區(qū)域等級(jí)劃分

1、42地區(qū)等級(jí)劃分421、422我國(guó)大型輸氣管道工程建設(shè)始于20世紀(jì)50年代。管道的安全保證基本上是沿用前蘇聯(lián)大型管線設(shè)計(jì)模式，埋地管道與居民點(diǎn)、工礦企業(yè)和獨(dú)立建構(gòu)筑物之間保持一定的安全距離。后來(lái)，根據(jù)我國(guó)情況制定了《埋地輸氣干線至各類建構(gòu)筑物最小安全距離、防火距離》，但在執(zhí)行過程中，遇到很多矛盾，有些問題，難以解決。20世紀(jì)70年代中期參照美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ASMEB318，按不同的地區(qū)等級(jí)采用不同的設(shè)計(jì)系數(shù)，做出相應(yīng)的管道設(shè)計(jì)。當(dāng)時(shí)，地區(qū)等

2、級(jí)不是按居民密度指數(shù)來(lái)劃分，而是以建構(gòu)筑物的安全防火類別為基礎(chǔ)，相應(yīng)地劃分出四類地區(qū)等級(jí)，設(shè)計(jì)系數(shù)與美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ASMEB318的規(guī)定一致，經(jīng)實(shí)踐，尚屬可行。本標(biāo)準(zhǔn)在分析國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)和總結(jié)國(guó)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，規(guī)定采用控制管道自身的安全性作為輸氣管道的設(shè)計(jì)原則?，F(xiàn)分述如下：第一，管道安全保證的兩種指導(dǎo)思想。在輸氣管道建設(shè)中的安全保證有兩種指導(dǎo)思想：一是控制管道自身的安全性，如美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ASMEB318。它的原則是嚴(yán)格控制管道及其構(gòu)件的強(qiáng)度和嚴(yán)

3、密性，并貫穿到從管道設(shè)計(jì)、設(shè)備材料選用、施工、生產(chǎn)、維護(hù)到更新改造的全過程。用控制管道的強(qiáng)度來(lái)確保管線系統(tǒng)的安全，從而對(duì)周圍建構(gòu)筑物提供安全保證。目前歐美各國(guó)多采用這種設(shè)防原則。二是控制安全距離，如前蘇聯(lián)“大型管線”設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。它雖對(duì)管道系統(tǒng)強(qiáng)度有一定的要求，但主要是控制管道與周圍建構(gòu)筑物的距離，以此對(duì)周圍建構(gòu)筑物提供安全保證。四川地區(qū)30多年來(lái)輸氣管道設(shè)計(jì)、建設(shè)的實(shí)踐表明，由于我國(guó)人口眾多，地面建筑物稠密，按安全距離進(jìn)行管道設(shè)計(jì)建設(shè)，不

4、僅選線難度大，而且即使保證了安全距離未必就能保證周圍建構(gòu)筑物和居民的安全。例如，四川付納輸氣管線(φ7208)于1979年11月25日發(fā)生爆破，爆破時(shí)管道壓力為2MPa，距管道150―200m遠(yuǎn)的農(nóng)舍因室內(nèi)余火未盡，引爆著火，燒毀民房8間，燒死牛1只、豬5頭。1980年付納線整改后，重新試壓至5MPa時(shí)，管子爆破，管溝中400mm400mml000mm條石飛出100余米。又如，1965年4月美國(guó)路易斯安納州發(fā)生一起美國(guó)有史以來(lái)最嚴(yán)重的輸

5、氣管道爆破事故，當(dāng)場(chǎng)炸死17人，鋼管爆裂8m，炸出一條長(zhǎng)8m、寬6m、深3m的大坑，把半噸多重的5塊鋼板炸到100余米遠(yuǎn)的地方。第二，加強(qiáng)管道自身安全是對(duì)管道周圍建筑物安全的重要保證。對(duì)于任何地區(qū)的管道僅就承受內(nèi)壓而言，應(yīng)是安全可靠的。如果存在有可能造成管道損傷的不安全因素，就需采取一定的措施以保證管道的安全。歐美國(guó)家輸氣管道設(shè)計(jì)采取的主要的安全措施，是隨著公共活動(dòng)的增加而降低管道應(yīng)力水平，即增加管道壁厚，以強(qiáng)度確保管道自身的安全，從而

6、對(duì)管道周圍建筑物提供安全保證。這種“公共活動(dòng)”的定量方法就是確定地區(qū)等級(jí)，并使管道設(shè)計(jì)與相應(yīng)的設(shè)計(jì)系數(shù)相結(jié)合。美國(guó)OPSR統(tǒng)計(jì)資料表明，處在三、四級(jí)地區(qū)的商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)、住宅區(qū)的管道外力事故是很低的。在這些地區(qū)主要采取降低管道應(yīng)力的方法增加安全度。按不同的地區(qū)等級(jí)，采用不同的設(shè)計(jì)系數(shù)(F)來(lái)保證管道周圍建構(gòu)筑物的安全。顯然這種做法比采取安全距離適應(yīng)性強(qiáng)，線路選擇比較靈活，也較經(jīng)濟(jì)合理。第三，強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)(F)。管道安全性的判斷是許用應(yīng)力

7、值，使用條件不同其值亦異。即使在同樣條件下，根據(jù)各國(guó)國(guó)情，其值亦有所不同。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ASMEB318按管道使用條件對(duì)許用應(yīng)力值有詳細(xì)的規(guī)定，該標(biāo)準(zhǔn)1992年以前08，同時(shí)規(guī)定，按照加拿大國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《管線鋼管》CANCSA―Z2451和美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《管線鋼管》APl5L之外的標(biāo)準(zhǔn)制造的鋼管，其設(shè)計(jì)壓力產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力不得大于72％最小屈服應(yīng)力。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《石油天然氣工業(yè)管道輸送系統(tǒng)》ISO13623：2000(E)規(guī)定：在不常有人類活動(dòng)和永久

8、性住宅地區(qū)(如沙漠、凍土地區(qū))，天然氣輸送管道的環(huán)向應(yīng)力系數(shù)可提高到083，但該標(biāo)準(zhǔn)壁厚計(jì)算公式略有不同。英國(guó)及歐洲標(biāo)準(zhǔn)《天然氣供氣系統(tǒng)――最大操作壓力超過16bar的管線的基本要求》SBENll594―2000中規(guī)定最大設(shè)計(jì)系數(shù)≤O.72。從1992年起，美國(guó)《輸氣和配氣管道系統(tǒng)》ASMEB318將一級(jí)地區(qū)分為一級(jí)一類和一級(jí)二類，一級(jí)一類地區(qū)設(shè)計(jì)系數(shù)大于o，72、等于或小于o8，并說明該設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是在實(shí)際操作應(yīng)力水平高于B318以前推薦

9、使用的應(yīng)力水平的輸氣管道運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上制定的，規(guī)定當(dāng)設(shè)計(jì)系數(shù)為o8時(shí)，強(qiáng)度試驗(yàn)壓力應(yīng)達(dá)到125倍設(shè)計(jì)壓力，試驗(yàn)介質(zhì)為水。美國(guó)聯(lián)邦強(qiáng)制性法規(guī)《聯(lián)邦管道安全法》49CFR192天然氣部分(1999年版)對(duì)一級(jí)地區(qū)的設(shè)計(jì)系數(shù)并未提高，仍然為072?！堵?lián)邦管道安全法》49CFRl92是美國(guó)聯(lián)邦法規(guī)，《輸氣和配氣管道系統(tǒng)))ASMEB318是美國(guó)國(guó)家工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在美國(guó)國(guó)內(nèi)，當(dāng)二者有沖突時(shí)，以《聯(lián)邦管道安全法》為準(zhǔn)。提高設(shè)計(jì)系數(shù)，可減少管道壁厚，節(jié)

10、省鋼材，經(jīng)濟(jì)效益明顯。但設(shè)計(jì)系數(shù)提高，管材應(yīng)力水平提高，相對(duì)安全系數(shù)降低，若冶金、制管、焊接施工中不能保證質(zhì)量，會(huì)存在較大風(fēng)險(xiǎn)。目前國(guó)內(nèi)一級(jí)地區(qū)大都使用國(guó)產(chǎn)管材，其冶金、制管質(zhì)量與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)尚存在一定差距，在施工和焊接質(zhì)量檢驗(yàn)方面還未完全達(dá)到國(guó)際水平。此外，我國(guó)目前尚無(wú)在大于o72許用應(yīng)力條件下運(yùn)行大然氣輸送管道的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。因此，結(jié)合我國(guó)實(shí)際條件，暫時(shí)沒有將o8的設(shè)計(jì)系數(shù)列入本規(guī)范。423、424本規(guī)范規(guī)定在一、二、三、四級(jí)地區(qū)，設(shè)計(jì)系數(shù)

11、分別為o72o6、o5、o4，這種相互對(duì)應(yīng)的關(guān)系，在某些情況下有例外。如在一級(jí)地區(qū)內(nèi)的特殊地段――穿(跨)越河流、鐵路、公路以及輸氣站附近的管道，則不能套用相應(yīng)的地區(qū)等級(jí)來(lái)確定管道的設(shè)計(jì)系數(shù)，為避免混淆，本條文對(duì)各種情況作了明確的規(guī)定，以便正確選用管道設(shè)計(jì)系數(shù)。輸氣管道穿越鐵路、公路，國(guó)內(nèi)外有關(guān)調(diào)研資料認(rèn)為，設(shè)置穿越鋼套管對(duì)陰極保護(hù)起屏蔽作用，投資增加，還可能產(chǎn)生不均勻沉陷等不利因素。前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)《大型管線》CHИП20506～85規(guī)定，

12、大型管線穿越鐵路和公路應(yīng)設(shè)置鋼質(zhì)保護(hù)套管。法國(guó)燃料氣管線系統(tǒng)安全規(guī)程規(guī)定，輸氣管線穿越鐵路，公路應(yīng)設(shè)置套管。對(duì)此，各國(guó)的認(rèn)識(shí)尚不完全統(tǒng)一。我國(guó)鐵路、公路部門對(duì)穿越管段不加設(shè)套管持否定態(tài)度。我國(guó)《原油和大然氣輸送管道穿跨越工程設(shè)計(jì)規(guī)范穿越工程》SY／T00l51第512條規(guī)定，穿越一、二、三級(jí)鐵路和一、二級(jí)以上高等級(jí)公路時(shí)應(yīng)設(shè)置保護(hù)套管。為與現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定一致并考慮到鐵路、公路部門的意見，本條文仍按有套管穿越鐵路、高速公路，一、二級(jí)公路；