GB 50253-2014 輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范 （完整版）
1 總 則
1.0.1 為在輸油管道工程設(shè)計(jì)中貫徹國(guó)家的有關(guān)法律、法規(guī)，統(tǒng)一技術(shù)要求，做到安全可靠、環(huán)保節(jié)能、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，制定本規(guī)范。
1.0.2 本規(guī)范適用于陸上新建、擴(kuò)建和改建的輸送原油、成品油、液化石油氣管道工程的設(shè)計(jì)。
1.0.3 輸油管道工程與上下游相關(guān)企業(yè)及設(shè)施的界面劃分應(yīng)符合本規(guī)范附錄A的規(guī)定。
1.0.4 輸油管道工程設(shè)計(jì)應(yīng)在管道建設(shè)、運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)和吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)科技成果的基礎(chǔ)上合理選擇設(shè)計(jì)參數(shù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)。
1.0.5 輸油管道工程設(shè)計(jì)除應(yīng)符合本規(guī)范外，尚應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
2 術(shù) 語
2.0.1 輸油管道工程 oil transportation pipeline engineering
用管道輸送原油、成品油和液化石油氣的建設(shè)工程。一般包括輸油管線、輸油站及輔助設(shè)施等工程內(nèi)容。
2.0.2 管道系統(tǒng) oil pipeline system
各類型輸油站、管線及有關(guān)設(shè)施的統(tǒng)稱。
2.0.3 輸油站 oil transportation station
輸油管道工程中各類工藝站場(chǎng)的統(tǒng)稱。
2.0.4 首站 initial station
輸油管道的起點(diǎn)站。
2.0.5 末站 terminal
輸油管道的終點(diǎn)站。
2.0.6 中間站 intermediate station
在輸油首站和末站之間設(shè)有的各類站場(chǎng)的統(tǒng)稱。
2.0.7 中間熱泵站 intermediate heating and pumping station
在輸油首站和末站之間以加熱、加壓設(shè)施為主的輸油站。
2.0.8 中間泵站 intermediate pumping station
在輸油首站和末站之間以加壓設(shè)施為主的輸油站。
2.0.9 中間加熱站 intermediate heating station
在輸油首站和末站之間以加熱設(shè)施為主的輸油站。
2.0.10 注入站 injection station
在管道中間某位置向管道中注入其他來源油品的站場(chǎng)。
2.0.11 分輸站 distributing station
在輸油管道沿線，為分輸油品至用戶而設(shè)置的站場(chǎng)。
2.0.12 減壓站 pressure-reducing station
為降低管道由于位差過大形成過高的管道內(nèi)壓力而設(shè)置減壓設(shè)施的輸油站。
2.0.13 線路截?cái)嚅y pipeline block valve
在管道沿線設(shè)置的用于將管道分段的閥門。
2.0.14 原油 crude oil
石油采出后的液相部分。
2.0.15 成品油 products
原油經(jīng)加工生產(chǎn)的C5及5以上輕質(zhì)油至重質(zhì)油的商品油。
2.0.16 液化石油氣 liquefied petroleum gas(LPG)
以丙烷、丁烷為主要成分的液態(tài)石油產(chǎn)品，一般有商品丙烷、丁烷和商品丙烷、丁烷混合物。
2.0.17 順序輸送 batch transportation
多種原油或石油產(chǎn)品用同一條管道依次輸送的方式。
2.0.18 操作壓力 operating pressure
在穩(wěn)態(tài)操作條件下，一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的壓力。
2.0.19 操作溫度 operating temperature
在穩(wěn)態(tài)操作條件下，一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的溫度。
2.0.20 最高穩(wěn)態(tài)操作壓力 maximum steady state operating pressure(MSOP)
管道內(nèi)液體在穩(wěn)態(tài)操作條件下，介質(zhì)的最大壓力。
2.0.21 管道設(shè)計(jì)內(nèi)壓力 pipeline internal design pressure
在設(shè)計(jì)溫度范圍內(nèi)，管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算或分析所用的內(nèi)壓力。
2.0.22 水擊壓力 surge pressure
在管道中，由于液流速度突然改變而引起管道內(nèi)的壓力變化現(xiàn)象稱水擊，該壓力的幅值稱水擊壓力。
2.0.23 靜壓力 hydrostatic pressure
管道內(nèi)流體處于靜止?fàn)顟B(tài)下，因重力而垂直作用在管道及管道附件內(nèi)壁上的壓力。
2.0.24 彈性彎曲 elastic bending
管道在外力或自重作用下產(chǎn)生的彈性限度范圍內(nèi)的彎曲變形。
2.0.25 管件 pipe fittings
彎頭、彎管、三通、異徑接頭和管封頭等各種管道異形連接件的統(tǒng)稱。
2.0.26 管道附件 pipe accessories
管件、閥門及其組合件、法蘭、絕緣法蘭、絕緣接頭、清管器收發(fā)筒等管道專用部件的統(tǒng)稱。
2.0.27 冷彎管 cold bends
用模具將管子在不加熱狀態(tài)下彎制成需要角度的彎管。
2.0.28 熱煨彎管 hot bends
管子加熱后，在彎制機(jī)具上彎曲成需要角度的彎管。
2.0.29 公稱管壁厚度 pipe nominal wall thickness
鋼管標(biāo)準(zhǔn)中所列出的管壁厚度。
2.0.30 并行管道 parallel pipelines
以一定間距相鄰敷設(shè)的管道。
3 輸油工藝
4 線 路
5 管道、管道附件和支承件設(shè)計(jì)
6 輸 油 站
7 管道監(jiān)控系統(tǒng)
8 通 信
8.0.1 輸油管道通信傳輸方式，可根據(jù)通信網(wǎng)現(xiàn)狀、通信網(wǎng)規(guī)劃、管道管理運(yùn)營(yíng)對(duì)通信的業(yè)務(wù)需求量、對(duì)數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量、可靠性、時(shí)延等因素的要求，以及所經(jīng)地區(qū)通信公網(wǎng)的條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定，可選用光纖通信、衛(wèi)星通信、租用公網(wǎng)等手段。
8.0.2 輸油管道通信傳輸方式選用光纖通信時(shí)，其光纜宜與輸油管道同溝敷設(shè)。光纖容量除應(yīng)滿足實(shí)際工程需求外，還應(yīng)考慮同路由其他油氣管道工程的需求以及今后業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，應(yīng)預(yù)留適當(dāng)?shù)娜萘?。光纜的安裝敷設(shè)應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《輸油(氣)管道同溝敷設(shè)光纜(硅芯管)設(shè)計(jì)及施工規(guī)范》SY／T 4108的相關(guān)規(guī)定。
8.0.3 根據(jù)生產(chǎn)需求，通信站點(diǎn)的位置宜設(shè)在管道各級(jí)生產(chǎn)部門、輸油站及其他沿管道的站點(diǎn)。
8.0.4 輸油管道管理部門宜設(shè)具有自交換功能的電話交換設(shè)備。輸油站可采用電話接入網(wǎng)關(guān)或遠(yuǎn)端用戶電話方式。監(jiān)控閥室宜設(shè)置電話單機(jī)。
8.0.5 管道通信業(yè)務(wù)可根據(jù)輸油工藝、站控制系統(tǒng)與SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸和生產(chǎn)管理運(yùn)行需要，設(shè)置會(huì)議電視、行政電話、工業(yè)電視、周界防范、巡線和應(yīng)急通信、企業(yè)辦公網(wǎng)絡(luò)通信等。
8.0.6 輸油管道應(yīng)設(shè)調(diào)度電話系統(tǒng)。調(diào)度電話系統(tǒng)可與行政電話系統(tǒng)、會(huì)議電話系統(tǒng)共用一套電話交換系統(tǒng)，也可獨(dú)立設(shè)置。
8.0.7 輸油管道管理部門和輸油站宜引入當(dāng)?shù)毓W(wǎng)電話。
8.0.8 輸油站消防值班室應(yīng)設(shè)火警電話，火警電話宜為公網(wǎng)直撥電話或消防部門專用火警系統(tǒng)電話。
8.0.9 輸油站變電所應(yīng)設(shè)置可與上級(jí)電力部門聯(lián)系的電力調(diào)度電話，無專用變電所值班室時(shí)，應(yīng)將該調(diào)度電話并接到站控制室。
8.0.10 管道巡線、維修和事故搶修部門宜設(shè)無線通信設(shè)施。
8.0.11 SCADA數(shù)據(jù)傳輸信道應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 數(shù)據(jù)信號(hào)速率不宜小于9600bps；
2 傳輸誤碼率不應(yīng)大于10-6；
3 時(shí)延率應(yīng)滿足SCADA數(shù)據(jù)傳輸要求。
8.0.12 輸油站與調(diào)控中心之間的數(shù)據(jù)通信宜設(shè)置備用通信信道。
8.0.13 通信機(jī)房可與自動(dòng)化、陰極保護(hù)設(shè)備共用機(jī)房，機(jī)房?jī)?nèi)可采用防靜電活動(dòng)地板。
9 管道的焊接、焊接檢驗(yàn)與試壓
附錄A 輸油管道工程與上下游相關(guān)企業(yè)及設(shè)施的界面劃分
A.0.1 輸油管道工程與上下游相關(guān)企業(yè)及設(shè)施的界面劃分如下圖所示。
圖A.0.1 輸油管道工程與上下游相關(guān)企業(yè)及設(shè)施的界面劃分
附錄B 原油一般物理性質(zhì)測(cè)定項(xiàng)目
B.0.1 原油一般物理性質(zhì)測(cè)定項(xiàng)目如下表所示。
表B.0.1 原油一般物理性質(zhì)測(cè)定項(xiàng)目
注：1 原油作為內(nèi)燃機(jī)燃料時(shí)，應(yīng)化驗(yàn)殘?zhí)亢臀⒘拷饘兮c、鉀、鈣、鉛、釩的含量。
2 石蠟基原油黏度、傾點(diǎn)及凝點(diǎn)按本表測(cè)定，其他原油應(yīng)在傾點(diǎn)、凝點(diǎn)和初餾點(diǎn)之間，每間隔5℃測(cè)定不同溫度點(diǎn)的黏度。
附錄C 原油流變性測(cè)定項(xiàng)目
C.0.1 原油流變性測(cè)定項(xiàng)目如下表所示。
表C.0.1 原油流變性測(cè)定項(xiàng)目
附錄D 水力摩阻系數(shù)Λ計(jì)算
D.0.1 水力摩阻系數(shù)λ應(yīng)按表D.0.1中的雷諾數(shù)Re劃分流態(tài)范圍，選擇相應(yīng)公式計(jì)算。
表D.0.1 雷諾數(shù)Re劃分范圍及水力摩阻系數(shù)λ計(jì)算
注：1 當(dāng)2000＜Re＜3000時(shí)，可按水力光滑區(qū)計(jì)算；
2 Re1——由水力光滑區(qū)向混合摩擦區(qū)過渡的臨界雷諾數(shù)；
3 Re2——由混合摩擦區(qū)向粗糙區(qū)過渡的臨界雷諾數(shù)；
4 e——管內(nèi)壁絕對(duì)(當(dāng)量)粗糙度，直縫鋼管，e取0.054mm；無縫鋼管；e取0.06mm；螺旋縫鋼管，DN250～DN350，e取0.125mm，DN400以上，e取0.10mm。
D.0.2 輸油平均溫度下管內(nèi)輸送牛頓流體時(shí)的雷諾數(shù)Re應(yīng)按下式計(jì)算：
式中：qV——輸油平均溫度下的體積流量(m3／s)；
ν——輸油平均溫度下的運(yùn)動(dòng)黏度(m2／s)；
d——輸油管道的內(nèi)直徑(m)。
附錄E 冪律流體管段沿程摩阻計(jì)算
E.0.1 冪律流體的雷諾數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算：
式中：ReMR——冪律流體管段流動(dòng)的雷諾數(shù)；
n——冪律流體的流變指數(shù)；
Km——冪律流體的稠度系數(shù)(Pa·Sn)；
ρ——輸油平均溫度下的冪律流體密度(kg／m3)；
V——冪律流體管段管內(nèi)的流速(m／s)。
E.0.2 當(dāng)冪律流體的雷諾數(shù)ReMR≤2000時(shí)，冪律流體處于層流狀態(tài)，管段的沿程摩阻hr應(yīng)按下式計(jì)算：
式中：hr——冪律流體管段的沿程水力摩阻，油柱(m)；
d——輸油管道的內(nèi)直徑(m)；
L——計(jì)算管段長(zhǎng)度(m)。
E.0.3 當(dāng)冪律流體的雷諾數(shù)Re MR＞2000時(shí)，冪律流體處于紊流狀態(tài)，管段的沿程摩阻h r應(yīng)按下列公式計(jì)算：
式中：qV——流體平均溫度下的體積流量(m3／s)；
λτ——冪律流體管段的水力摩阻系數(shù)；
f——范寧(fanning)摩阻系數(shù)。
附錄F 液化石油氣(LPG)管道強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)
F.0.1 液化石油氣(LPG)管道通過地區(qū)等級(jí)劃分及強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)應(yīng)符合表F.0.1的規(guī)定。
地區(qū)等級(jí)劃分為沿管道中心線兩側(cè)各200m范圍內(nèi)，任意劃分成長(zhǎng)度為2km并能包括最大聚居戶數(shù)的若干地段，按劃定地段內(nèi)的戶數(shù)劃分為四個(gè)等級(jí)。在農(nóng)村人口聚集的村莊、大院、住宅樓，應(yīng)以每一獨(dú)立戶作為一個(gè)供人居住的建筑物計(jì)算。
表F.0.1 地區(qū)等級(jí)及強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)K
F.0.2 液化石油氣(LPG)穿越鐵路、公路和人群聚集場(chǎng)所的管段以及管道站內(nèi)管段的強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)應(yīng)符合表F.0.2的規(guī)定。
表F.0.2 穿越鐵路、公路、人群聚集場(chǎng)所及LPG站內(nèi)的管段強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)
附錄G 兩個(gè)壁厚不等管端的對(duì)焊接頭
附錄H 撓性系數(shù)和應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)
H.0.1 構(gòu)件平面內(nèi)、平面外的撓性系數(shù)和應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)可按表H.0.1計(jì)算得出，也可根據(jù)表H.0.1計(jì)算出特征系數(shù)h后，直接從圖H.0.1查出。
表H.0.1 撓性系數(shù)和應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)
圖H.0.1 特征系數(shù)和撓性系數(shù)、應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)的關(guān)系曲線
注：1 對(duì)于管件，表中的撓性系數(shù)k和應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)i適用于任意平面內(nèi)的彎曲，但其值均不應(yīng)小于1.0；對(duì)于扭轉(zhuǎn)，則撓性系數(shù)k和應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)i為1.0，這兩個(gè)系數(shù)適用于彎頭、彎管的整個(gè)有效弧長(zhǎng)(圖中以粗黑中心線表示)和三通的交接口上。
2 R——焊接管頭和彎管的彎曲半徑(mm)。
r——所接鋼管的平均半徑(mm)。
δ——公稱壁厚(mm)。對(duì)于彎頭、彎管，為其本身的壁厚；對(duì)于拔制三通、焊制三通或焊接支管，為所接鋼管的壁厚。但當(dāng)焊制三通主管壁厚大于所接鋼管的壁厚，且加厚部分伸出支管外壁的長(zhǎng)度大于支管外徑1倍時(shí)，指主管壁厚(mm)；
M——補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度(mm)。
H.0.2 當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度M大于1.5δ時(shí)，特征系數(shù)h應(yīng)按下式計(jì)算：
H.0.3 對(duì)于大口徑薄壁彎頭和彎管，撓性系數(shù)k和應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)i應(yīng)分別除以修正系數(shù)a、b，修正系數(shù)a、b應(yīng)按下列公式計(jì)算：
式中：E——鋼材的彈性模量(MPa)；
P——管道附件承受的內(nèi)壓力(MPa)。
附錄J 鋼管徑向變形計(jì)算
J.0.1 鋼管在外載荷作用下的徑向變形，可按下列公式計(jì)算：
式中：△X——鋼管水平徑向的最大變形(m)；
Dm——鋼管平均直徑(m)；
W——作用在單位管長(zhǎng)上的總豎向荷載(N／m)；
W1——單位管長(zhǎng)上的豎向永久荷載(N／m)；
W2——地面可變荷載傳遞到管道上的荷載(N／m)；
Z——鋼管變形滯后系數(shù)，取1.5；
K——基床系數(shù)，可按表J.0.1選?。?br/>E——鋼材的彈性模量(N／m2)；
I——單位管長(zhǎng)截面慣性矩(m4／m)；
δn——鋼管公稱壁厚(m)；
ES——土壤變形模量(N／m2)，ES值應(yīng)采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)。當(dāng)無實(shí)測(cè)資料時(shí)，可按表J.0.1選取。
表J.0.1 土壤變形模量
J.0.2 埋設(shè)在管溝內(nèi)的管道單位長(zhǎng)度上的豎向土荷載應(yīng)按下式計(jì)算：
式中：We——單位管長(zhǎng)上的豎向土荷載(MN／m)；
γ——土壤容重(MN／m3)；
D——鋼管外直徑(m)；
H——管頂回填土高度(m)。
J.0.3 埋設(shè)在土堤內(nèi)的管道單位管長(zhǎng)的豎向土荷載應(yīng)為管頂上土壤單位棱柱體的重量。
J.0.4 隧道內(nèi)管道覆土埋設(shè)并在上方通車時(shí)，管道應(yīng)進(jìn)行徑向變形校核，其地面可變荷載宜按小型越野車的參數(shù)考慮。
