压缩天然气工程管道壁厚计算探讨-.pdf

O I L A N D G A S T R A N S P O R T A T I O N A N D S T OR A G E } 油号储运 l I 3 2 2 第 卷 第 期 l ． 压缩天然气工程管道壁厚计算探讨 李金成 河北渤海工程设计有限公司 ，河北 石家庄0 5 0 0 2 1 摘 要为 了保证压缩天然气供应站、C N G加气站高压天然气管道系统本质安全可靠，保障 企业生产及站外周边生产、生活人员和设施安全，结合我国国内现行标准对高压 1 6 ～ 3 2 MP a 管 道系统的相关设计要求，从石油天然气行业 自身特点、国内标准配套情况及压缩天然气供应站、 C N G加气站的外部环境等方面，系统分析 了高压压缩天然气管道壁厚计算的影响因素，建议采用 第三强度理论计算压缩天然气供应站、C N G加气站高压管道壁厚。 关键词 加气站；压缩天然气；壁厚计算 D OI l 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 6 5 5 3 9 ． 2 0 1 4 ． 0 2 ． 0 0 1 0前言 压缩天然气供应站、C N G加气站 同属石油天然气 行业终端 ，对于此类站场虽然 国家都有相关的标准规 范但都缺乏对工艺管道壁厚计算公式选取的具体要求。 因此在行业 内一直存在两种不同的观点一种是按石 油天然气行业及城镇燃气强度计算公式计算 ；另一种 是按工业管道强度计算公式计算。其实，上述两种计 算公式本质都一样 ，不论是石油天然气行业还是工业 管道的强度计算公式都 同属于第三强度理论 ，只在表 达上有所区别。石油天然气行业采用钢管最低屈服强 度为设计参数 ，引入设计系数进行计算 ，由最低屈服 强度和设计系数的乘积得出设计温度下的许用应力⋯ 。 而工业金属管道的壁厚计算参数则直接引用设计温度 下的许用应力 。 笔者认为，两个公式无本质差别 ，只是安全系数选 取不同而已，而对于压缩天然气供应站来说，其本身就 属于石油天然气行业，所以对于此类站场管道壁厚计算 按石油天然气行业的计算公式采用钢管最低屈服强度为 设计参数，并结合设计系数进行计算更为安全。 1行业特性 石油天然气行业从油气田的开采到加工处理 、管道 输送至长输站场再到其下游门站、加气站都有 自身的行 业特性。G B 5 0 3 5 0 2 0 0 5 油气集输设计规范适用于 油 田、气田集输工程设计，涉及气田采出气的加压，气 田内管道压力高达 3 0 MP a 甚至更高，该规范中油气集 输管道壁厚用公式 P D／ 2 o r F6t C计算 ， 式中采用钢管最低屈服强度 o r 和设计系数 F为计算参 数 ，应用了第三强度理论。 油气 田净化加压处理后的天然气经管道输送至各站 场 ，在这些输气管道及站场 包括天然气加压站 设计 中采用 G B 5 0 2 5 1 2 0 0 3 输气管道工程设计规范管道 壁厚公式 艿 P D ／ 2 o r F 咖t 计算，式中采用钢管 最低屈服强度 or 和设计系数F为参数计算钢管壁厚【 3 ] ， 同样应用了第三强度理论。 G B 5 0 0 2 8 2 0 0 6 城镇燃气设计规范 也提到压力 大于 1 ． 6 MP a 小于 4 MP a 的钢管采用第三强度理论 6 P D ／ 2 or F 6t 公式计算管道壁厚 。 可见在整个石油天然气行业产业链从始至终都是使 收稿 日期2 0 1 3 1 2 0 4 基金项目中国石油昆仑燃气与保定 中 茂合作项 目 G 1 2 4 8 作者简介李金成 1 9 8 0 一，男 ，河北唐山人，工程师 ，学士 ，从事石油天然气设计工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4年 4月 位置适当加大安全设计系数， 对于在城市建成区内建设 该类项目管道壁厚计算选用公式 P D ／ 2 0 “ iv 4 , t 更为合适。另外 ，从管道选材、管件选取也更能和我国 国内相关标准配套使用。 参考文献 [ 1]沙晓东，陈晓辉，黄坤，等 ． 输气管道应力影响因素分 析 [ J ]． 天然气与石油，2 0 1 3 ， 3 1 1 1 - 4 ． S h a Xi a o d o n g， Ch e n Xi a o h u i ， Hu a n g Ku n ，e t a1． An a l y s i s o n F a c t o r s A ff e c t i n g S t r e s s i n G a s P i p e l i n e[ J ]． Na t u r a l G as a n d Oil ， 2 0 1 3 ， 3 1 1 1 4 ． [ 2 ]G B5 0 3 5 0 - 2 0 0 5 ，油气集输设计规范 [ S ]． GB 5 0 3 5 0 2 0 0 5 ， Co d e f o r De s i g n o f Oi l Ga s Ga t h e r i n g a n d Tr a n s p o r t a t i o n S y s t e ms l S J． [ 3]G B5 0 2 5 1 - 2 0 0 3 ，输气管道工程设计规范 [ S ]． GB 50 25 120 03，Code f or De s i g n of Ga s Tr a ns mi s s i on P i p e li n e E n g i n e e r i n g l S J [ 4 ]G B 5 0 0 2 8 - 2 0 0 6 ，城镇燃气设计规范 [ S ]． G B5 0 0 2 8 2 0 0 6 ， Co d e for De s i gn o f c G as E n gi n e e r i n g l S 』 [ 5 ]秦光 ． 人 口稠密地区的输气管道设计 [ J ]． 天然气与石 油，2 0 1 0 ， 2 8 6 1 - 3 ． Qi n Gu a n g ． De s i g n o f Ga s P i p e l i n e s i n De n s e l y P o p u l a t e d A r e a s[ J ]． Na t u r a l Ga s a n d Oi l ， 2 0 1 0 ， 2 8 6 1 3 ． 『 6]G B／ T 2 0 8 0 1 ． 3 2 0 0 6 ，压力管道规范 工业管道 第 3 部分 设计和计算 [ s ]． GB／ T 208 01． 3-20 06， Pr e s s ur e Pi pi ng Code -- I nduv r i a l P i p i n P a r t 3 De s i gn a n d C a l c u l a t i o n l s J． [ 7]J B ／ T2 7 6 8 2 0 1 0 ，阀门零部件 高压管子、管件和阀门端 部尺寸 [ s]． J B ／ T 2 7 6 8 2 0 1 0 ，Co mp o n e n t s o f V a l v e s Hi g h P r e s ,mr e P i p e s ， F i t t i n g s a n d E n d t O E n d D i me n s i o n s o f Va l v e s [ s ]． 『 8 ]HG／ T2 0 5 9 2 2 0 6 3 5 2 0 0 9 ， 钢制管法兰、 垫片、 紧固件 [ s ] ． HG／ T 2 05 9 2 ～2 06 3 52 00 9，St ee l Pi pe F l a ng e s ，Ga s k e t s a nd B o l t i n g l s J． 『 9]H1 3 卜 6 7高压管、管件及紧固件通用设计 [ s]． H 1 ～31 67，De s i g n of Hi g h Pr e s s ur e Pi pe s ，Fi t t i ngs a nd B o l t i n g【 s J． 大型天然气液化工艺技术及装备实现国产化 天然气作为一种优质、高效、清洁的能源，在能源构成中所 占的比例 日益提 高，成为各国能源发展的首选， 而全球天然气资源地域和能源消费区域的不均衡，推动 了天然气液化业务的快速发展。天然气液化技术以其压缩 比高和储存成本低等 巨大优势，成为实现天然气远洋运输的唯一选择。中国石油通过重大科技专项攻关，实现 了 大型天然气液化工艺及装备的国产化，建成了国内最大的天然气液化工程。 主要技术创新， 一是自主开发了双循环混合制冷和多级单组分制冷天然气液化工艺技术， 液化比功耗达到国际先 进水平， 形成了单线液化能力 5 0 X 1 0 4 3 5 0 x1 0 t ／ a系列液化_ T - 艺包；二是实现了适用于单列年产5 0 1 0 4 ～ 3 5 O 1 0 t 天 然气液化装置的大型制冷压缩机、 低温阀门、 冷箱等重大设备国产化， 研制成功国内最大的丙烯、 乙烯和甲烷制冷压缩机， 最大的国产电机及 变频器，最大液化天然气装 车系统 ， 并 实现 了工业应用。 国产化的天然气液化工艺及装备功耗低、工期短、投资省，已经成功应用于山东泰安、湖北黄冈天然气液化 工程建设中，节省工程投资 2 0 ％，建成 了目前国内最大的天然气液化工厂，实现了我国天然气液化生产工艺和装 备国产化的重大突破，对推动我国天然气业务的快速发展、促进 国内装备制造业升级具有重要意义。 蓝天摘 自中国石油新闻中心网 油 天 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m