[發明專利]城市天然氣管道壁厚選擇的設計方法

在審

• 申請號: 201310039212.6
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103968158A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 韓正
• 申請（專利權）人: 韓正
• 主分類號: F16L9/02
• 分類號: F16L9/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1、技術領域

該發明屬于城鎮燃氣輸氣管道設計理論創新，可用于城鎮地上或地下不同壓力燃氣管道設計的技術支持。也可作為其他埋地管道的設計參考。

本人在參照GB/T50028《城鎮燃氣設計規范》及GB/T50251《輸氣管道工程設計規范》的約束條件及其他相關資料，結合材料、結構力學、地層應力學對城鎮埋地敷設燃氣管道的結構設計進行了系統的論證，提出了具體的設計理論、方法和步驟，首次為安全、經濟的進行城鎮輸氣管道的結構設計提出了具體的理論模型。

2、背景技術

隨著城鎮管道燃氣建設的迅速發展，怎樣建立埋地輸氣燃氣管道設計模型，如何構建城鎮燃氣管道設計理論支撐，成為燃氣管道設計的迫切需求。

本人參照GB/T50028《城鎮燃氣設計規范》及GB/T50251《輸氣管道工程設計規范》的約束條件及其他相關資料，結合材料、結構力學、地層應力學系統論證了敷設燃氣管道而進行的結構設計、步驟和方法。首次為安全、經濟的進行輸氣管道的結構設計提出了具體的理論模型。

該論文(發表于《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會燃氣分會2010-2011度優秀論文三等獎。

3、發明內容

鋼管設計壁厚強度校核論證

3.1鋼管設計壁厚

根據50028-2006《城鎮燃氣設計規范》對壓力不大于1.6MPa的室外鋼質燃氣管道直管段計算壁厚 按式(1)計算確定。^[1]

式(1)

δ-鋼管計算壁厚(mm)

p-設計壓力(MPa)

D-鋼管外徑(mm)

σ_S-鋼材屈服極限(MPa)

-焊縫系數1.0

F-強度設計系數0.3(市區取四類地區)

3.2鋼管內力作用下的強度校核

50028-2006《城鎮燃氣設計規范》第6.4.章明確，下列計算或要求應符合現行國家標準GB50251-2003《輸氣管道工程設計規范》的相應規定：

1、受約束的埋地直管段軸向應力計算和軸向應力與環向應力組合的當量應力校核；

2、受內力和溫差共同作用下彎頭的組合應力計算；

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；

4、彎頭和彎管的管壁厚度計算；

5、燃氣管道徑向穩定校核。

以下對規定中的主要約束條件進行校核：

3.2.1直管段軸向應力與環向應力組合的當量應力校核^[2]

σ_l＝μσ_n+Eα(t₁-t₂)式(2)

(管道的軸向應力計算結果正值為拉應力，負值為壓應力)

σn=pd2δn]]>式(3)

σ_l-管道的軸向應力(MPa)

μ-泊松比，取0.3

σ_n-由內壓產生的管道環向應力(MPa)

E-鋼材的彈性模量(MPa)

α-鋼材的線膨脹系數(℃^-1)

t₁-管道回填時的環境溫度(℃)

t₂-管道實際運行溫度(℃)

d-鋼管內徑(mm)

δ_n-管子的公稱壁厚(mm)

當量應力按最大剪應力理論校核，應滿足式(4)要求。

σ_e＝σ_n-σ_l＜0.9σ_s式(4)

σ_e-當量應力

3.2.2受內力和溫差共同作用下彎頭的組合應力計算^[2]