输气管道和管道附件的结构设计
5.1 管道强度和稳定性计算
5.1.1 管道强度计算应符合下列规定：
1 埋地管道强度设计应根据管段所处地区等级以及所承受永久荷载、可变荷载和偶然荷载而定，通过地震动峰值加速度大于或等于0.05g至小于或等于0.4g地区内的管道，应按现行国家标准《油气输送管道线路工程抗震技术规范》GB 50470的有关规定进行强度设计和校核；
2 埋地直管段的轴向应力与环向应力组合的当量应力，应小于钢管标准规定的最小屈服强度的90％，管道附件的设计强度不应小于相连管道直管段的设计强度；
3 输气管道采用的钢管符合本规范第5.2.2条规定时，焊缝系数值应取1.0。
5.1.2 输气管道强度计算应符合下列规定：
1 直管段管壁厚度应按下式计算：
式中：δ——钢管计算壁厚(mm)；
P——设计压力(MPa)；
D——钢管外径(mm)；
σs——钢管标准规定的最小屈服强度(MPa)；
φ——焊缝系数；
F——强度设计系数，应按本规范表4.2.3和表4.2.4选取；
t——温度折减系数，当温度小于120℃时，t值应取1.0。
2 受约束的埋地直管段轴向应力计算和当量应力校核，应按本规范附录B进行计算。
3 当温度变化较大时，应进行热胀应力计算。必要时应采取限制热胀位移的措施。
4 受内压和温差共同作用下弯头的组合应力，应按本规范附录C进行计算。
5 常用钢管的屈服强度应符合表5.1.2的规定。
表5.1.2 常用钢管届服强度要求(MPa)
注：1 R t0.5表示屈服强度(0.5％总伸长率)。
2 L690、L830适用于R P0.2(0.2％非比例伸长)。
5.1.3 输气管道的最小管壁厚度不应小于4.5mm，钢管外径与壁厚之比不应大于100。
5.1.4 输气管道径向稳定校核应按下列公式进行计算。当管道埋设较深或外荷载较大时，应按无内压状态校核稳定性。
式中：△x——钢管水平方向最大变形量(m)；
D——钢管外径(m)；
Z——钢管变形滞后系数，宜取1.5；
K——基床系数，宜按本规范附录D的规定选取；
W——作用在单位管长上的总竖向荷载(N／m)；
D m——钢管平均直径(m)；
E——钢材弹性模量(N／m2)；
I——单位管长截面惯性矩(m4／m)；
E s——土壤变形模量(N／m2)，E s值应采用现场实测数，当无实测资料时，可按本规范附录D的规定选取；
W1——单位管长上的竖向永久荷载(N／m)；
W2——地面可变荷载传递到管道上的荷载(N／m)；
δn——钢管公称壁厚(m)。
5.1.5 曾采用冷加工使其符合规定的最小屈服强度的钢管，以后又将其不限时间加热到高于480℃或高于320℃超过1h(焊接除外)，该钢管允许承受的最高压力，不应超过按本规范式(5.1.2)计算值的75％。
5.2 材料
5.2.1 输气管道所用钢管及管道附件的选材，应根据操作压力、温度、介质特性、使用地区等因素，经技术经济比较后确定。采用的钢管和钢材，应具有良好的韧性和焊接性能。
5.2.2 输气管道选用的钢管应符合现行国家标准《石油天然气工业管线输送系统用钢管》GB／T 9711中的PSL2级、《高压锅炉用无缝钢管》GB 5310、《高压化肥设备用无缝钢管》GB 6479及《输送流体用无缝钢管》GB／T 8163的有关规定。
5.2.3 输气管道所采用的钢管和管道附件，应根据强度等级、管径、壁厚、焊接方式及使用环境温度等因素对材料提出韧性要求。
5.2.4 钢级不明的材料不应用于管道及其管道附件制作。铸铁和铸钢不应用于制造管件。5.2.5 钢管应在工厂逐根进行静水压试验，管体或焊缝不得渗漏，管壁应无明显的鼓胀。一级一类地区采用0.8设计系数的钢管，工厂静水压试验压力产生的环向应力不应小于管材标准规定
的最小屈服强度的95％。其他设计系数使用的钢管，工厂静水压试验压力产生的环向应力不宜小于管材标准规定的最小屈服强度的90％。
5.2.6 处于寒冷地区地面安装的承压元件、法兰及紧固件等材料的力学性能应满足设计最低温度的使用要求。
5.2.7 钢管表面的凿痕、槽痕、刻痕和凹痕等有害缺陷处理应符合下列规定：
1 钢管在运输、安装或修理中造成壁厚减薄时，管壁上任一点的厚度不应小于按本规范式(5.1.2)计算确定的钢管壁厚的90％；
2 凿痕、槽痕应打磨光滑，对被电弧烧痕所造成的“冶金学上的刻痕”应打磨掉，并圆滑过渡，打磨后的管壁厚度小于本规范第5.2.7 条第1款的规定时，应将管子受损部分整段切除，不得嵌补；
3 在纵向或环向焊缝处影响钢管曲率的凹痕均应去除，其他部位的凹痕深度，当钢管公称直径小于或等于300mm时，不应大于6mm，当钢管公称直径大于300mm时，不应大于钢管公称直径的2％，当凹痕深度不符合要求时，应将管受损部分整段切除，不得嵌补或将凹痕敲臌。
5.2.8 放空管线、管件和放空立管的材料宜按低温低应力工况校核。
5.3 管道附件
5.3.1 管道附件应符合下列规定：
1 管件的制作应符合国家现行标准《钢板制对焊管件》GB／T 13401、《钢制对焊无缝管件》GB／T 12459、《钢制对焊管件规范》SY／T 0510及《油气输送用钢制感应加热弯管》
SY／T 5257的有关规定，钢制管法兰、法兰盖、法兰紧固件及法兰用垫片应符合现行国家标准GB 9112～GB 9131系列标准的有关规定；
2 快开盲板的设计制作应符合现行行业标准《快速开关盲板技术规范》SY／T 0556的有关规定。
5.3.2 管道附件与没有轴向约束的直管连接时，应按本规范附录E规定的方法进行承受热膨胀的强度校核。
5.3.3 弯管的管壁厚度应按下列公式计算：
式中：δb——弯管的管壁计算厚度(mm)；
δ——与弯管所连接的同材质直管段管壁计算厚度(mm)；
m——弯管的管壁厚度增大系数；
R——弯管的曲率半径(mm)；
D——弯管的外直径(mm)。
5.3.4 主管上不宜直接开孔焊接支管。当直接在主管上开孔与支管连接或自制三通时，开孔削弱部分可按等面积补强，结构和计算方法应符合本规范附录F的规定。当支管外径大于或等于1／2主管内径时，应采用标准三通件。
