SY T 0450-1997 输油(气) 埋地钢质管道抗震设计规范.pdf

1、1 总则中华人民共和国石油天然气行业标准输油(气)埋地钢质管道抗震设计规范批准部门:中国石油天然气总公司批准日期，1997-12-28实施日期:1998-06-01 SY /T 0450-1997 代替SYJ4050-1991 1. O. 1 为贯彻执行地震工作以预防为主的方针，在遇到地震影响时，为了避免或减少输油(气)埋地制质管道的破坏和防止次生灾害发生，便于抢修和迅速恢复使用，制定本规范。1. O. 2 本规范适用于抗震设防烈度为7度至9度的输油(气)埋地钢质管道的抗震设计。对设防烈度高于9度或有特殊抗震要求的管道，应进行专门研究。1. O. 3 输油(气)埋地钢质管道抗震设防，应采用基本

2、烈度作为设防烈度，基本烈度应按国家颁发的现行的中国地震烈度区划图确定，对做过地震小区划的地区，可按批准的地震动参数考虑抗震设防。重要区段在构造t应采取加强措施。1. O. 4 对于具有地震地质灾害背景地区的大型穿跨越管道应进行专门的研究，并提出具体措施。1. O. 5 输油(气)埋地钢质管道抗震设计除应执行本规范外，尚应符合现行的国家有关强制性标准、规范的规定。2 术语2. O. 1 场地field 场地系指以管道轴线为中心每侧200m宽的范围。2.0.2 活动断层acti ve faults 第四纪全新世地质时期内活动过及正在活动的断层。2.0.3 输气管道重要区段important sec

3、tion for gas pipeline 按照输气管道工程设计规菠)GB 50251的规定，输气干线管道经过的四级地区的区段。2.0.4 输油管道重要区段important section for oil pipeline 按照输油管道工程设计规范)GB 50253的规定，在所经过的大型河流、湖泊、水库和人口密集区设置的管道两端截断阀内的输油干线管道区段。2.0.5 般区段general section 除重要区段以外的管道区段。2.0.6 剪切波速shear wave velo口ty剪切波的传播速度。2.0.7 断层过渡段transition section of active fault

4、s 断层错动将引起管道的轴向位移，管道轴向位移从断层最大位移处逐渐被土壤和管道之间的摩擦)J所吸收，离开断层一定距离后，轴向位移降低为零，该点称为锚固点，断层两侧锚固点之间的管段称为断层过渡段。167 SY/T 0450一19973 基本规定3. O. 1 输油(气)埋地钢质管道抗震设计应符合下列要求:1 抗震设计应技术先进、安全可靠、经济合理:2 选择对抗震有利的场地和地基，抗震场地地段划分应符合本规范附录A的规定;对绕避不开的不良地段，应采取有效的抗震措施;3 应采取有效措施，防止和减少地震时次生灾害的发生。3.0.2 对未做过地震小区划的区段，在不同地震区域的分界线处应做地震烈度分界线复

5、核。3.0.3 管道经过设防烈度7度及7度以上地区，除应进行工程地质勘察外.还应进行地震地质勘察，对场地有无不良地震地质现象进行评价。3.0.4 根据管道工程的重要性、设防烈度、场地土类型、工程地质情况以及发生地震灾害的影响程度进行综合分析对比后，应提出合理有效的抗震措施。4 场地及工程地质勘察4. O. 1 管道工程的场地选择，应根据地震活动性、地震地质调查、工程地质勘察、地震危险性、地震地质灾害评价、场地条件等进行综合评价，选择对管道工程有利的地段，避开危险地段进行建设。4.0.2 管道沿线场地各区段按重要性不同分为般区段和重要区段，并分别按不同要求进行场地划分、工程地质勘察及地震地质勘察

6、与灾害评价。4.0.3 管道场地土可分为坚硬场地土、中等场地士和软弱场地土。4.0.4 对于一般区段重要场地，可利用己有工程地质资料和踏勘普查或钻探的方法进行场地士分类。4.0.5 场地土特征参数可按表4.0.5取值。费4.0.5场炮主特征，搬场地土类型坚硬场地士中等场地土软弱场地土剪切波速(m/s)500 500 140 0.65 4.0.6 管道场地土在不同设防烈度下地面水平速度应按表4.0.6取值。寝4.0.6啻渣场跑土在不罔设防烈霞下的饱画永平速重值设防烈度(度7 8 9 地面水平速度(m/s)O. 13 0.25 0.50 4.0.7 重要区段场地土分类应符合现行国家标准建筑抗震设计

7、规范GBJ 11的规定。重要区段场地土分类在初勘阶段，可利用已有工程地质资料和踏勘普查或钻探等方法进行场地土分类;在详勘阶段，每一区段应有代表性地布置钻孔，钻孔数量应不少于3个，钻孔深度应达到15m或至坚硬土层顶面，并测出剪切波速和给出特征周期。5 地震地质勘察与灾害评价5. O. 1 利用已有资料对管道沿线进行地震地质评估时，应提出有地震地质灾害背景的区段活动断层、液化、滑坡、震陷等区段)。5.0.2 对具有地震地质灾害背景的区段应按工程场地地震安全性评价工作规范)DB 001进行详细168 SY/T 0450一1997勘察，提出活动断裂的走向、与管线交汇的位置以及可能发生的水平和竖向位错、

8、液化及不均匀沉降评估。6 埋地管道计算6. 1 一般要求6. 1. 1 埋地管道抗震验算应符合下列规定l 设防烈度8度及9度时，管段应进行地震振动抗拉伸和抗压缩的校核32 管段通过活动断裂带应进行抗拉伸和抗压缩失稳的校核。6. 1. 2 管材应符合GB50253或GB50251的材料要求。通过断层区的管段，则应作出材料的应力应变曲线。6.2 应变组合和容许值6.2. 1 地震波引起的管道最大轴向应变耐应与操作条件下荷载(内压、温差)引起的轴向应变组合，按下式校核。msxr +1 ,; 钻ee:mu:t +， E (6.2.1-) (6.2.1-2) 式中:Emut ，一一地震波引起的最大轴向拉

9、、压应变;当mn为正值时为拉应变叫，当EmJt,.L , 则需采取抗震措施32 管道受压缩s若剑J .L ，贝tl认为该条管道经过断层可不作处理;若t，.L t,.L, ，则需采取抗震措施。注t:.L，管道受拉伸时，允许的最大长度变化(m); IL, 管道受压缩时.允许的最大长度变化(m).6.4.4 管土间的摩擦力:土壤与管道外表团之间单位长度上的摩擦力可按下式计算。式中，f纵向摩擦力CN/m); f(2W+W) W p,DHHg W, (D呻m+:DfPo)g 土壤与管道外表面之间的摩擦系数;(6.4.4-) (6.4.4-2) (6.4.4-3) W 管子上表面至管沟上表面之间的土壤单位

10、长度上的重力(N!m);可按式(6.4.4-2)计算zW, 管子和内部介质的自重(N!m);可按式(6.4.4-3)计算;p电回填土的密度(kg!m);171 SY/T 0450-1997 )u-一管子的外径(m); D，-管于的内径，(m); H中管子上表面至管沟上表面之间的距离(m); g 重力加速度(m/s); 占一一-管壁厚度(m); 队，p，。钢材和输送液体的密度Ckg/m)。摩擦系数与管子表面防腐涂层的类型和土壤的种类和湿度有密切关系。应按实测确定，无实测资料时，可按表6.4. 4取值。寝6.4. 4 曹遇与土之间的摩撞来跟土摩挥系数砂士。也70-0.40粉质事古土0.55-0.

11、25 事串土0.60-0.25 6.4.5 管道受拉伸时，管子适应断层运动的能力，应接下列规定计算。l 管道受拉伸时，允许的最大长度变化l:iL1即管子适应断层运动的能力，应按下式计算。tL, 2CL，E，十L，)L 芝窍生. f LDHIlCz叫一二,- f L, 2L，e LD I -红王在动图7.3.10管道在套管中的包装示意图7.3. 11 活动断层过渡段的管段，不宜采用不同直径或壁厚的管子。7. 3. 12 管道通过逆冲活动断层时，应考虑管道与断层成斜角相交。7.4 滑坡地段的抗震措施7. 4. 1 滑坡地段的稳定性验算结果不满足抗震稳定性要求的斜坡，可采取排水、支挡、减缓坡度或减载

12、等措施。滑坡地段的稳定性验算应按本规范附录C进行验算。l 排水对地面水，应设置排水沟，防止地面水浸入滑坡地段.必要时应采取防渗措施。在地F水影响较大的情况下，应根据地质条件，做好排水措施92 支挡z根据滑坡推力的大小、方向及作用点，可选用抗滑挡墙、锚杆及其他抗滑结构$3 减缓坡度:4 减载:在保证卸载区上方及两但tl岩土稳定的情况下，可在滑体主动区卸载，但不得在滑体被动区卸载。7.4.2 管道铺设方向不得与滑坡方向垂直。7.5 沙土液化区的抗震措施7. 5. 1 对液化区的埋地管道，宜按下列原则采取抗液化措施21 对于中等液化等级的区域，可采用非液化土全程回填穷实或沿管线等距离加配重(一般采取

13、钢筋棍凝土或混凝土墩固定在管道上)方法;2 对于严重液化等级的区域，可采用抗浮桩预制桩、灌注桩等)与管道相连接，或采用沿管线配重方法;3 管线中有阀门井或地上阀室时，应按GB11规定，采取抗液化措施g穿墙管道，周边成预留25mm空隙，以填充柔性防水材料，174 4 可管道处于液化区的不均匀沉陷地段时，宜采用管沟或套管敷设$5 宜采用延性好的材料或增加壁厚$日在液化区段内，不宜设置三通、旁通或阀门等部件。SY/T 0450 1997 附录A管道场地地段划分A. O. 1 选择管道场地时，应按表A划分对管道抗震有利、不利和危险的地段。寝A地段的划分地段划分地质、地形、地貌高利地段般是指元全新世活动

14、断裂、边坡稳定条件较好、场地土属于坚硬场地土或密实均匀的中硬场地土等地段一般是指地质构造比较复杂，有第四纪全新世以来活动性断裂，场地土属于软弱场地土、液化士、条平利地段状突出的山脊、高耸孤立的山丘、非岩质(其中包括胶结不良的第一罩沉积)的陡坡，采空区，河岸和边坡边缘、场地土在平面分布上软硬不均如故坷道、断层破碎带、暗埋的塘误沟谷及半填半挖地基等)等地段危险地段一般是措地质构造复杂，有第四纪全新世活动性断裂及地震时可能发生断裂、滑坡、崩塌、地陷、地裂等地段附录B材料性能和容许拉伸应变B. O. 1 国产钢材20号，Q235 , X52 , X56和X60的材料性能和容许拉伸应变如表B.O. 1-

15、1所示。进口钢材API5L的X60，X65 , X70的材料性能和容许拉伸应变如表B.0.1-2所示。8.0.2 国产钢材与APIX级钢材对应关系如表B.0.2所示。申号2 1 4 日6 费B.O. ,-, 国产铜艳的相剌性能相窑许缸伸应变弹性区弹塑性区塑性区锅号应变弹性模量应力应力应变弹性模量应力应变应变弹性模量1 E, (MPa) do(MPa) ， (MPa) E, E，(MP的的(MPa)E. E阳(MPa)20 0.0011 2.1X lO 230 231 0.081 889 302 0.324 。.4000.0 Q235 。.00122.1XI05 241 243 。.071146

16、1 345 0.284 0.389 0.0 X52 0.0016 2.1Xl0 338 340 0.069 1291 427 0.276 0.348 。X56 0.0021 2. 1 X 105 431 432 0.056 705 470 0.222 0.326 。X60 0.0022 2. 1 X lOs 464 466 0.052 843 508 O. 210 O. 312 0.0 X65 0.0023 2.1Xl0 483 485 0.053 769 524 0.212 0.312 0.0 注:为材料塑性变形开始点的应变gz为材料应力应变简化折线中弹塑性区与塑性区交点处的应变值，取向为容

17、许拉伸应变;m为材料拉伸失稳开始处的延伸率p为材料拉断后伸长量与原长之比的延伸率。应力C凡(MPa)302 345 427 470 508 524 175 SY/T 0450-1997 表8.0.1-2进口钢梧的辛苦斜性能祀容许控傅应变弹性区弹塑性区理性区特号钢号应变弹性模量应力应力应变弹性模量应力应变弹性模量应力I E, (MPa) 1, (MPa) 2 E, (MPa) ! (MPa 阳Em (MPa) b (MPa) X60 0.0024 2.1XIO 462 465 0.04 1356 516 O. 170 0.0 470 2 X65 0.0024 2. 1 X 10 492 496

18、0.04 1808 564 。1450.0 508 3 X70 0.0024 2.lXIO 533 537 0.03 1522 579 O. 100 。.124 寝RO. 2 国产钢何与APIX级对应关系表API A B X42 X46 X52 X56 X60 X65 X70 X80 GB 9711 5205 5240 5290 5315 5360 5385 5415 5450 5480 注2其容许拉伸应变可与AP!等同，丰表系根据石油天然气输送管道用螺旋缝埋弧焊铜管GB(T9711-1988，将画际钢材等级政为5级，与API X级对应.附录C滑坡地带的稳定性验算C. O. 1 在地震作用下的

19、均质斜坡.其滑动面为圆弧形或近于圆弧形，用条分法进行验算。即假定滑坡体滑动时的滑动面为商柱面，图C.O. 1中AC线为圆柱丽的部分.0为圆心.R为半径，l-n为滑动土体被分成的若干铅直土条，计算每一土条的滑动力和抗滑力。当滑坡体极限平衡时，所有的外力对转动中心。点的力矩总和等于零。计算步骤如下:。b, jR I f /h, T, N, w， 圈C.0, 1 受地震作用的均质斜坡l 通过坡脚任选一个可能的滑动面，其半径为R。将滑坡体分成若干等宽的铅直土条般分成812条).计算每-个士条的重量W，CkN(m)。176 SY/T 0450一19972 将每一土条的重量W号分解为圆弧的切向力工和法向力

20、N，。当各土条滑动面与水平面的夹角为0，时zT, = (1土Kv)W，sinO，+ KHW,cosO, N , = (1土Kv)W，cosO，+ KHW,sinO, 式中:Kv，KH一垂直、水平地震系数，按表C.O. 取值。cc. O. 一1)CC.O.1-2J 表C.O. 1 地震系lI:i:地震烈度7 8 9 KH o. 10 0.20 。.40地震矗数Kv 0.05 O. 10 0.20 3 滑动体ABC的稳定系数应按(C.O. 1一3)式计算。 CN，tgF十，) ks=Z23 T nZH CC. O. -3) 式中，K.一一稳定系数;N，-每条土的法向重力(kN/m)1 T，-每条土

21、的切向重力(滑动方向与滑动力方向相反时，取负值)(kN/m) 1 L1 每条土的滑动弧的长度，(m); F一一滑动面土体的内摩擦角;已一滑动面土体的内聚力。在验算时，应假定几个可能的滑动圆心及其滑动面，依次按上式计算，具有最小稳定系数的滑动面即是最危险的滑动面。这最小稳定系数根据工程的重要性选取，一般可取K.二三1.2.若不满足时，则应采取忧震措施。用上式验算时，原则上应通过动力试验测定土体在地震力作用下的内聚力和内摩擦角等抗剪强度指标，元动力试验条件时，可用固结不排水强度指标或相当的抗剪强度(如地基团结后的现场十字板抗剪强度)。C. O. 2 在地震作用下的非均质斜坡，滑动面可能为折线形，滑

22、动画为折线形的滑坡，可采用分段计算方法验算。即沿折线的转折处条分成若干块段(图C.O.2)，从上至下逐块计算推力.每块滑坡体向下滑动的力与岩土体阻挡下滑的力之差，也即剩余下滑力，是逐级向下传递的，即式(C.O. 2-1)。E, = kT, -N，tg， - C;L , + EH = cOS(O_1 - 0,) 引以0_1-O，)tg， (C.O.2-) CC. O. 2-2) L 丽Kv Wi , Il j.z 图c.O. 2 受地震作用的非均质斜坡177 SY/T 0450一1997式中:E; 第z块滑坡体的剩余下滑力(kN/ml;E,_, 第i-l块滑坡体的剩余下滑力(kN/ml，如为负值

23、便不计入;沪一一传递系数，按式C，O. 2-2计算，T, 作用于第2块段滑动面上的滑动分力CkN/ml;N1-一作用于第z块段滑动面上的法向分力(kN/ml;wa-一第2块段岩土的重量CkN/ml;良一一一第z块滑坡体沿滑动画岩土的内摩擦角(勺，C，-第z块滑坡体沿滑动面岩土的内聚力(kPa); L，一一土块滑动的长度(m); 吼.e，._l分别是第z块和第i-l块滑坡体的滑动面与水平面的夹角Cl;h 安全系数，取k=1.2o在计算中，当任何一块剩余下滑力为零或负值时，说明该块对下一块不存在滑坡推力。若当最终一块土体的剩余下滑力为负值或零时，表示整个土体是稳定的.-1m为正值，则不稳定，应当按

24、此剩余下滑力设计支挡结构。178 SY/T 4103-1995 续表试样数量管外径(mm) 拉伸刻槽锤断背弯面弯恤j弯总数壁厚:S;12.7mm 114.3 。2 。2 4 114.3-323.8 2 2 。2 6 323.8 4 4 。4 12 注:该表适用于对接管资格考试和工程焊接要求的破坏性试验。外径小于60.3mm的管于焊接两个试验焊缝，各取一个刻槽锤断试样及一个背弯试样。对外径等于或小于33.4mm的管于，应做一个全尺寸试样的拉伸试验国6.5.2 对接焊的拉伸、刻槽锤断和弯曲试验试样的准备及试验应按5.6的规定进行。用于拉伸试验的试样可改作刻槽锤断试验。6.5.3 对接焊拉伸试验验收

25、要求如果有不少于2个拉伸试样或一个全尺寸管试样的拉伸断口在焊缝处或熔合线处，且该断口的缺陷不符合5.6.3.3的要求，则该焊工不合格。6.5.4 对接焊的刻槽锤断试验验收要求如果任一刻槽锤断试样断口的缺陷不包括自点Cfisheye) 不符合5.6. 3. 3的要求，则该焊工不合格。6.5.5 对接焊的弯曲试验验收要求如果任一弯曲试样拉伸弯曲面的缺陷不符合5.6.4.3或5.6.5.3的要求，则该焊工不合格。对高强钢管焊口的弯曲试样允许不弯曲到完全的U型.如果试样从裂纹处断裂，且其断面符合5.6.3.3的要求，则该试样合格。如果只有个弯曲试样因未焊透引起不合格，且业主同意该试样中的未焊透不是该焊

26、口焊缝的典型缺陷，允许在紧靠该试样的地方再取一个替换试样试验，如果替换试样仍不合格，则该焊工不合格。6.5.6 角焊缝试样应从每个考试焊口上取样。当考试焊口是一个完整的管接头时，应按照回10所示位置取样，如果考试焊口是管接头的扇形段时，贝u应从每个扇形段上截取数量相等的试样。试样在试验前应空冷至室源。6.5.7 角焊缝试样的试验方法和要求角焊缝试样应按照5.8的规定进行准备和试验6.6 射线照相探伤(简称射线探伤)一一只用于对接焊6. 6. 1 概述按业主的选择，在对接管资格考试时，可以用射线探伤代替6.5中规定的试验。6.6.2 探伤要求应对每个焊工的全部考试焊口进行射线探伤，如果任何一段焊缝不符合9.3的要求，则该焊工不合格。用破坏性试验考试焊工时，不得用射线探伤挑选取样位置。6. 7 补考如果不合格的原因是焊工不能控制的条件或环境所造成的，经业主和承包者代表同意，可给该焊工一次补考机会。其他不合格的焊工在未经业主认可的培训前，不允许补考.634