油气项目工程设计中钢管外径和壁厚的选用
燃气输气管壁厚数值规范
燃气输气管壁厚数值规范
天然气输气管道的规格：直径219mm~3620mm；壁厚5mm~26mm；材质L245-L555；（国标、也叫石油天然气工业输送钢管交货技术条件第一部分：A级钢管）卷管机组可生产材质20#、16Mn外径400-1600mm、壁厚20-60mm的厚壁钢管,可定尺到16米,适用于:输送、管道、桥梁、铁塔、制辊、工程支柱等。
天然气管道用于石油、天然气工业中的气、水、油的输送。
接燃气管要用符合国标规定检测合格的燃气胶管,连接处必须用专用卡扣锁住;尽量采用硬连接的金属软管连接。
室内燃气管道选用钢管时应符合下列规定：
1）低压燃气管道应选用热镀锌钢管（热浸镀锌），其质量应符合现行国家标准《低压流体输送用焊接钢管》GB/T 3091 的规定。
2）中压和次高压燃气管道宜选用无缝钢管，其质量应符合现行国家标准《输送流体用无缝钢管》GB/T 8163的规定；燃气管道的压力小于或等于0.4MPa时，也可选用本款第1）项规定的焊接钢管。
室内燃气管道选用不锈钢管时应符合下列规定：
1 薄壁不锈钢管：
1) 薄壁不锈钢管的壁厚不得小于0.6mm（DN15及以上），其质量应符合现行国家标准《流体输送用不锈钢焊接钢管》GB/T 12771的规定。
2) 薄壁不锈钢管的连接方式，应采用承插氩弧焊式管件连接或
卡套式管件机械连接，并宜优先选用承插氩弧焊式管件连接。
承插氩弧焊式管件和卡套式管件应符合有关标准的规定。
2 不锈钢波纹管：
1) 不锈钢波纹管的壁厚不得小于0.2mm，其质量应符合国家现行标准《燃气用不锈钢波纹软管》CJ/T 197的规定。
2) 不锈钢波纹管应采用卡套式管件机械连接，卡套式管件应符合有关标准的规定。
油气输送管道穿越管段计算要点
油气输送管道穿越管段计算要点1.1.1穿越段钢管的壁厚应按下式计算确定，钢管外径与壁厚之比不应大于100。
2[]PDδσ（3.2.1）式中：δ——钢管计算壁厚（mm ）；P ——输送介质设计内压力（MPa ）； D ——钢管外径（mm ）；[]σ——输送钢管许用应力（MPa ）。
1.1.2 钢管的许用应力应按下式计算。
Φ []s σF t σ＝ （3.2.2）式中：[]σ——输送油气钢管的许用应力（MPa ）；s σ——钢管的规定最小屈服强度（MPa ）； Φ——钢管焊缝系数，符合本标准3.1.6条要求标准的钢管，Φ取1.0； t ——温度折减系数，当设计温度小于120℃时，t 值取1.0；F ——强度设计系数，按表3.2.2取值。
表3.2.2强度设计系数注：1 穿越渡槽、桥梁、古迹可视其重要性参照水域穿越选取设计系数；2 输气管道地区等级划分应符合现行国家标准《输气管道工程设计规范》GB50251的有关规定。
1.1.3穿越管段计算的作用应包括永久作用、可变作用和偶然作用，并应按下列规定计算： 1永久作用应包括输送介质内压力、管道及其结构自重、输送介质自重、管周土压力、静液压力、浮力、强制弹性变形产生的变形应力；2可变作用应包括动水压力、车辆荷载、温度作用、检修荷载、试压充水压力、试压充水荷载、清管荷载、施工荷载；3 偶然作用，包括地震作用及其他可能发生的偶然作用。
1.1.4穿越管段应根据穿越管道上可能发生的工作状况，按主要组合、附加组合、特殊组合进行运营、施工阶段不同设计工况的作用组合，取其最不利工况组合进行设计。
主要组合应为运营阶段永久作用与可能发生的可变作用的组合；附加组合应为施工阶段永久作用与可能发生的可变作用的组合；特殊组合应为运营阶段永久作用与偶然作用及可能发生的可变作用的组合。
1.1.5 穿越管段应根据设计选用壁厚和管材等级，核算强度、刚度及稳定性。
1.1.6穿越管段的应力计算应符合下列规定：1 内压产生的环向应力应按下式计算：σℎ=Pd 2δ（3.2.6-1）2 内压产生的轴向应力应分别按式（3.2.6-2）与式（3.2.6-3）计算： 1）当管段轴向变形受约束时，：h ap μσσ= （3.2.6-2）2）当管段轴向变形不受约束时：h ap σσ5.0= （3.2.6-3）3 温度变化产生的轴向应力应按下式计算：)(21t t E s at -=ασ （3.2.6-4）4 弹性敷设产生的弯曲应力应按下式计算：RDE s be 2±=σ （3.2.6-5）5 轴向荷载产生的轴向应力应按下式计算：ANax =σ （3.2.6-6） 6 隧道内管段架空敷设时，荷载作用下产生的应力计算应符合下列规定： 1）弯矩产生的弯曲应力应按下式计算：WMbm ±=σ （3.2.6-7） 2）挠度产生的轴向应力应按下式计算：2244f L Df E s af +=σ （3.2.6-8）3）剪力产生的最大剪应力应按下式计算：（3.2.6-9）AV2=τ式中：σh ——管段内压或外压产生的环向应力（MPa ）；σap ——管段内压产生的轴向应力（MPa ）； σat ——温度变化产生的轴向应力（MPa ）； σbe ——弹性敷设产生的弯曲应力（MPa ）； σbm ——弯矩产生的弯曲应力（MPa ）； σaf ——挠度产生的轴向应力（MPa ）； σax ——轴力产生的轴向应力（MPa ）； τ ——剪力产生的最大剪应力（MPa ）； P ——穿越管段所受的内压或外压（MPa ）； d ——钢管内径（mm ）；——钢管外径（mm ）；δ ——钢管壁厚（mm ）；E s ——钢材的弹性模量，取2.1×105（MPa ）； μ ——钢材的泊桑比，取0.3；α ——钢材的线膨胀系数，取1.2×10-5[m/（m·℃）]； t 1 ——管道安装闭合时的环境温度（℃）； t 2 ——穿越管段输送介质温度（℃）； R ——管段弹性敷设曲率半径（mm ）； N ——外荷载产生的轴力（N ）； A ——钢管的截面面积（mm 2）；M ——架空管段荷载作用下产生的弯矩（N·mm ）； W ——钢管的净截面抵抗拒（mm 3）f ——架空管段荷载作用下产生的最大挠度（mm ）； L ——架空管段跨度（mm ）；V ——架空管段荷载作用下产生的剪力（N ）。
常用油管技术参数
常用油管技术参数油管是指在石油、天然气、水等行业中用来输送液体或气体的管道。
它们在石油勘探、生产、运输和加工过程中起着至关重要的作用。
以下是一些常用的油管技术参数：1. 外径（OD）：油管的外直径通常以毫米（mm）或英寸（in）为单位来衡量。
外径的大小直接影响到油管的容量和承载能力。
2.壁厚（WT）：油管的壁厚指的是管壁的厚度。
壁厚越大，油管的强度和耐压能力越强。
壁厚通常以毫米或英寸来衡量。
3. 长度（Length）：油管的长度通常以英尺（ft）或米（m）为单位来衡量。
油管的长度根据实际需求进行定制，常见的长度有2米（6.56英尺）、3米（9.84英尺）、6米（19.69英尺）等。
4. 钢级（Steel Grade）：油管的钢材通常使用碳钢、合金钢或不锈钢。
不同的钢材具有不同的强度、耐腐蚀性和耐高温性能。
5. 连接方式（Connection Type）：油管的连接方式通常有螺纹连接和焊接连接两种。
螺纹连接适用于低压和常温环境，而焊接连接适用于高压和高温环境。
6. 承载能力（Load Capacity）：油管的承载能力是指其能够承受的最大压力。
承载能力取决于油管的外径、壁厚和材料强度。
7. 公称直径（Nominal Diameter）：油管的公称直径是指油管的标准规格。
公称直径通常以英寸为单位，例如2英寸、4英寸等。
8. 温度范围（Temperature Range）：油管的温度范围指的是其能够安全运行的最高和最低温度。
不同的油管材料和连接方式对温度的适应能力不同。
9. 耐腐蚀性（Corrosion Resistance）：油管在长期接触石油、天然气等化学物质时需要具有良好的耐腐蚀性能，以保证油气的安全传输。
10. 正常工作压力（Normal Operating Pressure）：油管的正常工作压力是指油管在正常工作条件下承受的压力。
正常工作压力取决于管道的材料、壁厚和直径。
11. 强度级别（Strength Grade）：油管的强度级别是指油管的承载能力和抗拉强度。
油田油气集输、注水、水处理和消防专业用管壁厚选用规定
油田油气集输、注水、水处理和消防专业用管壁厚选用规定前言油田油气集输、注水、水处理和消防专业用管道是石油行业中不可缺少的设施。
合理的管道设计及选材不仅关系到油气的输送、生产效率，也关系到安全和环保。
其中，针对管道的壁厚设计是一项非常重要的内容。
本文将介绍油田油气集输、注水、水处理和消防专业用管壁厚选用规定，提出建议和要求，以保证管道的良好运行和安全。
管壁厚度选用建议和要求1.管材质量要求由于油气集输、注水、水处理和消防专业用管道所处环境较复杂，运输介质易受到化学成分、温度、压力等因素的影响，要求管道的材质具有较高的耐腐蚀性和耐磨损性，可以采用不锈钢、钛合金等高强度、高耐磨、耐腐蚀的特种合金材料。
2.管径与流量管道的内径和流量是管壁厚度设计的一个参考要素。
一般情况下，管道内径越大，流量越大，需要承受的压力也越大，相应地需要更大的壁厚度。
同时，在设计管道时还要考虑到管道的流速，确定壁厚度之后还要确保管道的压力等级符合要求。
3.温度和压力油气集输、注水、水处理和消防专业用管道中，温度和压力的变化也是影响管壁厚度选择的因素。
一般而言，温度和压力越高，需要承受的压力也越大，相应地需要更大的壁厚度。
4.应力分析在管道设计中，应力分析也是很重要的一环。
需要考虑到外部力的作用、设备管道的振动、以及管道沿程对管道的影响，从而确定需要承受的应力大小，进而确定相应的壁厚度。
5.环境要求油田油气集输、注水、水处理和消防专业用管道的设备处于复杂环境中，需要考虑到气候、地形、地质和设备周围环境等因素，确定相应的管材、管径和壁厚度。
结论在油田油气集输、注水、水处理和消防专业用管道设计中，管壁厚度是一个非常重要的环节。
只有选择合适的管壁厚度，才能保证管道的长期良好运行和安全。
因此，在进行管道的设计时，需要充分考虑到管材质量、管径和流量、温度和压力、应力分析和环境要求等方面因素，综合考虑确定合适的壁厚度，以保证设备正常运行、生产效率和环保。
天然气管线的壁厚选择
天然气管线的壁厚选择1.石油天然气站场及集输管线1）管线选择有关规范《高压化肥设备用无缝钢管》GB6479-2000《高压锅炉用无缝钢管》GB5310-《输送流体用无缝钢管》GB/T8163-1999《流体输送用不锈钢无缝钢管》GB/T14976－20022）管线壁厚计算直管段钢管壁厚根据《油气集输设计规范》(GB50350-2005)第8.1.4条的规定计算：δ=pD+C2σs Fφ式中:δ---钢管计算壁厚，mm；p---设计压力，MPa；D---管道外径，mm；бS---钢管最低屈服强度，MPa；F---设计系数Ф---焊缝系数（取1）；C---腐蚀裕量附加值，mm根据《油气集输设计规范》第8.2.8条：油气集输管道处于野外地区时，设计系数F取0.72；处于居住区、站场内部或传跨越铁路、公路、小河渠时，设计系数取0.60。
小河渠指多年平均水位水面宽度小于20m的河渠。
油气集输管道的腐蚀裕量C，对于轻微腐蚀环境不应大于1mm，对于较严重腐蚀环境应根据实际情况确定。
根据《油气集输设计规范》第8.3.7条：天然气集输管道设计系数根据现行国家标准《输气管道工程设计规范》GB50251中的有关规定取值，当管道输送含有H2S等酸性天然气时，F取值不得低于二级；腐蚀裕量附加值C，当管道输送含有水和H2S、CO2等酸性介质时，根据腐蚀程度及采取防腐措施，其余情况下不计腐蚀裕量附加值。
（根据《天然气脱水设计规范》7.0.2条对酸性天然气或CO2分压大于0.021MPa的湿天然气，且会引起电化学腐蚀时，设备必须采取防腐措施。
硫化氢分压的计算方法应符合《天然气地面设施抗硫化物应力开裂金属材料要求》SY/T0599的有关规定。
）3）弯头弯管壁厚计算根据《油气集输设计规范》GB50350-2005中第8.6.11条的规定，弯头、弯管壁厚计算公式如下：δb=δ×mm=（4R-D）/（4R-2D）式中：δb---弯头或弯管计算壁厚，mm；δ---弯头或弯管所连接的同材质直管的计算壁厚，mm；m---弯头或弯管壁厚增大系数；R---弯头或弯管的曲率半径（mm），为弯头或弯管外直径的倍数；D---弯头或弯管外径，mm。
(石油天然气管道行业)管径计算壁厚计算方式过程小秘籍
一、项目设计阶段划分1.项目前期咨询阶段：规划、方案、可行性研究报告、项目申请报告等。
2.项目设计阶段（国内）：1）石油系统：初步设计、施工图2）石化化工系统：基础设计、详细设计3.项目设计阶段（国外）：概念设计（concept design）、FEED（front end engineering design）、EPC4.区别1）方案编制规定：国家或部门无具体的编制规定。
2）可研性研究报告编制规定：（1）油气田地面工程：中石油内部规定，油田地面可行性研究报告+气田地面可行性研究报告。
（2）长输管道工程：中石油内部规定，输气管道工程可行性研究报告+输油管道工程可行性研究报告。
（3）城镇燃气：《市政公用工程设计文件编制深度规定（2013年版）》3）项目申请报告编制规定：发改投资〔2017〕684号4）初步设计/基础设计阶段（1）油气田地面工程：GB/T50691-2011油气田地面工程建设项目设计文件编制标准；（2）长输管道工程：GB 50644-2011 油气管道工程建设项目设计文件编制标准（3）城镇燃气：《市政公用工程设计文件编制深度规定（2013年版）》（4）正规装置、石化、化工系统：GB 50933-2013 石油化工装置设计文件编制标准5）施工图/详细设计阶段GB 50933-2013 石油化工装置设计文件编制标准二、管道、阀门、法兰、罐、机泵等讲管道：大小、材料、制造标准、制造形式、外径及壁厚标准。
1.管道大小计算：1）油管道：《油田油气集输设计规范》GB50350-2015 输油泵进口流速不宜大于1.0m/s，输油泵出口流速0.8-2.0m/s。
2）输气管道：《油气管道运行规范》GB/T 35068-2018：---进站处至分离器上游之间工艺管道内的气体流速不宜大于15m/s，不应大于20m/s；---分离器下游至出站处之间工艺管道内的气体流速不宜大于20m/s；----调压后压力小于2.5MPa的，调压设施下游工艺管道内的气体流速不应大于25m/s。
油田油气集输、注水、水处理和消防专业用管壁厚
附件1油田油气集输、注水、水处理和消防专业常用管道管壁厚选用规定一、油田注水、水处理和消防专业1、无缝钢管壁厚选用1.1 设计压力为16.0MPa、20.0MPa，介质为清水、含油污水、聚合物目的液；设计压力为25.0 MPa、32.0MPa，介质为清水、含油污水的注水、注聚无缝钢管壁厚选用见表1。
1.2 设计压力为P≤1.6MPa，介质为消防冷却水、泡沫混合液（防火堤内）的无缝钢管壁厚选用见表2。
表2 20号无缝钢管壁厚选用表2、焊接钢管壁厚选用2.1设计压力为P≤1.0MPa，介质为清水、含油污水的焊接钢管壁厚选用见表3。
2．2设计压力为P≤1.6MPa，介质分别为清水、含油污水、泡沫混合液的焊接钢管壁厚选用见表4。
3、不锈钢无缝钢管壁厚选用（高压）设计压力P≤16MPa，介质为聚合物母液和三元母液不锈钢无缝钢管壁厚选用见表5。
表5 不锈钢无缝钢管壁厚选用表4、不锈钢无缝钢管壁厚选用（低压）设计压力P≤1.6MPa，介质为润滑油、密封油等高洁净介质，管道材质为奥式体不锈钢0Cr18Ni9Ti；设计压力P≤1.6MPa，介质为聚合物母液和三元母液管道材质为奥式体不锈钢1Cr18Ni9Ti的钢管壁厚选用见表6。
设计压力P≥1.6MPa的不锈钢管道通过计算确定。
表6 不锈钢无缝钢管壁厚选用表二、油田油气集输专业管径不大于DN200时宜选用符合GB/T 8163、GB 5310规定的无缝钢管，当管径大于DN250时，宜选用符合GB/T 9711.1规定的焊接钢管。
原油、天然气输送用无缝钢管尚应符合以下规定：（1）油气集输站场内的油气管道，当设计压力P＜4.0MPa时，无缝钢管选用宜符合GB/T 8163，设计压力4.0MPa≤P＜10.0MPa时，无缝钢管选用应符合GB 5310。
（2）油气集输系统站外管道，当设计压力P＜10.0MPa时，无缝钢管选用应符合GB/T 8163。
1、20(20g)无缝钢管壁厚选用公称直径DN15~DN200的选用无缝钢管，设计压力P≤6.3MPa的无缝钢管壁厚选用宜按表7执行。
油田油气集输注水水处理和消防专业用管壁厚选用规定
油田油气集输注水水处理和消防专业用管壁厚选用规定1. 引言现今油气行业中的注水水处理和消防使用的管道已变得越来越重要。
如何选用管壁厚度已成为了管道设计中的一个关键问题。
本文主要介绍油田油气集输注水水处理和消防专业用管壁厚选用规定。
2. 选用基础根据《管道工程技术规范》GB50251-2015标准，选用管道的基础数据应涵盖管道输送介质的性质、工作压力、气候和地理条件、冻胀条件、地质构造等。
在选用管道壁厚时应满足强度、稳定性、抗外界力学力学和化学腐蚀等要求。
3. 管道材料选用在油气工程中，管道材料的选用十分重要。
管道材料的性能会直接影响到管道的安全性、运行寿命和节能效果等。
材料的选用应考虑以下几点：1.耐腐蚀性：管道运行过程中会遇到非常复杂的化学环境，如酸、碱、高温等，因此要选择能很好地抵御各种腐蚀的材料。
2.耐高温性：油气行业中，有些管道需要长期在高温环境中运行，因此要选择具有良好的耐高温性能的材料。
3.耐压性：运输压力对管道的要求很高，因此选择具有良好的耐压性能的材料。
4.其他因素：包括成本、物理机械性能、可焊性、可加工性、可恢复性和可回收性等。
根据行业标准，油气行业中的注水水处理和消防使用的管道主要选用以下材料：•碳素钢：在低温、低压条件下使用较为广泛，相对手工容易加工、可焊性强、耐腐蚀能力较强。
•不锈钢：在高温、高压条件下使用较为广泛，它有抗腐蚀性能、机械性能好，随着钢的免维护久远质量管道系统的出现只有往更好的方向推进。
选择材料时不仅要考虑其基本特性，还要根据具体使用条件选择材料，具体选用材料应根据工程实际使用情况。
4. 壁厚计算在选择好管道材料后，接下来就是如何计算出合适的管道壁厚。
本文仅介绍油气工程中的管道壁厚计算方法。
根据GB50251-2015国家标准，选用厚度应满足强度、稳定性、顺应性、外力和化学腐蚀等要求。
具体的计算基础数据详见GB50251-2015国家标准。
在计算壁厚时还需要考虑耐化学腐蚀及耐磨擦等方面的要求。
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油气工程设计中钢管外径和壁厚的选用
地面工艺设计所薛道才
一、油气工程设计执行规范
目前，国内的油气工程设计按其内容不同分别执行下列规范：
1、《输气管道工程设计规范》GB50251
2、《输油管道工程设计规范》GB50253；
3、《油气集输设计规范》GB50350；
4、《城镇燃气设计规范》GB50028；
5、《石油库设计规范》GB50074；
6、《石油储备库设计规范》GB50737；
7、《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156。
二、钢管规格和材料性能执行规范
对于不同的油气工程设计，其工艺管道凡选用国产钢管的，其规格与材料性能应分别符合下述现行国家标准（详见附表1）：
1、《石油天然气工业管线输送系统用钢管》GB/T9711；
2、《输送流体用无缝钢管》GB/T8163；
3、《高压锅炉用无缝钢管》GB5310；
4、《化肥设备用高压无缝钢管》GB6479；
5、《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3091。
三、钢管尺寸、外形、重量及允许偏差执行规范
每一个钢管标准中分别规定了选择钢管尺寸、外形、重量的不同标准，共计有下列标准（详见附表1）：
1、《平端钢管(焊接、无缝)尺寸和单位长度重量表》ISO 4200
2、《焊接和无缝轧制钢管》ASME B36.10M
3、《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T17395
4、《焊接钢管尺寸及单位长度重量》GB/T21835
四、碳钢钢管外径和壁厚的标准化数值汇总
现将上述4个钢管尺寸、外形标准的外径和壁厚标准化数值汇总在一起（详见表2），供设计人员参考
选用。
五、《石油天然气工业管线输送系统用钢管》GB/T9711中给定钢管外径和壁厚标准选用的讨论
《石油天然气工业管线输送系统用钢管》GB/T9711-2011于2012年6月1日开始执行，但标准规范中取消了钢管外径、壁厚和重量的数据，钢管规定外径和规定壁厚的选用要求执行ISO 4200和ASME B36.10M标准，根据附表2中数据可以看出：
1、《平端钢管(焊接、无缝)尺寸和单位长度重量表》ISO 4200的钢管外径系列和壁厚系列基本类同于《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T17395和《焊接钢管尺寸及单位长度重量》GB/T21835。
2、ISO 4200、GB/T17395和GB/T21835的壁厚晋级比较圆整和有规律性，如DN200管径的壁厚：
ISO 4200：……5.0、5.4、5.6、6.3、7.1、8.0、8.8、10.0、11.0……；
GB/T17395：……6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5、10.0……；
GB/T21835：……6.3、7.1、8.0、8.8、10.0、11.0、12.5、14.2……。
此三个标准的壁厚系列属于常规管材系列，无论用量多少市面上都比较容易采购，所以适合于油气站场工程和油气田集输工程设计中选用；
3、《焊接和无缝轧制钢管》ASME B36.10M钢管外径系列齐全，在DN500～DN2000范围内增加了DN550、DN650、DN750、DN850、DN1050、DN1150、DN1300、DN1700、DN1900规格。
而且壁厚晋级比较理论计算化，如……8.7
4、9.53、10.31、11.13、11.91、12.70……，且壁厚尺寸保留了小数点后两位，更适合于大口径、长距离的输送管道工程中大批量管材选用。
六、结束语
1、低压流体的管道壁厚系列可执行《焊接钢管尺寸及单位长度重量》GB/T21835；
2、≤DN400的站场或油气集输中高压管道壁厚系列可执行《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T17395；
3、＞DN400的站场或油气集输中高压管道壁厚系列可执行《平端钢管(焊接、无缝)尺寸和单位长度重量表》ISO 4200；
4、油气长输管道壁厚系列可执行《焊接和无缝轧制钢管》ASME B36.10M。
附表1 油气工程设计钢管选用执行标准一览表
2013年3月26日。