城镇超高压天然气管线工程设计中几个重点问题的研究

　　1引言

　　北京市引进陕甘宁天然气市内工程中公路一环Dn700天然气管线的设计压力已达2．5MPa。超高压燃气管道设计(>1．6MPa)，不同于一般的高压燃气管道设计。《城镇燃气设计规范》规定，敷设设计压力大于1．6MPa的燃气管道时，其设计应按现行的《输气管道工程设计规范》执行。而《输气管道工程设计规范》以油、气田至目的地的长输管线为主要对象，其中涉及到的厂站也以油、气田厂、站建设为主，不适用于城镇燃气输配系统中的管线和厂、站建设。那么在城镇敷设超高压燃气管道时，其设计应如何执行《城镇燃气设计规范》及《输气管道工程设计规范》并将它们有机地结合起来就成为一个现实问题。随着国内天然气事业的发展，城镇天然气输配系统的设计规模也越来越大，为了保证项目的经济性和可实施性，势必要提高输配系统的设计压力。目前，北京市由我院设计并已经敷设的超高压天然气管线已接近200Km，还有几十公里的超高压管线正在敷设之中。下面结合我院所做的公路一环Dn700天然气管线工程的设计和实施情况，就城镇超高压天然气管线工程设计中的几个重点问题进行研究和总结，以利于更进一步提高工程的设计质量。

　　2工程概况

　　北京市引进陕甘宁天然气市内工程是陕甘宁盆地天然气外输工程中规模最大的下游工程，也是当前国内规模最大的城市天然气输配工程。工程主要内容包括一座城市门站、三座储配站、五座调压站、200多公里输配干线、一套输配调度自动化系统及生产配套设施等。该工程在1991年至1994年中完成了项目的预可行性研究和可行性研究，1994年开始十个子项目的初步设计，1995年开始各子项目的施工图设计。为筹措资金北京市政府在1993年将本项目列为“北京环境改善项目”中的一个子项目而申请亚洲开发银行贷款，并于1994年初通过亚洲开发银行的审查。

　　高压管线工程(第三子项)是陕甘宁天然气进京工程下游工程中的主体工程之一。超高压天然气管线基本沿公路一环敷设，长45Km，管径Dn700，设计压力2．5MPa。工程沿线穿越铁路5处，地铁l处，现状及规划立交11处，河流15处，穿石山坡一处。工程总投资(含部分1．OMPa管线及配套工程)64069万元人民币(其中美元124．96万美元)，其中工程费21821万元人民币。

　　3问题研究

　　(1)　设计规范的选用及设计原则

　　公路一环天然气管线工程设计压力为2．5MPa，已超出《城镇燃气设计规范》中高压A级管道1．6MPa输送压力范围。依照《城镇燃气设计规范》规定，应采用现行《输气管道工程设计规范》。《输气管道工程设计规范》以控制管道自身的安全性为原则，与《城镇燃气设计规范》的安全性原则不完全一致。但两本设计规范的条文说明都指出，长期的实践经验及燃气管道漏气引起的爆炸和中毒事故的统计资料表明，燃气事故的发生在一定范围内并不与燃气管道与建筑物的距离有必然联系。加大管道与建筑的距离并不能完全避免事故的发生，相反会增加设计时管位选择的困难或使工程费用增加。因此，《城镇燃气设计规范》中所规定的地下燃气管道与建、构筑物之间的水平净距是考虑了施工和检修间距并适当考虑燃气输送压力的影响，规范的修编也倾向于减弱考虑燃气输送压力的影响。

　　《输气管道工程设计规范》是以为城市输送燃气的长输干线为主要对象。该规范以提高管道自身的强度安全作为输气管道的设计原则，参照美国国家标准ANSIB31．8，采用地区等级划分确定强度设计系数，再进行管道强度计算，管道与建、构筑物之间的水平净距在规范中并没有具体规定。设计中具体体现在以不同地区等级，采用不同的强度设计系数，进行管道强度计，来保证管道周围建构筑物的安全。地区等级是以沿管道中心线两侧各200米范围内，任意划分成长度为2km的若干地段，按划定地段内的户数确定的。

　　一级地区：户数在15户或以下的区段；

　　二级地区：户数在15户以上、100户以下的区段：

　　三级地区：户数在100户或以上的区段，包括市郊居住区、商业区、工业区、发展区以及不够四级地区条件的人口稠密区；

　　四级地区：系指四层及四层以上楼房(不计地下室层数)普遍集中、交通频繁、地下设施多的地段。城镇供气区一般应为四级地区。

　　各级地区强度设计系数见下表。地区等级强度设计系数(F)　一级地区0．72二级地区0．6三级地区0．5四级地区0．4

　　城镇燃气输配系统既要保证系统的整体合理性，还应满足相应设计规范的要求。《输气管道工程设计规范》中虽然未确定管道与建、构筑物之间的水平净距，但并不等于不需要净距，最起码应考虑施工和检修间距。同时，高一级压力的管道总不应比低一级压力的管道距建、构筑物更近，应考虑燃气输送压力的影响。因此，在与规划、消防及上级主管部门充分酝酿、讨论的基础上，我院决定采用《输气管道工程设计规范》“以控制管道自身的安全性为原则”的原则进行管道强度计算，为保证规范执行的连续性，线路选择则按照《城镇燃气设计规范》5．3．2条高压A级管道与建、构筑物之间6米的水平净距的规定进行。这样，两本规范并用，不仅为在城区选择超高压天然气管线路由提供了可行性，而且，采用“以控制管道自身的安全性为原则”的原则，从设计上也保证了在城区敷设超高压管线的安全可靠性。同时，开创了在城区敷设超高压天然气管线的先例，为今后同类型的工程设计树立了典范。

　　(2)管材的选取

　　①管道强度计算

　　在进行超高压燃气管道设计时，因管线与其它建、构筑物水平净距的确定始终是以强调管道自身的安全性为前提的，因此在进行压力大于1．6MPA的燃气管道设计时，必须对管道、弯头、弯管的壁厚进行计算。