城市天然氣管道壁厚選擇的設(shè)計方法
【專利摘要】城市天然氣管道壁厚選擇的設(shè)計方法。應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】：用于城鎮(zhèn)燃氣埋地輸送管道設(shè)計。也可作為其他埋地管道設(shè)計參考。主要解決的問題：解決目前在城市燃氣鋼制輸氣管道設(shè)計上尚未形成完整的設(shè)計理論和計算校核體系問題。過去常采用壁厚強度計算值再加負偏差值加腐蝕裕量預(yù)留的方式確定鋼管壁厚，理論依據(jù)不足，未考慮地層承載力和鋼管強度、剛度校核。解決該問題技術(shù)方案要點：本人結(jié)合材料、地層、結(jié)構(gòu)力學(xué)對城鎮(zhèn)埋地燃氣管道設(shè)計進行了系統(tǒng)論證，較完整地提出城市敷設(shè)燃氣輸氣管道具體的設(shè)計理論、方法和步驟，并提出具體的計算校核體系模型。主要用途：為城鎮(zhèn)燃氣輸送管道設(shè)計提供理論及方法支持。該方法使用符合科學(xué)發(fā)展，節(jié)能降耗、節(jié)約資源的要求，效益潛力大前景廣闊。
【專利說明】城市天然氣管道壁厚選擇的設(shè)計方法
1、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]該發(fā)明屬于城鎮(zhèn)燃氣輸氣管道設(shè)計理論創(chuàng)新，可用于城鎮(zhèn)地上或地下不同壓力燃氣管道設(shè)計的技術(shù)支持。也可作為其他埋地管道的設(shè)計參考。
[0002]本人在參照GB/T50028《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》及GB/T50251《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》的約束條件及其他相關(guān)資料，結(jié)合材料、結(jié)構(gòu)力學(xué)、地層應(yīng)力學(xué)對城鎮(zhèn)埋地敷設(shè)燃氣管道的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了系統(tǒng)的論證，提出了具體的設(shè)計理論、方法和步驟，首次為安全、經(jīng)濟的進行城鎮(zhèn)輸氣管道的結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了具體的理論模型。
2、【背景技術(shù)】
[0003]隨著城鎮(zhèn)管道燃氣建設(shè)的迅速發(fā)展，怎樣建立埋地輸氣燃氣管道設(shè)計模型，如何構(gòu)建城鎮(zhèn)燃氣管道設(shè)計理論支撐，成為燃氣管道設(shè)計的迫切需求。
[0004]本人參照GB/T50028《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》及GB/T50251《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》的約束條件及其他相關(guān)資料，結(jié)合材料、結(jié)構(gòu)力學(xué)、地層應(yīng)力學(xué)系統(tǒng)論證了敷設(shè)燃氣管道而進行的結(jié)構(gòu)設(shè)計、步驟和方法。首次為安全、經(jīng)濟的進行輸氣管道的結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了具體的理論模型。
[0005]該論文( 發(fā)表于《煤氣與熱力》30卷2期，2010)，題目為城市天然氣管道壁厚的選擇。論文2012年被中國土木工程學(xué)會燃氣分會2010-2011度優(yōu)秀論文三等獎。
3、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鋼管設(shè)計壁厚強度校核論證
[0007]3.1鋼管設(shè)計壁厚
[0008]根據(jù)50028-2006《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》對壓力不大于1.6MPa的室外鋼質(zhì)燃氣管道直管段計算壁厚按式(I)計算確定。[1]
cPD ,
[0009]S =--廠式⑴

s(pF
[0010]δ-鋼管計算壁厚(mm)
[0011]p_ 設(shè)計壓力(MPa)
[0012]D-鋼管外徑(mm)
[0013]σ s-鋼材屈服極限(MPa)
[0014]爐-焊縫系數(shù)1.0
[0015]F-強度設(shè)計系數(shù)0.3 (市區(qū)取四類地區(qū))
[0016]3.2鋼管內(nèi)力作用下的強度校核
[0017]50028-2006《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》第6.4.章明確，下列計算或要求應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準GB50251-2003《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》的相應(yīng)規(guī)定:
[0018]1、受約束的埋地直管段軸向應(yīng)力計算和軸向應(yīng)力與環(huán)向應(yīng)力組合的當(dāng)量應(yīng)力校核；[0019]2、受內(nèi)力和溫差共同作用下彎頭的組合應(yīng)力計算；
[0020]3、管道附件與沒有軸向約束的直管段連接時的熱漲強度校核；
[0021]4、彎頭和彎管的管壁厚度計算；
[0022]5、燃氣管道徑向穩(wěn)定校核。
[0023]以下對規(guī)定中的主要約束條件進行校核:
[0024]3.2.1直管段軸向應(yīng)力與環(huán)向應(yīng)力組合的當(dāng)量應(yīng)力校核[2]
[0025]ο 1 = μ σ n+E a (t「t2) 式(2)
[0026](管道的軸向應(yīng)力計算結(jié)果正值為拉應(yīng)力，負值為壓應(yīng)力)
【權(quán)利要求】
1.觀點一:“鋼管壁厚”計算是燃氣管道設(shè)計強度校核的一個方面，同時還應(yīng)進行外力作用下動載、靜載的綜合校核。見“說明書”。
2.觀點二:燃氣管道設(shè)計還應(yīng)進行剛度校核，計算城鎮(zhèn)道路車載荷及施工碾壓條件下管道撓度的影響。見“說明書”。
3.觀點三:穩(wěn)定性計算是“鋼管壁厚”取值的重要參數(shù)，其中動載、靜載作用力應(yīng)結(jié)合城市路況結(jié)構(gòu)綜合分析，重視地層密實度、地層應(yīng)力對管道強度的影響。見“說明書”。
4.觀點四:燃氣“鋼管壁厚”腐蝕主要是外腐蝕的影響，關(guān)注點在管道外壁的防腐保護。
5.觀點五:在確定設(shè)計壁厚時，應(yīng)明確負偏差的取值范圍、對壁厚的小數(shù)值圓整為整數(shù)并符合穩(wěn)定性計算的要求。
【文檔編號】F16L9/02GK103968158SQ201310039212
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月1日
【發(fā)明者】韓正 申請人:韓正