输气管道工程设计规范GB50251-2

中华人民共和国国家标准输气管道工程设计规范发布实施中华人民共和国建设部中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局联合发布中华人民共和国国家标准输气管道工程设计规范主编部门油气田及管道建设设计专业标准化委员会批准部门中华人民共和国建设部施行日期年月日北京中华人民共和国建设部公告第号建设部关于发布国家标准输气管道工程设计规范的公告现批准输气管道工程设计规范为国家标准编号为自年月日起实施其中条款为强制性条文必须严格执行本规范由建设部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行中华人民共和国建设部二三年六月十日前言根据建设部建标号关于印发至年度工程建设国家标准制订修订计划的通知文件的要求原国家标准输气管道工程设计规范由中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司四川石油勘察设计研究院负责全面修订本次修订是在收集了各有关单位对原规范执行情况参考了国外的相关标准并召开了多次协调会研讨会的基础上进行了反复修改最后经审查定稿本规范除保留了原规范中行之有效的条文外还增加了第节线路构筑物第节干燥第章地下储气库地面设施和第章节能环保劳动安全卫生从而对原规范给予了充实和提高本规范由建设部负责对强制性条文的解释由油气田及管道建设设计专业标准化委员会负责日常管理工作由中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司负责具体技术内容的解释在本规范执行过程中希望各单位结合工程实践认真总结经验注意积累资料如发现对本规范需要修改和补充之处请将意见和有关资料寄往中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司技术质量部成都市小关庙后街号邮编以供今后修订时参考本规范主编单位参编单位和主要起草人主编单位中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司四川石油勘察设计研究院参编单位天津大港油田集团石油工程有限责任公司中国石油规划总院主要起草人叶学礼章申远任启瑞向波吴克信雒定明魏廉敦王声铭刘兴国唐胜安孟凡彬刘科慧程祖亮目次总则术语输气工艺一般规定工艺设计工艺计算与分析输气管道的安全泄放线路线路选择地区等级划分管道敷设截断阀的设置线路构筑物标志管道和管道附件的结构设计管道强度和稳定计算材料管道附件输气站输气站设置原则调压及计量设计清管设计压缩机组的布置及厂房设计原则压气站工艺及辅助系统压缩机组的选型及配置压缩机组的安全保护站内管线地下储气库地面设施一般规定地面工艺设备选择辅助系统监控与系统调度一般规定系统调度被控站监控通信辅助生产设施供配电给水排水及消防采暖通风和空气调节焊接与检验清管与试压干燥焊接与检验清管与试压干燥节能环保劳动安全卫生节能环境保护劳动安全卫生附录输气管道工艺计算附录受约束的埋地直管段轴向应力计算和当量应力校核附录受内压和温差共同作用下的弯头组合应力计算附录敷管条件的设计参数附录管道附件由膨胀引起的综合应力计算附录三通和开孔补强的结构与计算附录压缩机轴功率计算附录管端焊接接头型式本规范用词说明总则为在输气管道工程设计中贯彻国家的有关法规和方针政策统一技术要求做到技术先进经济合理安全适用确保质量制订本规范本规范适用于陆上输气管道工程设计输气管道工程设计应遵照下列原则保护环境节约能源节约土地处理好与铁路公路河流等的相互关系采用先进技术努力吸收国内外新的科技成果优化设计方案确定经济合理的输气工艺及最佳的工艺参数输气管道工程设计除应符合本规范外尚应符合国家现行有关强制性标准的规定术语管输迄体通过管道输送的天然气和煤气输气管道工程用管道输送天然气和煤气的工程一般包括输气管道输气站管道穿跨越及辅助生产设施等工程内容输气站输气管道工程中各类工艺站场的总称一般包括输气首站输气末站压气站气体接收站气体分输站清管站等站场输气首站输气管道的起点站一般具有分离调压计量清管等功能输气末站输气管道的终点站一般具有分离调压计量清管配气等功能气体接收站在输气管道沿线为接收输气支线来气而设置的站一般具有分离调压计量清管等功能气体分输站在输气管道沿线为分输气体至用户而设置的站一般具有分离调压计量清管等功能压气站在输气管道沿线用压缩机对管输气体增压而设置的站地下储气库利用地下的某种密闭空间储存天然气的地质构造包括盐穴型枯竭油气藏型含水层型等注气站将天然气注入地下储气库而设置的站采气站将天然气从地下储气库采出而设置的站管道附件指管件法兰阀门清管器收发筒汇管组合件绝缘法兰或绝缘接头等管道专用承压部件管件指弯头弯管三通异径接头和管封头输气干线由输气首站到输气末站间的主运行管线输气支线向输气干线输入或由输气干线输出管输气体的管线弹性敷设管道在外力或自重作用下产生弹性弯曲变形利用这种变形改变管道走向或适应高程变化的管道敷设方式清管系统为清除管内凝聚物和沉积物隔离置换或进行管道在线检测的全套设备其中包括清管器清管器收发筒清管器指示器及清管器示踪仪等设计压力在相应的设计温度下用以确定管道计算壁厚及其他元件尺寸的压力值该压力为管道的内部压力时称设计内压力为外部压力时称设计外压力设计温度管道在正常工作过程中在相应设计压力下管壁或元件金属可能达到的最高或最低温度管输气体温度气体在管道内输送时的流动温度操作压力在稳定操作条件下一个系统内介质的压力最大操作压力在正常操作条件下管线系统中的最大实际操作压力最大允许操作压力管线系统遵循本规范的规定所能连续操作的最大压力等于或小于设计压力泄压放空系统对超压泄放紧急放空及开工停工或检修时排放出的可燃气体进行收集和处理的设施泄压放空系统由泄压设备放空阀减压阀安全阀收集管线放空管和处理设备如分离罐火炬或其中一部分设备组成水露点气体在一定压力下析出第一滴水时的温度烃露点气体在一定压力下析出第一滴液态烃时的温度输气工艺一般规定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计算进入输气管道的气体必须清除机械杂质水露点应比输送条件下最低环境温度低烃露点应低于最低环境温度气体中硫化氢含量不应大于输气管道的设计压力应根据气源条件用户需要管材质量及地区安全等因素经技术经济比较后确定当输气管道及其附件已按国家现行标准钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范和埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范的要求采取了防腐措施时不应再增加管壁的腐蚀裕量输气管道应设清管设施有条件时宜采用管道内壁涂层工艺设计工艺设计应根据气源条件输送距离输送量及用户的特点和要求对管道进行系统优化设计经综合分析和技术经济对比后确定工艺设计应确定下列主要内容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站间距不宜小于压气站特性和管道特性应协调在正常输气条件下压缩机组应在高效区内工作压缩机组的数量选型联接方式应在经济运行范围内并满足工艺设计参数和运行工况变化的要求具有配气功能分输站的分输气体管线宜设置气体的限量限压设施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输气管道的强度设计应满足运行工况变化的要求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于接近和操作截断阀应当具备手动操作的功能工艺计算与分析输气管道工艺设计应具备下列资料管输气体的组成气源的数量位置供气量及其可调范围气源的压力及其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输气管道应按下列公式进行水力计算当输气管道纵断面的相对高差且不考虑高差影响时应按下式计算式中气体的流量输气管道计算段的起点压力绝输气管道计算段的终点压力绝输气管道内直径水力摩阻系数气体的压缩因子气体的相对密度输气管道内气体的平均温度输气管道计算段的长度当考虑输气管道纵断面的相对高差影响时应按下式计算式中系数空气的气体常数在标准状况下输气管道计算段的终点对计算段起点的标高差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时划作一个计算分管段各计算分管段终点的标高各计算分管段起点的标高各计算分管段的长度重力加速度水力摩阻系数宜按下式计算式中水力摩阻系数钢管内壁等效绝对粗糙度管内径雷诺数注当输气管道工艺计算采用手算时宜采用附录公式输气管道沿线任意点的温度应按下列公式计算当不考虑节流效应时按下式计算式中输气管道沿线任意点的气体温度输气管道埋设处的土壤温度输气管道计算段起点的气体温度自然对数底数宜按取值输气管道计算段起点至沿线任意点的长度系数式中输气管道中气体到土壤的总传热系数输气管道外直径输气管道中气体的流量气体的相对密度气体的定压比热当考虑节流效应时应按下式计算式中焦耳汤姆逊效应系数长度管段的压降根据工程的实际需求可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下压气站的数量增压比压缩机计算功率和动力燃料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稳态和动态模拟的计算软件应经工程实践验证输气管道的安全泄放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输气干线截断阀上下游均应设置放空管放空管应能迅速放空两截断阀之间管段内的气体放空阀直径与放空管直径应相等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安全阀的定压应小于或等于受压设备和容器的设计压力安全阀的定压应根据管道最大允许操作压力确定并应符合下列要求当时当时当时安全阀泄放管直径应按下列要求计算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确定但不应小于安全阀的出口直径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应比附近建构筑物高出以上且总高度不应小于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现行国家标准石油天然气工程设计防火规范的规定其高度应比附近建构筑物高出以上且总高度不应小于放空竖管的设置应符合下列规定放空竖管直径应满足最大的放空量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的水平埋设直管段必须进行锚固放空竖管应有稳管加固措施线路线路选择线路的选择应符合下列要求线路走向应根据地形工程地质沿线主要进气供气点的地理位置以及交通运输动力等条件经多方案对比后确定线路宜避开多年生经济作物区域和重要的农田基本建设设施大中型河流穿跨越工程和压力站位置的选择应符合线路总走向局部走向应根据大中型穿跨越工程和压气站的位置进行调整线路必须避开重要的军事设施易燃易爆仓库国家重点文物保护区线路应避开城镇规划区飞机场铁路车站海河港码头国家级自然保护区等区域当受条件限制管道需要在上述区域内通过时必须征得主管部门同意并采取安全保护措施除管道专用公路的隧道桥梁外线路严禁通过铁路或公路的隧道桥梁铁路编组站大型客运站和变电所输气管道宜避开不良工程地质地段当避开确有困难时对下述地段应选择合适的位置和方式通过对规模不大的滑坡经处理后能保证滑坡体稳定的地段可选择适当部位以跨越方式或浅埋通过管道通过岩堆时应对其稳定性做出判定并采取相应措施对沼泽或软土地段应根据其范围土层厚度地形地下水位取土等条件确定通过的地段管道宜避开泥石流地段若不能避开时应根据实际地形和地质条件选择合理的通过方式对深而窄的冲沟宜采用跨越通过对冲沟浅而宽沉积物较稳定的地段宜采用埋设方式通过管道通过海滩沙漠地段时应对其稳定性进行推断并采取相应的稳管防护措施在地震动峰值加速度等于或大于的地区管道宜从断层位移较小和较窄的地区通过并应采取必要的工程措施管道不宜敷设在由于发生地震而可能引起滑坡山崩地陷地裂泥石流以及沙土液化等地段地区等级划分输气管道通过的地区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依据地区等级做出相应的管道设计地区等级划分应符合下列规定沿管道