L ——各计算分管的长度（m ）； g ——重力加速度，取9.81m/s 2
；
a R ——空气的气体常数，在标准状况下（0P =0.103125MPa ，T=293K ）,
a R =287.1m 3
/（s 2
.K ）。
3 水力摩阻系数宜按下式计算，当输气管道工艺计算采用手算时，宜采用附录A 中的 公式。
)Re 51
.271.3lg(
01.21
λ
λ
+-=d K （3.3.2—4）
式中：K ——钢管内壁绝对粗糙度（m ）； d ——管道内径（m ）；
e R ——雷诺数。
3.3.3 输气管道沿线任意点的温度计算应符合下列规定：
1 当不考虑节流效应时，应按下列公式计算：
ax x e t t t t --+=)(010 （3.3.3—1）
p
v c q KD
??=
610256.225α （3.3.3—2） 式中：x t ——输气管道沿线任意点的气体温度（℃）；
0t ——输气管道埋设处的土壤温度（℃）；
1t ——输气管道计算段起点的气体温度（℃）；
e ——自然对数底数，宜按2.718取值；
x ——输气管道计算段起点至沿线任意点的长度（km ）；
K ——输气管道中气体到土壤的总传热系数[]
)/(2K m W ? D ——输气管道外直径（m ）；
v q ——输气管道中气体（P 0=0.101325MPa ，T=293K ）的流量（m 3/d ）； p c ——气体的定压比热[])/(K kg J ?
2 当考虑节流效应时，应按下式计算：
)1()(010ax x
ax x e ax
P j e t t t t ---?-
-+= （3.3.3—3） 式中：j ——焦耳-汤姆逊效应系数（℃/MPa ）； x P ?——x 长度管段的压降（MPa ）。
3.3.4 根据工程的实际需求，宜对输气管道系统进行稳态和动态模拟计算，确定在不同工况条件压气站的数量、增压比、压缩机计算功率和动力燃烧消耗，管道系统各节点流量、压力、温度和管道的储气量等。根据系统分析需要，可按小时或天确定计算时间段。
3.3.5 稳态和动态模拟的计算软件应经工程实践验证。
3.4 输气管道的安全泄压
3.4.1 输气站宜在进站截断阀上游和出站截断阀下游设置泄压放空设施
3.4.2 输气管线相邻线路截断阀（室）之间的管段上应设置放空阀，并应结合建设环境可设置放空立管或预留引接发空管线的法兰接口，放空阀直径与放空管直径应相等。
3.4.3 存在超压的管道、设备和容器，必须设置安全阀或压力控制设施。
3.4.4 安全阀的定压应经系统分析后确定，并应符合下列规定：
1.压力容器的安全阀定压应小于或等于受压容器的设计压力。
2.管道的安全阀定压（P0）应根据工艺管道最大允许操作压力（P）确定，并应符合下列要求：
1）当P≤1.8MPa时，管道的安全阀定压（P0）应按下式计算：
P0＝P＋0.18MPa （3.4.4—1）2）当1.8MPa＜P≤7.5MPa时，管道的安全阀定压（P0）应按下式计算：
P0＝1.1P （3.4.4—2）3）当P>7.5MPa时，管道的安全阀定压（P0）应按下式计算：
P0＝1.05P （3.4.4—3）3.4.5 安全阀泄放管直径计算应符合下列规定：
1 单个安全阀的泄放管直径，应按背压不大于该阀泄放压力的10%确定，且不应小于安全阀的出口管径；
2 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安全阀泄放支管截面积之和。
3.4.6 放空的气体应安全排入大气。
3.4.7 输气站放空设计应符合下列规定：
1 输气站应设放空立管，需要时还可设放散管；
2 输气站天然气宜经放空立管集中排放，也可分区排放，高、低压放空管线应分别设置，不同排放压力的天然气放空管线汇入同一排放系统时，应确保不同压力的放空点能同时畅通排放；
3 当输气站设置紧急放空系统时，设计应满足在15min内将站内设备及管道内压力从最初的压力降到设计压力的50%；
3.4.8 阀室放空设计应符合下列规定：
1 阀室宜设置放空立管，室内安装的截断阀的放散管应引至室外；
2 不设放空立管的阀室应设放空阀或预留引接放空管线的法兰接口；
3 阀室周围环境不具备天然气防空条件时，可不设放空立管，该阀室上下游管段内的天然气应由相邻的阀室或相邻输气站放空。
3.4.9 放空立管和放散管的设计应符合下列规定：
1 放空立管直径应满足设计最大放空量的要求；
2 放空立管和放散管的顶端不应装设弯管；
3 放空立管和放散管应有稳管加固措施；
4 放空立管底部宜有排除积水的措施；
5 放空立管和放散管设置的位置应能方便运行操作和维护；
6 放空立管和放散管防火设计应符合现行国家标准《石油天然气工程设计防火规范》GB50183的有关规定。
4 线路
4.1 线路选择
4.1.1 线路的选择应符合下列要求：
1 线路走向应根据工程建设目的和气源、市场分布，结合沿线城镇、交通、水利、矿产资源和环境敏感区的现状与规划，以及沿途地区的地形、地质、水文、气象、地震等自然条件，通过综合分析和多方案技术经济比较，确定线路总体走向；
2 线路宜避开环境敏感区，当路由受限需要通过环境敏感区时，应征得其主管部门同意并采取保护措施；
3 大中型穿（跨）越工程和压气站位置的选择，应符合线路总体走向。局部线路走向应根据大中型穿（跨）越工程和压气站的位置进行调整；
4 线路应避开军事禁区、飞机场、铁路及汽车客运站、海（河）港码头等区域。
5 除为管道工程专门修建的隧道、桥梁外，不应在铁路或公路的隧道内及桥梁上敷设输气管道。输气管道从铁路或公路桥下交叉通过时，不应改变桥梁下的水文条件；
6 与公路并行的管道路由宜在公路用地界3m以外，与铁路并行的管道路由宜在铁路用地界3m以外，如地形受限或其他条件限制的局部地段不满足要求时，应征得道路管理部门的同意；
7 线路宜避开城乡规划区，当受条件限制，需要在城乡规划区通过时，应征得城乡规划主管部门的同意，并采取安全保护措施；
8 石方地段的管线路由爆破挖沟时，应避免对公众及周围设施的安全造成影响；
9 线路宜避开高压直流换流站接地极、变电站等强干扰区域；
10 埋地管道与建（构）筑物的间距应满足施工和运行管理需求，且管道中心线与建（构）筑物的最小距离不应小于5m。
4.1.2 输气管道应避开滑坡、崩塌、塌陷、泥石流、洪水严重侵蚀等地质灾害地段，宜避开矿山采空区及全新世活动断层。当受到条件限制必须通过上述区域时，应选择危害程度较小的位置通过，并采取相应的防护措施。
4.2 地区等级划分及设计系数确定
4.2.1 输气管线通过的地方，应按沿线居民户数和（或）建筑物的密集程度，划分为四个地区等级，并应依据地区等级做出相应的管道设计。
4.2.2 地区等级划分应符合下列规定：
1 沿管线中心线两侧各200m范围内，任意划分成长度为2km包括最大聚居户数的若干地段，按划定地段内的户数应划分为四个等级。在乡村人口聚集的村庄、大院及住宅楼，应以每一独立户作为一个供人居住的建筑物计算，地区等级应按下列原则划分；
1）一级一类地区：不经常有人活动及无永久性人员居住的区段；
2）一级二类地区：户数在15户或以下的区段；
3）二级地区：户数在15以上100户以下的区段；
4）三级地区：户数在100户或以上的区段，包括市郊居住区、商业区、工业区、规划发展区以及不够四级地区条件的人口稠密区；
5）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、地下设施多的区段。
2 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不应小于200m。
3 在一、二级地区内的学校、医院以及其他公共场所等人群聚集的地方，应按三级地区选取设计系数。
4 当一个地区的发展规划足以改变该地区的现有等级时，应按发展规划划分地区等级。
表4.2.3 强度设计系数
注：一级一类地区的线路管道可采用0.8或0.72强度设计系数
4.3 管道敷设
4.3.1 输气管道应采用埋地方式敷设，特殊地段可采用土堤或地面形式敷设。
表4.3.2 最小覆土厚度（m）
注：1 对需平整的地段应按平整后的标高计算。
2 覆土层厚度应从管顶算起。
3 季节性冻土区宜埋设在最大冰冻线以下。
4 旱地和水田轮种的地区或现有旱地规划需要改为水田的地区应按水田确定埋深。
5 穿越鱼塘或沟渠的管线，应埋设在清淤层以下不小于1.0m。
4.3.3 的管沟，应根据实际情况可采取将边坡放缓、加筑平台或加设支撑。
表4.3.3 深度在5m以内管沟最陡边坡坡度值