輸氣管道施工設計

1文字說明部分

1.1工程概況

1.1.1設計的主要任務

都烏天然氣輸氣管道，全長301km，最大輸量QMGXIO'm'/Y,設計最高操作壓

力P=5.OMpa,各站進站壓力4.OMpa,進配氣站壓力2.5Mpa,平均輸氣溫度為25。。，

各站自用氣系數(shù)0.5%,沿程高差不超過200m日用氣均采用末端儲氣，介質(zhì)為天然

氣。設計年工作天數(shù)為365天。

（1）設計的主要依據(jù)

本設計標準均采用中華人民共和國國家標準《輸氣管道工程設計規(guī)范》以及

教科書《輸氣管道設計與管理》所進行的m⑵。

（2）設計原則

①選線原則

依據(jù)《中國油氣管道》

1）線路走向應根據(jù)地形，工程地質(zhì)，沿線主要進氣、供氣點的地理位置及

交通運輸、動力等條件，經(jīng)濟方案對比后，確定最優(yōu)線路。

2）宜避開多年生經(jīng)濟作物區(qū)域和重要的農(nóng)田基本建設設施。

3）大中型河流或山脈穿（跨）越工程和壓氣位置的選擇，要符合線路總走

向，局部走向應根據(jù)大中型穿（跨）越工程和壓氣站的位置進行調(diào)整。

4）線路應避開飛機場、火車站、海（河）港碼頭、國家級自然保護區(qū)等區(qū)

域。

5）線路應避開重要的軍事設施，易燃易爆倉庫，國家重點文物保護單位的

安全保護區(qū)。

6）除管道專用公路的隧道、橋梁外，管道不應通過鐵路或公路的隧道和橋

梁。

7）對規(guī)模不大的滑坡，經(jīng)處理后，能保證滑坡體穩(wěn)定的地段，選擇恰當部

位以跨越方式或淺埋通過，管道通過巖堆式，應對其穩(wěn)定性做出判定，并采取相

應措施。

8）對泥石流地段，可采用單孔管橋架空通過。

9）在地震烈度大于或等于七度的地區(qū)，管道宜從斷層位移較小和較窄的地

區(qū)通過，并采取必要的工程措施。

②勘察程序和要求

勘查工作包括地形測量和水文地質(zhì)，工程地質(zhì)勘查。目前在經(jīng)過研究調(diào)查，

選擇一條技術(shù)上可能，經(jīng)濟上合理，政策上合理的線路和站址，并為設計提供基

礎資料勘查工作主要內(nèi)容：

1）了解沿線地貌；

2）線路工程地質(zhì)調(diào)查和測繪；

3）沿線每一至三公里測土壤電阻率一次；

4）穿越枯水期水面寬度在50nl以上的河流，在線路左右各50m內(nèi)進行地形

測量，測出穿越處河深及河床縱斷面圖。

③站址的選擇

1）輸氣站的設置應符合線路走向和輸氣工藝設計的要求，各類輸其占應聯(lián)

合建設。

2）輸氣站位置選擇應符合下列要求：

3）地勢平坦開闊；

4）供電，給水排水，生活，交通方便；

5）應避開山洪、滑坡等不良工程，地質(zhì)及其它不宜設站的地方；

6）于附近工業(yè)、企業(yè)、倉庫、火車站及其它設施的安全距離應符合現(xiàn)行國

家標準《原油和天然氣設計防火規(guī)范》；

7）輸氣站應設有生產(chǎn)操作和設備檢修的作業(yè)通道及行車通道，并應有車行

道與外界公路相同。

④地區(qū)等級劃分應符合下列規(guī)定：

1）沿管道中心線兩側(cè)各200m范圍內(nèi)，任意劃分長度為2km,并能包括最大

聚居產(chǎn)數(shù)的若干段，按規(guī)定地段劃分為四個等級。在農(nóng)村人口聚集的村莊、大元、

住宅樓、應從每一獨立戶作為一個工人居住的建筑物計算：

一級地區(qū)：戶數(shù)在15戶以下地段。包括15戶。

二級地區(qū)：戶數(shù)在15戶以上。100戶以下區(qū)段。

三級地區(qū)：戶數(shù)在100戶或100戶以上的區(qū)段，包括市郊區(qū)居住區(qū)、商業(yè)區(qū)、

工業(yè)區(qū)、發(fā)展區(qū)、以及不夠四級地區(qū)條件的人口稠密區(qū)；

四級地區(qū)：指四層及四層以上樓房普遍集中交通頻繁，地下設施多的區(qū)段。

2）劃分地區(qū)等級邊界時，邊界線距最近一幢建筑物外邊緣應大于200m。

3）在一、二級分區(qū)內(nèi)的學校、醫(yī)院以及其他公共場合等人群聚積的地方，按

三級地區(qū)選用設計。

4)當一個地區(qū)的發(fā)展規(guī)劃足以改變該地區(qū)的現(xiàn)有等級時，應按發(fā)展規(guī)劃劃

分地區(qū)等級。

1.1.2線路走向描述

干線起自新疆都善火車站4KM處，沿火焰山北麓直插吐魯番葡萄溝北端，經(jīng)

大河沿、三個泉、后溝，穿過蘭心鐵路，進入天山山脈。進天山后與歐亞國際光

纜平行和交叉，交叉點150多處。出天山后穿過白楊河，經(jīng)過達坂城，從鹽湖北

側(cè)到達新疆化肥廠，止于米泉縣境內(nèi)的烏魯木齊化工農(nóng)場。穿越河流19條、鐵路

6處、公路79處。穿越段特加強級保護。

1.1.3技術(shù)要求

⑴鐵路管線穿越鐵路和公路的技術(shù)要求見《油氣集輸儲運設計手冊》之管線

的鐵路、公路設計。

⑵彎頭的曲率半徑應大于或等于公稱直徑的5倍，并應滿足清管器或監(jiān)測儀

器順利通過的要求。

⑶管道應盡量采用彈性敷設

①彈性敷設關(guān)于相鄰的彈性彎管之間及彈性彎管和人工彎管之間，應采用管

道連接，值管段長度不應小于管子外徑值，且不應小于500mm；

②彈性敷設管道的曲率半徑應滿足管子強度要求，且不得小于鋼管外直徑的

1000倍。垂直面上的彈性敷設管道的曲率半徑應大于管在在自重作用下產(chǎn)生的撓

度曲率半徑，其曲率半徑應按下式計算：

1-COS-

R>36001——12》(1-1)

Va

式中:R-管道彈性彎曲曲率半徑(m)

D-管道的外徑(cm)a-管道的轉(zhuǎn)角

(4)輸氣管道防腐設計必須符合國家現(xiàn)行標準《鋼質(zhì)管道及儲罐防腐工程設計

規(guī)范》和《埋低鋼直管道強制電流陰極保護設計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。

⑸輸氣管道應設置線路截斷閥，截斷閥位置應選擇在交通方便，地形開闊，

地勢較高的地方，截斷閥最大間距應符合下列規(guī)定：

在以一級地區(qū)為主的管段不大于32km；

在以二級地區(qū)為主的管段不大于24km；

在以二級地區(qū)為主的管段不大于16km；

在以二級地區(qū)為主的管段不大于8km；

截斷閥可采用自動或手動閥門，并應能通過清管器。

(6)管溝深度要符合地形特點和作業(yè)要求，具體要求如下：

①管溝深度小于或等于3m時，溝底深度：

B=D+K；式中：B-溝底深度(m)；D-管子的外徑(m)；K-溝底寬裕量(m)；

②當管溝深度大于3m切小于5m時，管溝寬度可適當加寬，當管溝需加支撐,

在決定底寬時，應計入支撐結(jié)構(gòu)的厚；

③當管溝深度大于或等于5m時，應根據(jù)土壤類別及物理學性質(zhì)確定溝底寬

度。

1.2設計方案比較選擇

1.2.1線路敷設

⑴一般輸氣管道采用埋地方式敷設，特殊地段也可采用土堤、地面等形式敷

設，并采用瀝青防腐層和陰極保護，管線使用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料絕緣，線路凍土

層深度為1.11-1.39,且定管定幅度厚度大約微1.5mo

⑵鐵路、公路穿越：穿越鐵路和公路由兩種結(jié)構(gòu)形式，即采用保護套管何不

采用保護管，對于鐵路和1-4級公路和國防公路應采用保護套管結(jié)構(gòu)形式，套管

-一般內(nèi)徑比穿越外徑大200-300mm,為減少管線和套管摩擦，應在管線上設滑動支

架。

在本設計中，管線穿越多處大型公路，因此采用保護套管。

1.2.2穿越河流方案的比較

小型河渠穿越，其中包括架空穿越和水下穿越。一般以水下埋地敷設穿越較好，

穿越點上下游各50-100米內(nèi)無彎處，將管線埋于河水中，沖刷層以下，主河道一

般用鐵絲穩(wěn)定，穿越管段一般采用12mm的瀝青絕緣層。

對于大型河流，可采用水面支架跨越。

1.2.3水利計算

⑴水利計算是輸氣管道設計的重要部分，摩阻系數(shù)計算是水力計算的重要內(nèi)

容，重要計算是計算流量

⑵本設計采用的輸氣平均溫度為：tp」=25C=298K

⑶流量計算Q=6X10sW/Y=19m7s

（4）流態(tài)計算

對于輸氣管道而言，流動一般處于紊流區(qū)。

流體處于何種流態(tài)，取決于Re大小，一般干線輸氣都處于阻力平方區(qū)，利用

公式（1-2）、（1-3）兩個臨界雷諾數(shù)可判定輸氣管道在哪個區(qū)工作。

(1-2)

(1-3)

式中：e-輸氣管內(nèi)表面的粗糙度。

氣體混合物的雷諾數(shù)

Re==1.534以

(1-4)

Tidy.

根據(jù)公式(1-2)(1-3)(1-4)計算結(jié)果見表1T

表1-1計算結(jié)果

管徑ReReiRe2流態(tài)

0406.4x7〃〃〃

3.92X1060.75X1062.63X106阻力平方區(qū)

0406.4x7mm

3.97X1060.74X10"2.58X10，阻力平方區(qū)

0426x5〃〃％

綜上所述，首先選擇管徑04O6.4x7〃wz的管道和0406.4x7〃〃〃，0426x5mm

變徑管的管道進行布站，從而確定最優(yōu)的管道直徑。

⑸通過水利計算，初步確定管徑為0406.4x7""〃，0426x5〃nn的兩種螺旋

焊縫鋼管進行布站，每種管徑采用預先不固定站址的壓縮機站布置方案。

①當管道為0406.4x7加根時，

第一種方案出首末站外，還有3個中間站；

②當管道為04O6.4x7m〃z,0426x5〃〃”時，

第二種方案除首末站外，還有3個中間站；

1.2.4儲氣庫容積計算

。書汕-1)(1-5)

根據(jù)公式(1-2-4)計算結(jié)果

Q=——[(1.15-1)+(1.16-1)+(1.12-1)+(1.02-1)+(1-0.92)+(1-0.84)

+(1-0.80)+(1-1.81)+(1-1.83)+(1-0.97)+(1.11-1)+(1.17-1)]

=0.78x108加3

輸氣管網(wǎng)是按均衡輸氣設計的，而用氣市場的晝夜、季節(jié)波動卻是不均衡的,

為解決輸氣與用氣的矛盾，則必須建設天然氣儲氣庫。即以地下儲氣庫實現(xiàn)其儲

氣功能。地下儲氣庫一般利用枯竭氣田和已開采的鹽穴(天然鹽穴和人工鹽穴)、

礦坑、含水層構(gòu)造建筑。根據(jù)國外的資料，庫址的選則原則是與需要調(diào)峰的城市

距離以不超過200km為宜，構(gòu)造深度以不超過2000m為宜?？萁哂蜌獠氐叵聝?/p>

庫的最大允許壓力為原始關(guān)井壓力的90%—95%⑶。

1.2.5經(jīng)濟方案比較

輸氣管道的建設首先要進行技術(shù)經(jīng)濟可行性研究，對工程的各項技術(shù)要求，

經(jīng)濟條件做出詳細論證，當線路走向基本確定后，輸氣管道經(jīng)濟性的好壞主要取

決于工藝方案的選擇，即輸氣管徑，主要設備及運行參數(shù)的選擇。

在方案的概略計算中，常采用當量費用作為衡量長輸管道經(jīng)濟性的指標，在

可行性報告中則根據(jù)動、靜態(tài)反本期，投資收益率和資金利潤率來衡量設計方案

的經(jīng)濟效益。

1.2.5.1經(jīng)濟參數(shù)

鋼材價格：7156元/噸

外層防腐層價格：170元/用2

與管徑成正比的敷設費用：12179.4元/cm?幼7

壓氣站投資：%=2xl()7々=7200元/hv

管道年管理和維護費用系數(shù)：0.05

壓氣站管理和維護費用系數(shù)：0.05

燃料氣價格：0.8元/n/

設計壽命為20年

1.2.5.2經(jīng)濟計算

J=Jt+J2+J3(1-6)

?/：總投資

J管線投資

A：壓氣站投資

八：運行費用

其中：

，=(鋼材單價X重量+建設費用)X(1+O.O5)(1-7)

(=%xNx(l+0.05)(1-8)

人=自然氣X價格x(l+0.05)(1-9)

A當采用D=406.4mmd=7mm管道時，

G=[0.0246615x(D-J)J+0.50]-L(1-10)

根據(jù)公式(1-2-9)計算結(jié)果

G=[0.0246615X-2)d+0.50]?L

=[0.0246615x(406.4-7)7+0.50]-301

=20904.04t

建設費用為外防腐層費用與敷設費用之和，

外防腐層費用=(%OL)X103X170(1-11)

根據(jù)公式(1-2-10)計算結(jié)果

外防腐層費用=("DL)xl()3xl70

=(萬420.4x1O-3X3O1)X1O3X17O

=0.68x10'元

敷設費用=(DL)X12179.4(1-12)

根據(jù)公式(1-2-11)計算結(jié)果

敷設費用=(DL)X12179.4

=(42.04x301)x12179.4

=1.54x10&元

則4=(鋼材單價X重量+建設費用)X(1+O.O5)

=(7156X20904.04+0.68X10a+l.54X1O8)X(1+0.05)

=3.9X1087G

J2=%xNx(l+0.05)

=2X107X4X(1+0.05)X20

=1.68X1C)9元

人=自然氣X價格X(l+0.05)

=6X1O8XO.5%X(1+0.05)x0.8x20

=0.5X10'元

所以

/=/]+1/,+4

=3.9X1O8+1.68X1O9+O.5X1O8

=2.1241。9元

B采用D=406.4mmd=7mm以及D=426mmd=5mm串聯(lián)成的變徑管時,

L,=120mm2^=18^01

管道的總重量為兩變徑管色之和。

G,=[0.0246615x(A-&)&+0.501L,

=[0.0246615x(406.4-7)7+0.501120

=8333.33t

G2=[0.0246615x(4-&”2+0.50]-L2

=[0.0246615x(426-5)5+0.50]-181

=9486.65t

則6=@+62

=8333.33+9486.65

=17819.98t

建設費用為外防腐層費用與敷設費用之和，

外防腐層費用=(〃OL)xl()3xl70

=(^-420.4X10-3X120+^436X10-3X181)X103X170

=0.69xlC)8元

敷設費用=(DL)X12179.4

=(42.04x120+43.6x181)x12179.4

=1.58x10*元

則，=(鋼材單價X重量+建設費用)X(1+O.O5)

=(7156X20904.04+0.68X108+l.58X1O8)X(1+0.05)

=3.95xlC)8元

J2=%xNx(l+0.05)

=2X107X4X(1+0.05)X20

=1.68x109元

4=自然氣X價格x(1+0.05)

=6X108X0.5%X(1+0.05)X0.8X20

=0.5X1087C

所以

/=1/]+/,+

=3.95xl08+l.68xlO9+0.5x10?

=2.13*1。9元

通過經(jīng)濟比較可知，采用D=700MM,d=7mm管道時，所組成的管線比較經(jīng)濟。

1.3壓氣站的布置

1.3.1壓縮機機組選型

⑴壓縮機組的現(xiàn)行和臺數(shù)應根據(jù)壓氣站的總流量、總壓比、出站壓力、氣體

性質(zhì)等參數(shù)進行技術(shù)比較后確定；

⑵壓氣站宜選用離心式壓縮機，單機以及壓縮的壓力比為1.3?1.5；

⑶同一壓氣站內(nèi)的壓縮機組，宜采用同一機型；

（4）壓縮機的原動機，應結(jié)合當?shù)啬茉垂┙o情況，進行技術(shù)經(jīng)濟比較后進行確

定。離心式壓縮機宜采用燃氣輪機；

⑸驅(qū)動設備所需的軸功率應與壓縮機相匹配⑷。

壓縮機和驅(qū)動及選型是天然氣輸送管道設計過程中的主要工作內(nèi)容之一。選

型的正確與否直接影響設計的科學性，可操作和經(jīng)濟合理性。正確的選擇壓縮機

和驅(qū)動機，不僅和減少管道輸送工程的工作量，而且可大大提高其經(jīng)濟效益，因

此合理選擇天然氣長輸管道中的壓縮機和驅(qū)動機對管輸工程具有重要意義。

天然氣長輸管道的特點是日輸氣量大，而離心壓縮機具有適用于大流量中、

低壓的特點，還有眾多優(yōu)點。

⑴排出壓力穩(wěn)定，能適應廣泛的壓力變化范圍和較寬的流量調(diào)節(jié)范圍；

⑵熱效率高；

⑶壓力比較高，適應性較強；

（4）對制造壓縮機的金屬材料要求不高。

因此，選用離心式壓縮機作為大型天然氣長輸管道的增壓設備，并配燃汽輪

機為驅(qū)動機，以充分發(fā)揮燃汽輪機可用管輸介質(zhì)為動力燃料的優(yōu)點，同時余熱還

可發(fā)電，也易于與離心式壓縮機相匹配。壓縮機機驅(qū)動機選型按照技術(shù)先進、運

行可靠、易于維護、負載調(diào)節(jié)靈活，投資消極耗能低的原則進行。

驅(qū)動機有電動機及燃汽輪機兩類，其性能比較如下：

⑴電動機優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，運行平穩(wěn)，可靠性好，但是調(diào)速困難，操作不靈

活；

⑵燃氣輪機優(yōu)點是1結(jié)構(gòu)簡單緊湊，重量輕；2轉(zhuǎn)速高；單機功率大3占地

少；建設周期短；4機組啟動速度快；5耗水量小；潤滑油耗油少；6宜與離心壓

縮機匹配。缺點是熱效率低。

天然氣管道輸送的介質(zhì)本身是種十分優(yōu)越的動力燃料，而燃氣輪基除上述

的特點外，均可以以天然氣為原料。因此，燃料就可以就地取材，從能源利用上

更經(jīng)濟合理，運行自成體系，節(jié)約投資，同時燃氣輪機易與離心式壓縮機相匹配。

綜上所述，本設計采用燃氣輪機與離心式壓縮機相匹配。

1.3.2機組布置：

⑴壓縮機用根據(jù)工作環(huán)境及對機組的要求，布置在露天或廠房內(nèi)，在高寒地

區(qū)或風沙地區(qū)宜采用全封閉廠房，其他地區(qū)宜采用敝開式廠房；

⑵廠房內(nèi)壓縮機及其輔助設備的布置，應根據(jù)機型、機組功率、外形尺寸、

檢修方式等因素按單層或雙層布置，并應符合要求：

①臺壓縮機的突出部分間距及壓縮機組與墻角的間距應能滿足操作、檢修的

場地和通道要求;

②縮機的布置應便于干線的安裝；

③縮積基礎不得與廠房基礎及上部結(jié)構(gòu)相連。

1.3.3廠房設計原則

⑴壓縮機房的每--操作層及高出地面3m以上的操作平臺（不包括單獨的發(fā)

動機平臺）應至少有兩個安全出口及通向地面的梯子。操作平臺上的任一點，沿

通道中心線與安全出口之間的最大距離不得大于25m,安全出口之間的最大和通往

安全出口的通道必須暢通無阻；

⑵壓縮機房內(nèi)，應配置供檢修用的固定起重設備，當壓縮機阻布置在露天或

輕型結(jié)構(gòu)廠房時，可不設固定起重設備，但應設置移動或起重設備的吊裝場地和

行使通道；

⑶壓縮機廠房的高度應滿足設備拆裝起吊的要求。

1.3.4壓氣站爆炸的預防措施

⑴使用原油潤滑空氣壓縮機；

⑵空氣壓縮機應設置冷卻器和分離器；

⑶選擇合適的潤滑油；

（4）正確選擇油耗量；

⑸清除油積碳沉淀物；

（6）清除燃燒源；

⑺注意材料的使用；

（8）選擇合適的氣流速度。

1.3.5壓氣站工藝及輔助系統(tǒng)

⑴壓氣站工藝流程設計應根據(jù)輸氣系統(tǒng)的工藝要求，滿足氣體的除塵、分液、

增壓、冷卻、越站、試運作業(yè)和機組的啟動、停機、正常操作及安全保護等要求;

⑵壓氣站內(nèi)總壓降不宜大于lOOkpa；

⑶當壓氣展出站氣體溫度高于60度時，應設冷卻器；

（4）冷卻系統(tǒng)應符合下列要求氣體的冷卻房使用空冷或水冷，氣體通過冷卻

器的壓力不宜大于50kpao

1.3.6壓縮機的安全保護

⑴每臺壓縮機組應設置下列保護裝置：

①壓縮機氣體進口應設置壓力高限、低限報警和高線越線停機裝置；

②啟動器和燃料器管線應設置限流及超壓保護設施，燃料器管線應設置停機

或故障時的自動切斷氣原籍排空設施；

③設置震動監(jiān)控系統(tǒng)及震動高限報警，超限自動停機；

④壓縮機組油系統(tǒng)應有報警和停機裝置；

⑤壓縮機應設置軸承溫度和燃氣輪機透平進口氣體溫度監(jiān)控裝置溫度高限

報警自動停機裝置；

⑥離心式壓縮機應設置喘振監(jiān)測機控制設施；

⑦壓縮機組應設軸位移監(jiān)測及報警裝置。

1.3.7調(diào)壓及計量

⑴輸氣站內(nèi)調(diào)壓、計量工藝設計應符合輸氣工藝設計要求，并應滿足開停工

和檢修需要;

⑵調(diào)壓裝置應設置在氣源來氣壓力不穩(wěn)定，且需控制進站壓力的管線上，分

輸氣及配氣上以及需要對氣體流量進行控制和調(diào)節(jié)的計量裝置之前的管段上；

⑶氣體計量裝置，應設置在輸氣干線上的進氣管線上，分輸氣及配器管線上

以及個站自耗氣管線上。

1.3.8壓氣站內(nèi)管線

⑴站內(nèi)除儀表、控制及取樣等管線外，所有油氣均應采用鋼管及鋼質(zhì)材.料；

⑵鋼質(zhì)材料應符合本規(guī)第5.2節(jié)的有關(guān)規(guī)定；

⑶鋼管強度及穩(wěn)定計算應符合本規(guī)范5.1就有關(guān)規(guī)定；

（4）站內(nèi)管線安裝設計應采取減小震動和熱應力的措施；

⑸管線的連接方式除因需要采用螺紋或法蘭連接外，均應采用焊接；

（6）管線穿越車行道路適應采用套管保護。

1.4管道強度和管道材料

1.4.1管道設計應符合下列原則

⑴埋地管道的強度設計應根據(jù)管段所出地區(qū)等級以及所承受可變載荷和永

久載荷而定，當管道通過地震基本烈度七度極七度以上地區(qū)時，應對管道在地震

作用下的強度進行校和；

⑵埋地質(zhì)管段的軸向應力與環(huán)向應力組合的當量應力應小于管子的最小屈

服極限的90%,管道附件的設計強度不應小于相連直管段的計算強度；

⑶輸氣管道采用的鋼質(zhì)管符合《輸氣管道工程設計規(guī)范》第5.2.2條規(guī)定時,

焊縫系數(shù)應取1.0。

1.4.2管道材料

⑴輸氣管道所用的鋼管應根據(jù)使用溫度、壓力、介質(zhì)特性、使用地區(qū)等因素、

經(jīng)濟技術(shù)比較確定后，采用鋼管和鋼材.，應具有良好的韌性和焊接性能；

⑵輸氣管道凡采用國家產(chǎn)的鋼管應符合國家現(xiàn)行標準《石油天然氣輸送管道

用螺旋風埋焊鋼管》《石油天然氣輸送直縫電阻縫鋼管》《輸送流體用無縫鋼管》

有關(guān)規(guī)定；

⑶當輸氣管道采用設計規(guī)范第5.2.2條規(guī)定以外的鋼管時，其材質(zhì)應是鎮(zhèn)靜

鋼，并滿足下列基本要求：

os/。b<0.85b)C%<0.25%S%<0.035%,P%<0.4%；

(4)輸氣管道所采用的鋼管應根據(jù)強度等級、觀景、壁厚、焊接方法及使用環(huán)

境溫度等因素，對材料提出韌性要求；

⑸鋼管表面的鑿痕、刻痕和凹痕等有害缺應按下列要求處理：

①鋼管在運輸、安裝或修理中造成壁厚剪薄時，管壁上任一點的厚不應小于

(5.1.2)計算確定的公稱壁厚的90%；

②槽痕應打磨光滑；對被電弧燒痕所造成的冶金學上的刻痕應打磨掉，打磨

后的管壁后小于本規(guī)范第5.2和5.1的規(guī)范時，應降管子受損部分整段切

除，嚴禁嵌外⑸。

1.5平面布置

平面布置的任務就是要綜合解決場地的規(guī)劃和整治，房屋與建筑物的合理布

置，在符合工藝要求的前提下完成道路、工藝管網(wǎng)和其他各種輔助系統(tǒng)管網(wǎng)的合

理安排，并保證這些規(guī)劃布局和安排同當?shù)氐牡匦蔚刭|(zhì)條件相適應。

平面布置時，還要確保各工藝設施的布局能取得最好的經(jīng)濟效益，并顧及到

采光風向、噪音等條件，以及可能采用的先導化的施工方法和最新的施工機械來

完成建筑安裝工作。

1.5.1生產(chǎn)建筑

盡量采用聯(lián)合建筑，除因工程地質(zhì)條件需要特殊處理外，盡可能采用同一結(jié)

構(gòu)形式，減少型號，以提高模板周轉(zhuǎn)率，節(jié)約材料，盡量采用節(jié)制及配裝構(gòu)件，

加快工程建設速度，保證質(zhì)量。

1.5.2生活建筑

建筑地點的選擇應合理，盡量靠近生產(chǎn)區(qū)，以便于工人上下班方便，又要注

意房間距，減少生產(chǎn)區(qū)噪音、污水、煙霧等給工作生活上帶來的危害，要方便職

工的文化生活。

具體情況見表1-2

表1-2壓氣站建筑一覽表

序號建筑物名稱單位面積(m2)

01變電所座100

02壓縮機車間座750

03鍋爐房棟220

04職工休息室棟230

05潤滑油庫棟440

06材料庫棟400

07材料堆放場棟1800

08汽車庫棟450

09修理車間棟300

10水塔座

續(xù)表1-2

序號建筑物名稱單位面積(m2)

11消防車庫座400

12消防水池座750

13污水池座240

14污水處理系統(tǒng)420

15辦公樓棟800

16職工食堂棟460

17浴室棟500

18門衛(wèi)棟35

19倉庫棟1400

20儀表間棟180

1.6輔助生產(chǎn)設施

1.6.1供電

⑴輸氣占用電電源應從所在地區(qū)電力系統(tǒng)取得，當從坐在地區(qū)取得的電源不

經(jīng)濟和不可靠時，可設置自備電源，自備電源利用管輸氣發(fā)電；

⑵供電應根據(jù)所在地區(qū)供電系統(tǒng)的條件、輸氣占用電負荷，用電設備電壓等

級以及輸電線路長度等因素經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后確定;

⑶輸氣占用電負荷等級確定應符合下列規(guī)定：

①采用電力作輸氣動力的壓氣占用電負荷宜為一級；

②其他輸氣占用電負荷宜為二級。

(4)輸氣站應設事故照明，其照度應能保證主要工作場所正常工作照明的10%；

⑸控制、儀表、通信等設施的用電，當因停電而影響到輸氣站正常運行可能

導致事故時，應設應及供電設施；

(6)輸氣站應按國家現(xiàn)行標準《油氣田爆炸危險場所分區(qū)》劃定爆炸危險場所,

并應按爆炸危險場所等級選配電器設備和電器線路。

1.6.2給水排水

⑴輸氣站給水方案設計根據(jù)生產(chǎn)生活消防用量和水質(zhì)要求，結(jié)合當?shù)厮礂l

件，在保證生產(chǎn)和安全的基礎上，綜合比較確定；

⑵輸區(qū)占總用量應包括生產(chǎn)用水量、生活用水量、消防用水量、綠化用水量

和澆灑道路用水量和未可預見水量，其占四項綜合的15%-20%；

⑶給水水質(zhì)應符合下列規(guī)定：

①生產(chǎn)用水應符合輸氣工藝要求，生活用水用符合現(xiàn)行國家標準《生活飲用

水衛(wèi)生標準》當生產(chǎn)、生活用水采用同一給水管網(wǎng)供給時，其水質(zhì)必須符合生活

飲用水的水質(zhì)標準；

②循環(huán)水的水質(zhì)和處理應符合現(xiàn)行國家標準《工業(yè)循環(huán)水，冷卻設計規(guī)范》

的有關(guān)規(guī)定；

③當壓縮機組自身常帶有循環(huán)水冷卻系統(tǒng)時，其冷卻水質(zhì)應符合機組規(guī)定應

水水質(zhì)要求;

（4）輸氣站污水徑處理達到國家或當?shù)卣?guī)定排放標準后才能排放;

⑸輸氣站內(nèi)生活污水和雨水，可直接排至站場外。

1.6.3采暖通風和空氣調(diào)節(jié)

⑴輸氣站的采暖通風和空氣調(diào)節(jié)設計應符合國家標準；

⑵各類建筑物的冬季室內(nèi)采暖計算溫度符合下列規(guī)定：

①生產(chǎn)和輔助生產(chǎn)建筑物應按表1-3規(guī)定執(zhí)行

表1-3各建筑物室內(nèi)采暖計算溫度

名稱溫度°C

計量儀表室、控制室、值班16-18

壓縮機房8-10

儀表修理間16?18

消防車庫8

汽車庫5

②由特殊要求的建筑物應按需要或相應的標準規(guī)定執(zhí)行；

③其他建筑物的冬季室內(nèi)空氣溫度應符合現(xiàn)行國家標準《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生

標準》的規(guī)定；

⑶輸氣站內(nèi)有爆炸危險的場所，嚴禁使用明火取暖；

（4）輸氣站內(nèi)生產(chǎn)和輔助生產(chǎn)建筑物的通風設計應符合下列規(guī)定：

①對散發(fā)有害物質(zhì)或氣體的部位，應密閉或采取局部通風措施，使建筑物內(nèi)

的有害物質(zhì)濃度符合現(xiàn)行國家標準《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》的規(guī)定，并使氣體

濃度不高于其爆炸下限濃度的20%；

②對建筑物內(nèi)大量散發(fā)熱量的設備，應設置隔熱設施；

③對同時散發(fā)有害物質(zhì)，氣體或余熱中所需最大的氣體計算，當建筑物內(nèi)散

發(fā)的有害物質(zhì)、氣體或熱量不能確定時，全面通風的換氣次數(shù)應符合下列規(guī)定：

1）氣體壓縮機廠房內(nèi)的換氣系數(shù)為8次/小時；

2）化學分析室的換氣次數(shù)為5次/小時。

⑸輸氣站內(nèi)可能突然散發(fā)大量有害物質(zhì)的建筑物應設事故通風系統(tǒng)。事故通

風量應根據(jù)工藝條件和可能發(fā)生的事故計算確定。

1.7輸氣管理運營及管理

1.7.1輸氣管道投產(chǎn)初期的運行管理

在長輸管道中，由于施工環(huán)境、人員素質(zhì)等因素，投產(chǎn)初期經(jīng)常發(fā)生管內(nèi)存

在大量雜質(zhì)問題，這會給管道運行帶來安全隱患，因此，投產(chǎn)初期的管道運行管

理非常重要。根據(jù)分析，投產(chǎn)初期管內(nèi)雜質(zhì)、來源、危害有兒類：

⑴細沙粒，在沙漠施工帶入管內(nèi)，進入管道后，堵塞或刺壞閥門、儀表和管

道；

⑵泥土在平原施工進入管道；

⑶焊渣焊接時進入管道，尤其是在吹掃質(zhì)量不高的管道遺存較多；

（4）水，主要是用水試壓是遺留在管內(nèi)的，其次是天然氣內(nèi)含水；

上述雜質(zhì)對管道危害極大，因此，加強管道初期投產(chǎn)非常必要。

1.7.2管道投產(chǎn)初期的安全防范措施

⑴加強施工監(jiān)督，盡量避免沙粒，泥土等雜質(zhì)進入管道；

⑵在管道施工或清管時，增加管道的吹掃與清管次數(shù)，以降低管內(nèi)沙粒、泥

土等雜質(zhì)的殘余量；

⑶完善匯管和分離器的排污方案，定期對分離器、匯管進行排污并定期對計

量、調(diào)壓、排污等設備進行保養(yǎng)維護。

對于分離器排污，建議采用離線，濕法排污。

如果天然氣中水和輕質(zhì)油堵塞管道、儀表和閥門，可采用以下方法處理：

①加強施工監(jiān)督，把用水試壓的管道吹干凈；投產(chǎn)增加通球清管次數(shù)，并盡

可能將排水排放干凈；

②投產(chǎn)初期嚴格控制氣體質(zhì)量，盡可能在油田凈化廠將燒處理干凈，也可以

在首站等地增加臨時輕燃回收裝置。定期排放輕煌和水。

另外，對操作人員要進行技術(shù)培訓，完善管理制度和操作規(guī)程，杜絕各種事

故的發(fā)生。

1.7.3壓縮機的維護

空壓機的維修保養(yǎng)是保證設備高效運行的有效措施。維修包括預測維修，定

期維修和故障維修三種形式。

1.7.4安全管理

（1）重視消防隊伍建設

消防隊伍建設必須確保組織健全，人員落實，在消防員配備上自上而下形成

一個保障有力的消防管理網(wǎng)。當?shù)叵啦块T指導下，健全各級防火責任制，防火

檔案，制定滅火作戰(zhàn)計劃，認真進行消防監(jiān)督工作。

為了確保消防安全，加強對消防設施器材的管理維護和日常工作的消防監(jiān)護,

我們主要采取了“六定”措施:

①定人②定時③定量④定點⑤定效⑥定修

（2）加強消防技能訓練，提高自防自救能力

在消防技能訓練提高上，我們將每年的消防技能訓練時間分為兩個階段：第

一階段為鞏固階段，主要進行應知應會的消防基本功訓練；第二階段進行巧練，

老隊員們巧動腦筋，敢于創(chuàng)新，總結(jié)一套速度快，質(zhì)最高，既實用又具有可操作

性的訓練方案，并逐漸推廣。

1.7.5人員管理

人員管理見表1-3

表1-3站內(nèi)定員表

職務定員職務定員

站長2會計員2

書記1出納2

技術(shù)員6班長8

辦事員2集氣計量8

材料員2水處理8

鍋爐工8設備維修15

電焊工3儀表員3

巡線工3話務員6

汽車司機8消防警員20

合計107人

1.8輸氣管道存在的問題及改進意見

1.8.1管道涂層用涂料

近年來，國外天然氣管道內(nèi)涂層減阻技術(shù)發(fā)展迅速，這不僅內(nèi)涂層能起到一

定的防腐作用，更重要的是能使管道表面光滑，減少摩阻，增大輸量，降低動力

消耗，降低管道的建設成本和運行維修費用。在我國，目前適用于管道內(nèi)涂層的

材料品種很多，主要有環(huán)氧酚醛樹脂，粉末環(huán)氧樹脂、聚氨酯和煤焦油環(huán)氧樹脂

等，由于環(huán)氧樹脂涂膜有如下優(yōu)點：

⑴極強的附著力；

⑵優(yōu)異的耐磨和耐腐蝕性；

⑶適合高壓輸氣管道，能承受壓力變化；

⑷電絕緣行好。

國外許多天然氣管道公司經(jīng)長期大量的試驗研究證實，涂敷內(nèi)涂層的管道與

未涂內(nèi)敷層的相比，具有如下優(yōu)點：

⑴減少紊流，改善介質(zhì)流動性；

⑵降低管內(nèi)壁粗糙度，提高表面光滑度，減少管道內(nèi)的摩阻，增大壓縮機站

的間距；

⑶降低壓縮機組的動力消耗；

⑷在輸量一定的情況下，使用內(nèi)涂層可以減小管徑，節(jié)約大量鋼材。從而大

大降低工程造價；

⑸減少側(cè)壁的介質(zhì)沉積和污染物的聚集，保證氣體質(zhì)量，同時還有顯著的防

腐功能，可以延長管子的使用壽命；

⑹宜于檢測管內(nèi)壁缺陷，有效地延長清管周期;

⑺可以減少管道、閥門等設備的磨損，節(jié)約維修成本。

綜上所述，本設計采用環(huán)氧樹脂作為輸氣管道內(nèi)涂層材料。

1.8.2治理隱患的基本對策：

（1）施焊中的焊接缺陷

①未焊透；②未熔合；③夾渣；④氣孔。

（2）焊接缺陷的解決方法：

①未焊透解決方法：

1）對口間隙不應過小，特別是后焊位置應塞上一鐵木楔片，防止此外間隙

變的過??；

2）在后焊位置間隙過小處，應放慢焊接速度；

3）未熔合解決方法：

4）首先在上、下頗位置要注意調(diào)整方法，使焊條與焊縫切線的夾角在80度

左右，用電弧頂著鐵水，時焊接速度保持在規(guī)范要求中、下限值，保證根部焊接

金屬能夠與母材良好的熔和在一起；

②坡口鈍邊必須用砂輪修整，使鈍邊厚度基本保持一致，同時坡口銹皮等雜

質(zhì)必須徹底清除干凈；

③夾渣的解決方法：

對于夾渣的解決方法，出選擇合適根焊電流和焊前把坡口清理干凈之外，焊

工要特別注意上下坡位置及時調(diào)整手法，運條的角度要與焊道周向切線成80度左

右夾角，形成上定趨勢，使雜質(zhì)能充分泛到熔地表面。

⑶氣孔的解決方法：

①低氫焊條在使用前一定要在300-350C的溫度下烘干5小時左右，并且在

現(xiàn)場使用時間不超過4小時，若超過4小時應重新進行烘干；

②現(xiàn)場施工中要嚴格注意防風，在風速超過3m/s的情況下就應采用防風棚，

而不應非要等風達到5m/s才用；

③在接頭部位，焊前一定要用砂輪機打磨20-30mm,把接頭部位的氣孔打磨

掉；

④在仰臉位置，蓋面焊電流適當調(diào)小并壓縮電弧，避免焊縫超高；

⑤焊接操作空間盡量大些，以免影響焊工的正常施焊。

1.8.3腐蝕類型及控制

腐蝕使一個自然的正常過程，它往往以多種形式不知不覺地發(fā)生著金屬腐蝕

的簡定義是金屬與其他處的環(huán)境發(fā)生了化學或電化學反應而使金屬受到了硬壞型

侵蝕。

⑴腐蝕類型

①電偶腐蝕②雜散電流腐蝕③細菌腐蝕④其他類型：直接化學腐蝕

干氧化大氣腐蝕

⑵腐蝕控制方法

①涂層

涂層可使外露金屬表面減少到最小，現(xiàn)在可用的管道涂層很多，這些涂層實

際上使管道與土壤絕緣；然而，在管道下溝回填后，管道涂層設有一點漏涂點是

不可能的，想做到無漏涂點，要用檢測器檢測；

②電絕緣

電絕緣可有效地隔絕配管與其他構(gòu)造物的短路，為了便于用電絕緣法實施腐

蝕控制?？衫玫慕^緣設施有法蘭總成，預制絕緣短節(jié)，活接頭獲聯(lián)管結(jié)，電絕

緣件一般安裝在儀表處，干線支管接頭，壓縮機站，雜散電流區(qū)，異種金屬連接

處，過路套管如入戶管線處，使絕緣件的地區(qū)，腐蝕情況將控制在最小程度；

③連接線

通過連接線將輔助構(gòu)筑物外界管線納入同一保護方案中，并防止電解腐蝕發(fā)

生。通過連接線控制雜散電流是一種防腐辦法。由于管線不是獨自存在的，來自它

附近的公用設施，市政管道及鄰近的陰極保護系統(tǒng)的雜散電流，會對管線造成一定

的腐蝕。實際上，及經(jīng)濟有可靠的有效的防腐方法是恰當?shù)赝糠髮觾?yōu)質(zhì)涂料，并

實施陰極保護⑹。

1.8.4輸氣管道水凈化的成因

⑴天然氣水化物的成因

①內(nèi)因

指天然氣中存在相當部分的游離水，這是天然氣形成水化物的決定因素；

②外因

指壓力和溫度，壓力越高，溫度越低，天然氣越容易形成水化物。

⑵輸氣管道水化物堵塞的預防

①減少施工合試壓中遺留水；

②對新投運的管道，應定期加入抑制劑；

③在管道的設計和施工階段應盡量避免過多使用彎管，減少局部摩阻。

⑶輸氣管道水化物處理的措施

①在最短的時間內(nèi)降低相關(guān)的管道運行壓力；

②確定可能形成水化物的地點；

③現(xiàn)場分析；

④加熱；

⑤注醇；

⑥放空。

（4）材料缺陷

包括管材初始缺陷和施工缺陷，導致管道整體強度降低，直接影響管道運行

可靠性，應加強管材的質(zhì)量檢查，提高制造工藝水平，建立嚴格的施工檢測制度。

1.8.5管道失效主要因素

目前，我國管道長度已超過2000km,這些管道穿地區(qū)廣，地形復雜，在運行

中受到腐蝕，其中失效是由以下原因引起的：

⑴第三方破壞，包括人為和自然的破壞，在管道沿線設標志，新管道選線時

應盡量避開自然災害重的地區(qū)；

（2）腐蝕，包括內(nèi)腐蝕、外腐蝕和應力腐蝕，土壤腐蝕性強，陰極保護失效和

絕緣層老化導致外腐蝕，輸送介質(zhì)等造成內(nèi)腐蝕。施工等造成應力腐蝕，因此要

加強陰極保護，確保涂層質(zhì)量，提高清管效果，避免施工產(chǎn)生拉應力；

⑶誤操作：包括設計誤操作和施工誤操作，為減少操作誤差，操作人員應嚴

格按照實際規(guī)范要求進行操作"。

2計算說明部分

2.1氣體物性

2.1.1天然氣組成

天然氣組成見表2-1

表2-1天然氣組成

氣體摩爾摩爾質(zhì)量臨界溫臨界壓力yM%匕

組成成份Mjkg/kmol度2（加）

%（%）

CH40.916.04190.5845.4414.43171.540.90

C聲60.0330.070305.4348.160.99.1621.44

C3H80.02544.10369.8341.941.1029.2451.05

CM0.02558.12425.1637.471.45310.620.94

C5%0.01472.15469.6633.251.016.5750.47

0.00144.01304.2272.880.0440.3040.07

co2

N?0.00528.01126.2733.490.140.630.17

2.1.2物性計算

混合氣體的密度p。：

(2-1)

/=!

根據(jù)公式（2T）計算結(jié)果

M=14.44+0.9+1.1+1.45+1.01+0.04+0.14

=19.08kg/kmol

T“=S科（2-2）

f=l

根據(jù)公式（2-2）計算結(jié)果

G這Mi

>=i

=171.52+9.16+9.25+10.63+6.58+0.30+0.03

=208.07k

黑=一64.93°C

產(chǎn)”=，匕（2-3）

/=1

根據(jù)公式（2-3）計算結(jié)果

k和島

i=l

=40.90+1.44+1.05+0.94+0.47+0.07+0.17

=45.04atm

52

Ppc=45.63X10N/m

2「P2

Pni=-2+二一（2-4）

PJ3°p+P.

Lqz」

根據(jù)公式（2-4）計算結(jié)果

；=1

22.52

4.0+=3.31MPa

34.0+2.5

T,=—T(2-5)

PrT

1pc

根據(jù)公式(2-5)計算結(jié)果

二=雙生“43

208.07

P0

(2-6)

P；“

根據(jù)公式(2-6)計算結(jié)果

P331

P-PJ—=0.73

Prp4.56

M

p----------(2-7)

22.414

根據(jù)公式(2-7)計算結(jié)果

M

P-=0.851kgIm'

22.414

相對密度A：

△二”(2-8)

M?

根據(jù)公式(2-8)

M19.08

=0.659

22.41428.96

天然氣壓縮系數(shù)Z：

Z=l-0.4273尸(2-9)

根據(jù)公式(2-9)計算結(jié)果

Z=1-0.4273Ppi.二儂

=1-0.4273X0.73X1.47—

=0.924

天然氣的動力粘度〃：

//=5.lxl0-6[l+p(l.l-0.25p)][0.037+1.43(1-0.104xl.43)]x1+^^

(2-10)

根據(jù)公式(2-10)計算結(jié)果

//=5.IxlO^fl+/?(1.1-0.25/?)][0.037+1.43(1-0.104xl.43)]x1+―%—

3。億i)

=5.1x10飛[1+0.778(1.1-0.25x0.778)][0.037+1.43(1-0.104x1.43)]

,0.732

X1H----------------

30(1.43-1)

=11.56x10-6用而

2.2水力計算

平均溫度25℃PmM=5.0MPaPmin=4.0MPa

(1)預取管內(nèi)徑d=385mm

雷諾數(shù)：

R,=^^=1.5349(2-11)

Tnd/ndju

根據(jù)公式(2-11)計算結(jié)果

—竺心.53國

701/Jdju

=15340.6°3X19=3.92x106

''0.385x11.65X10-6

式中：。一氣體流量，m7s,0=6x108=19m3/s；

d一管內(nèi)徑，m；

△一氣體的相對密度，無量綱;

2

p“一空氣密度，工程標準狀態(tài)下，/??=1.205kg/m;

4一天然氣的動力粘度，N-s/m2o

臨界雷諾數(shù):

59.7

(2-12)

R"8/7

根據(jù)公式(2-12)計算結(jié)果

59.7

R

59.7

=0.75x1O-6

’2xoo5xi(r3y7

、0.385,

(2-13)

根據(jù)公式(2-13)計算結(jié)果

=-------------云=2.63x10-6

/2x0.05x10-3]

、0.385—)

其中Ke—管內(nèi)壁當量粗糙度，mm,我國通常取0.05mm；

4-水力摩阻系數(shù)，無量綱。

因為&,>R,2所以氣體流態(tài)在阻力平方區(qū)；

采用蘇聯(lián)近年使用的公式

/2K、。2

A=0.067158/?；'+—「(2-14)

根據(jù)公式(2-14)計算結(jié)果

/2K

A=0.067158/?；1+—

,、,、/1582x0.05x10*02

0.067---------+-------------

(3.92x1060.385)

=0.0132

0.5

=1051x(2-15)

AZATL

根據(jù)公式（2-15）計算結(jié)果

一（廳-廳

<7v=1051x

(52-2.52)X38.55

=1051x

0