油气管道的弹性敷设设计-天然气工业.pdf

天 然 气 工 业 1997 年 9 月 油气管道的弹性敷设设计 * 邓道明 袁宗明 ( 西南石油学院油建工程系) . 油气管道的弹性敷设设计. 天然气工业, 1997; 17(5) : 58~ 63 弹性敷设的管道应满足强度和变形条件, 而对上 弹性弯曲的受热管道还要满足纵向稳定性条件。 弹性敷设管沟标高计算的依据是管道的弹性挠曲线, 我国设计单位普遍采用圆弧曲线来近似之, 而前苏联采用精 确的四次挠曲线。系统地介绍了这两种方法的一系列实用设计公式; 其中据强度条件确定最小弹性弯曲半径的 公式与我国油气管道结构设计规范推荐的不 一样, 管沟标高计算公式与现有文献介绍的也有不同之处。同时, 还 对有关公式作了评述。合理使用这些公式, 既能保证管道的安全, 又可获得较好的经济效益。 油气集输 管道 弹性 管线设计 计算方法 油气输送管道在平面走向改变处和竖面坡度、 坡向改变处都会出现大量的转角点。管线的转弯可 利用工厂预制的冲压弯头或热弯弯头、现场弯管机 最小弯曲半径根据管道的强度和变形条件确 冷弯的冷弯弯头和弹性弯曲的管道来实现; 冲压和 定, 对上凸弹性弯曲管道 , 还要考虑纵向稳定性条 热弯弯头的弯曲半径范围分别为( 1. 5~ 4) D 和( 3 件。本文不讨论弹性弯曲管道的纵向稳定性问题, ~ 16) D 。由于弯头的转弯半径小, 在较高温差、压 其验算方法参见有关文献或规范。若弯曲半径不满 力作用下, 弯头处会产生较大的应力; 若埋深不够, 足稳定性条件, 还可通过调整管道埋深、加压重物等 弯头处管段的纵向稳定性还不易保证, 因此在地下 方法来达到稳定性要求。 受热管线的弯头两侧一定位置处常需设置固定墩。 1. 1, 2 冷弯弯管的弯曲半径为( 18~ 80) D , 美欧常利用冷 我国油气管道设计规范 以及 ANSI B31. 4 和 弯弯管来实现长输管线在一般地段的转弯。我国虽 B31. 8 都是按第三强度理论进行强度设计的。据第 从国外引进了现场弯管机, 但有此设备的施工单位 三强度理论, 若认为弹性弯曲管道完全被土壤嵌固, 那么, 当( ) 0 时( 如天然气管道处于最 不多。弹性敷设管道的弯曲半径一般在1 000 D 以 h 上。管道弹性敷设具有许多优点: 管道的应力分布 低操作温度) 均匀, 不存在过高的峰值应力; 管道基本上处于嵌固 = max( 1, 2) ( 1) 状态, 不需设置固定墩; 管线由直管道组焊取代弯头 = ED ( 2) 1 2( 0. 9- E T ) 组焊, 施工方便。但弹性敷设段管沟的形状或标高 s h ED = ( 3) 要严加控制, 才能保证管线紧贴沟底。在河流穿越 2 2( 0. 9- 0. 7- E T )