SY0325-2001T 钢质管道穿越铁路和公路推荐作法

】〔523.040.10; 75.200 P 94 备案号:9591-2001 SY 中华人民共和国石油天然气行业标准 SY/T 0325- 2001 钢质管道穿越铁路和公路推荐作法 Steel pipelines crossing railroads and highways 2001一09一24发布 2002一01一01实施 国家经济贸易委员会 发 布 SY/`T 0325- 2001 目 次 前言 ···········································································································，·，···⋯⋯ N API前言 ········································，···················································，··············⋯⋯ V 1 范围 ··，·········································································································⋯⋯ 1 2 引用标准 ····，································································。·······························⋯⋯ 1 3 符号、公式及定义 ······················································································⋯ ⋯ 2 4 安全条款 ·······································································································⋯⋯ 5 5 无套管穿越 ····································································································⋯⋯ 5 6 套管穿越······································································································，一22 7 安装······················································。··················································⋯⋯ 25 8铁路和公路越过现有管道·················································································⋯⋯ 26 附录A(标准的附录) 补充材料性能和无套管穿越设计值 ·······································⋯⋯28 附录B(提示的附录) 无套管穿越设计范例 ························································⋯⋯ 30 附录C(标准的附录) 套管壁厚 ···························································⋯⋯““““‘一”39 SY/'I' 0325- 2001 种备‘ . .种 ‘~ nil 舌 本标准是将API RP 1102《钢质管道穿越铁路和公路推荐作法》(第6版)进行转化，按照GB/I' 1.1 《标准化导则 第1 单元 初级会计实务单元训练题天津单元检测卷六年级下册数学单元教学设计框架单元教学设计的基本步骤主题单元教学设计 :标准的起草与表述规则 第一部分:标准编写的基本规定》的要求编写的， 作为我国石油天然气行业推荐性标准。本标准在技术内容上与API RP 1102等效，在编写规则上与之 等同 由于将API RP 1102等效转化为我国石油天然气行业标准时，应符合GB/I' 1.1的规定，故原标 准的章节有所变动，增加了第2章 “引用标准”，而从API RP 1102第2章开始的每一章编号都加1, 即API RP 1102第2章改成本标准第3章，依次类推;各章中的条号和内容不变或稍有改变。根据我 国石油天然气行业标准实际应用情况，将API RP 1102第s章 “参考文献”取消，保存附录A、附录 B、附录c;其中附录A、附录c作为标准的附录，附录B作为提示的附录。 根据GB/T 1. 1的要求，本标准目次中只列出API RP 1102目次中章的标题，取消了API RP 1102中的特别说明，保留rAPI RP 1102的前言，同时增加了本标准的“前言”。 根据GB/I' 1.1的要求，本标准中一律采用国家颁布的法定计量单位。 本标准由中国石油天然气集团公司提出。 本标准由中国石油天然气集团公司石油工程建设施工专业标准化委员会归口。 本标准起草单位:四川石油管理局油气田建设工程总公司、四川石油勘察设计院。 本标准主要起草人 郑玉刚 叶学礼 朱正诚 本标准委托四川石油勘察设计院负责解释设计部分;四川石油管理局油气田建设工程总公司负责 解释施工部分。 SY/T 0325- 2001 API前言 需要一部穿越铁路的管线安装工业推荐作法，是在1934年由美国石油学会 (API)规程26的出 版而首先加以确认的。这本规程体现了管道工业与铁路工业之间就当时使用较多的小管径管道的安装 问题上的相互理解。 1946年后，随着采用大口径管子的管线系统的迅速发展，导致对API规程26的重新评价和修 订，将管线的设计准则纳人规程。在1949年至1952年间作了一系列修改，最后在1952年制定了 API RP 11020 API RP 1102 (1952)包括预计节省费用的公路穿越，这种节省主要来自正在施工的 国防州际公路系统中薄壁套管的采用。 API RP 1102 (1968)容纳了从无套管输送管与套管设计中的已知数据和受静载、活载以及内压 的无套管输送管的运行中获得的知识。使用Spangler的Iowa公式进行的大量计算机分析来确定无套 管输送管的管子应力和在需安装套管情况下套管的壁厚。 自1934年以来，按照API规程26和API RP 1102安装的无套管与有套管的输送管的穿越管线的 运转一直是很好的。在石油工业中，穿越铁路或公路的输送管道或套管，没有因土壤和动载荷的作用 而发生结构破坏。关于这一点，在管线公司依照第49号美国联邦法规第195篇给美国运输部的报告 中得以证实。 无套管输送管和套管的良好运转情况可能部分地是由于设计工艺所确定的所需壁厚的缘故。通过 对使用以前的API RP 1102设计准则实际安装的套管和输送管的测量证明，过去的设计方法是保守 的。1985年美国康奈尔大学天然气研究所 (GRI)出资研究开发设计了无套管输送管穿越铁路和公路 的改进方法，该项研究范围包括铁路和公路穿越作法和运转情况的目前技术水平评价，铁路和公路下 无套管输送管三维有限元模型以及全面仪器监测管线的大范围的现场试验。这项研究成果为本版API RP 1102中规定的无套管输送管的设计新 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 提供了依据。GRI的总结报告 (《管道穿越铁路和公路 技术总结和基本数据指南》，Ingraffea et al著)，包括了数字模型结果、本推荐作法中采用的设计曲线 的全面推导以及在试验管线上所做的现场测试基本数据。 本推荐作法包括需要安装套管时套管壁厚的表列数值，所采用的载荷值，铁路为Cooper E一80, 175%的冲击载荷;公路为每一双轴轮荷载100001b (44.5kN), 150%的冲击载荷。应当注意作用于 挠性管子上的外部载荷能引起管子压曲损坏。当竖向直径经受18%-22%的变形时才产生压曲，尽 管金属承受的压力远远超出它的弹性极限，但由压曲造成的损坏并不会导致管壁的破裂。与厚壁刚性 结构相反，API RP 1102 (1993)认可适当安装挠性套管这种作法，其设计准则是以最大垂直变形等 于竖向直径的30%为基础。对采用API RP 1102 (1981)设计准则实际安装的套管的测定表明，Iowa 公式是非常保守的，而且在大多数情况下，测量的长期垂直变形一直是竖向直径的0.65%或更小一 些 。 API RP 1102现已进行了多次修订和改进，在此过程中，充分利用了对测量在各种环境条件下受 外载荷作用的无套管管线实际性能的最新研究与经验以及自API RP 1102上一次修订以来所开发的新 材料和新施工技术。现行的API RP 1102 (1993)是第六版，它反映了最新的设计准则和施工技术。 API RP 1102 (1993)第六版由API管道输送中心委员会及其设计施工委员会应用了负责全国石油管 道设计、施工、操作及维修的有资格的工程师们的丰富知识和经验而修订的，API对他们所做的贡献 表示诚挚的谢意。API对GRI为本推荐作法所做的贡献在此给予表彰，同时感谢其在提供最新管线 设计技术上的大力合作。 API出版物可供愿意执行的任何人使用，学会所做的不懈的努力是为了保证本推荐作法中所使用 数据的准确性和可靠性。但是，学会不代表、保证或担保本出版物，并明确表示，对因使用本出版物 而导致的损失或损坏，或由于本出版物可能与任何联邦、州的或市的法规有矛盾而违反了这些法规， API均不承担任何义务和责任。 欢迎对本推荐作法的各种改进建议，并请将建议提交美国石油学会制造、分配和市场部 (1220 L Street, N. W Washirmton D. C. 20005) o 中华人民共和国石油天然气行业标准 钢质管道穿越铁路和公路推荐作法 SY/T 0325-2001 Steel pipelines crossing railroads and highways 范围 1.1 概述 本推荐作法主要规定了公共安全方面的条款。其内容包括确保钢质管道安全穿越铁路和公路所需 的设计、安装、检验和试验方面的要求，主要适用于穿越铁路和公路的焊接钢质管道的设计与施工。 本推荐作法的条款的目的是为保护被管道穿越的设施以及为管线的安全安装与操作提供满足要求的设 计而制定的。 1.2 应用 本推荐作法适用于管道穿越铁路和公路的施工，同时也适用于铁路或公路施工越过现有管道时对 管道的调整。本推荐作法不应用于追溯既往，不应把本推荐作法应用于本版生效日或其以前签订施工 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 的管道;不适用于定向钻曲线穿越和公用隧道中安装的管道。 1.3 管道类型 本推荐作法适用于焊接钢质管道。 1.4 公共安全条款 本推荐作法主要强调公共安全。本推荐作法中所提出的条款，足以保证管道及管道设施在正常条 件下的安全。对于非正常或罕见条件下的要求未作具体的规定，也未规定设计与施工的所有细节。在 管道设计与施工中应遵守相应的国家、地方和行业日的规定以及对被穿越设施有管辖权的规章制度。 1.5 穿越的认可 在管线穿越施工前，应与被穿越设施的主管部门达成 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 。 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本 均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 ① GB/T 9711.1-1997 石油天然气工业 输送钢管交货技术条件 第1部分:A级钢管 ②GB 50251-94 输气管道工程设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ③GB 50253-94 输油管道工程设计规范 ④SY 0401-98输油输气管道线路工程施工及验收规范 ⑤SY/T 4103-1995钢质管道焊接及验收 ⑥SY/T 6064-94 管道干线标记设置技术规定 ⑦API RP 1117放低不停输管线 (1995年版) ⑧API Spec 5L 管线钢管规范 (2000年版) ⑨API Std 1104管道焊接及有关设备 (1999年版) ⑩API RP 1109 标记液体石油管线设施 (1993年版) 采用说明:飞〕原标准按国外管理规定，本标准按本国的管理程序进行改动。 国家经济贸易委员会2001一09一24批准 2002一01一01实施 SY/T 0325- 2001 ⑧ASME B31.4 烃类:液化石油气、无水氨及醇类、液体输送管线系统 (1992年版) . ASME B31.8 石油管道规范 输气和配气管线系统 (1999年版) 注:以上⑦、⑧、⑨、⑩、。、⑩项，在使用本标准时可参考采用 符号、公式及定义 符号 A,:轮荷载作用接触面，时; Bd:穿越钻孔直径，二 ; Be:土荷载引起的环向应力埋深系数; D:管子外径，二 ; E:纵向焊缝系数; E":土壤反作用模量，MPa; EQ:土荷载引起的环向应力挖掘系数; E,:土壤弹性模量，MPa; Es:钢杨氏模量，kPa; F:按照标准作法或规程要求选择的设计系数; F:冲击系数; GFO,:公路车辆荷载引起的周期环向应力几何系数; G,:铁路荷载引起的周期环向应力几何系数; GLh:公路车辆荷载引起的周期轴向应力几何系数; GL,:铁路荷载引起的周期轴向应力几何系数; H:管顶埋深，m; HVL:易挥发液; K、:土荷载引起的环向应力刚性系数; Km:公路车辆荷载引起的周期环向应力刚性系数; K,,*:铁路荷载引起的周期环向应力刚性系数; KL,,:公路车辆荷载引起的周期轴向应力刚性系数; K,:铁路荷载引起的周期轴向应力刚性系数; L:公路轴组合系数; Lc:穿越管线环焊缝离轨道中心线距离，m; MAOP:气体最大允许操作压力，kPa; MOP:液体最大操作压力，kPa; NH:周期环向应力双轨系数; NL:周期纵向应力双轨系数; N，:穿越铁路处轨道数; 尸:轮荷载，kN; PS:单轴轮荷载，kN; P,:双轴轮荷载，kN; A:管道内压，kPa; R:公路路面类型系数; RF:疲劳轴向应力折减系数; SY/T 0325- 2001 ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ???? ???? S,f;:总有效应力，kPa; SF;:环焊缝抗疲劳性，kPa; SF.:纵焊缝抗疲劳性，kPa; SHe:土荷载引起的环向应力，kPa; SH;:用平均直径计算的内压引起的环向应力，kPa; SH; (Barlow):用Barlow公式计算的内压引起的环向应力，kPa; Si, S2, S3:管子主应力，kPa; Si 最大环向应力; S2— 最大轴向应力; S3 最大径向应力; SMYS:规定的最小屈服强度，kPa; T:温度折减系数; T,，T2:温度，℃; t,:管子壁厚，mm; W:外加设计表面压力，kPa; aT:热膨胀系数，℃一I, y:土壤单位质量，kN/m3; ASH:周期环向应力，kPa; ASH,:公路车辆荷载引起的周期环向应力，kPa; ASHr:铁路荷载引起的周期环向应力，kPa; SL:周期纵向应力，kPa; ASLh:公路车辆荷载引起的周期轴向应力，kPa; AS,:铁路荷载引起的周期轴向应力，kPa; ，，:钢泊松比。 3.2 公式 注:下列所有应力单位为 kPaa 项 目 公 式 土荷载: SHQ = KHQBeEe YD 可变荷载: W=P/AP ASH,= KlkGHkNLF;W ASL,= KL305mm; 埋深H->1.2m的各种管径 路 面 类 型 临界轴组合 弹性路面 无铺砌路面 刚性路面 双轴 双轴 双轴 推荐的设计荷载Pg= 53.4kN, P,二44.5kN。外加设计表面压力如下: 1)单轴荷载:W = 574kPa 2)双轴荷载:W = 479kPa 设计轮荷载与推荐的最大值不同时，参见附录A(标准的附录)。 SY/'T 0325- 2001 b)冲击系数 建议用冲击系数增加动荷载。冲击系数是穿越输送管道埋设深度H的函数。图7所示铁路和公 路穿越冲击系数:铁路冲击系数为1.75，公路冲击系数为1.5。埋深超过1.5m时，每增加1m冲击 系数降低0.1，直至冲击系数等于1.N 1.25 1.50 1.75 2.00 ? ?? ? ? ??? ?? ?? ????? ?? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ???? ?? ? ? 、公路 铁路 推荐的冲击系数与埋深关系曲线 c)铁路周期应力 1)由铁路荷载产生的周期环向应力△SHr(单位:kPa)，可按式 (3)计算。 AS,,=K,,G,,NHF; W (3) 式中:K,— 周期环向应力铁路刚性系数; G,4,— 周期环向应力铁路几何系数; Nil— 周期环向应力铁路单或双轨系数; F;— 冲击系数; W— 外加设计表面压力，kPao 图8给出了铁路刚性系数K1i,，它是管壁厚与管径之比t,,/D和土壤弹性模量E,的函数。附录A (标准的附录)中表A2给出了E,的常用值。 图9给出了铁路几何系数G,_,,，它是管径D和埋深H的函数。 周期环向应力单轨系数NH= 1.00。图10所示为周期环向应力双轨系数Nxo 2)铁路荷载周期纵向应力△SL,(单位:kPa)，可由式 (4)计算。 As',二K,G,,NLF;W (4) SY八 0325- 2001 E,, ksi (!(Pa) /5(34) ， 10 (69) 20(138) ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? 0.04 壁厚与管径比t, /D 0.08 图8 周期环向应力铁路刚性系数K,,, 注:土壤说明见A2a 管径刀，网 万，ft (m 16(1.8) ，10(3.0) ‘一 ，，~ 14(4.3) ??? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? 6 12 18 24 30 36 42 管径D, in 图9 周期环向应力铁路几何系数Gy, 式中:KL,— 周期轴向应力铁路刚性系数; G。— 周期轴向应力铁路几何系数; NL:_一周期轴向应力铁路单轨或双轨系数; F;— 冲击系数; W— 外加设计表面压力，kPao 图11给出了铁路刚性系数K,，它是t, 1D和E,的函数。 图12给出了铁路几何系数G,,，它是D和H的函数。 周期纵向应力单轨系数N、二1.00，图13所示为周期轴向应力双轨系数NLo SY汀 0325-2001 管径刀，mm 200 400 00 800 1000 扩，ft (a1 ，14(4.3) ，10(3.0) 6(1.8) ? ? ? ? ????? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? 0.5 18 24 管径D, in 图10 周期环向应力铁路双轨系数NH ksi(HPa) 5(34) 10(69) 20(138) ??? ??? ??? ??? ??? ??? 。 ?? ? ? ? ??? ? ? ? ?? ? ? 0.02 0.04 壁厚与管径比t, /D 0.08 ??? ?图11周期轴向应力铁路刚性系数 注:土壤说明见Ago 14 SY/`C 0325- 2001 管径刀，. 1.5 1. 0 万，ft (m) 6(1.8) ,10(3.0) 14(4.3) ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 18 24 管径D, in 图12 周期轴向应力铁路几何系数G1.* 管径刀，四 X, ft回 /14(4.3) 10(3.0) 6(1.8) ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 6 12 18 豁 管径刀，如 36 42 图13 周期轴向应力铁路双轨系数从 d)公路周期应力 1)由公路车辆荷载产生的周期环向应力△Sam,(单位:kPa)，可按式 (5)计算。 ASM=K,,G16,RLF;W 式中:KH一 周期环向应力公路刚性系数; Gam,— 周期环向应力公路几何系数; R— 公路路面类型系数; L- 公路轴组合系数; F;— 冲击系数; (5) SY/`r 0325- 2001 W— 外加设计表面压力，kPao 公路路面类型系数R和轴组合系数L，取决于埋深月、管道直径D和设计轴组合 (单轴或双 轴)。5.7.1.2条的a)项中规定了如何确定设计轴组合;表4给出了不同H, D、路面类型和轴组合 所对应的R和L值。 表4 公路路面类型系数R和轴组合系数L 埋深 H<1.2.，直径 D<-305- 路面类型 设计轴组合 R L 弹性路面 双轴 单轴 1..001.00 ;0075 无铺砌路面 双轴 单轴 {.;} {，;; 刚性路面 双轴单轴 }一;} {一:{ 埋深 H< 1.2m，直径 D > 305mm; 埋深 H乒1.2m的各种管径 路面类型 设计轴组合 R L 弹性路面 双轴 单轴 {.令{ ;:: 无铺砌路面 双轴 单轴 {.{十 1.00.65 刚性路面 双轴 单轴 }.;; {.:; 图14给出了公路刚性系数K, ?,，它是tw/D和E,的函数。 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0.02 0.04 壁厚与管径比t, /D 图14 周期环向应力公路刚性系数Kim, 注:土壤说明见A2 图15给出了公路几何系数Gilt,，它是D和H的函数。 2)由公路车辆荷载产生的周期轴向应力△SLh(单位:kPa)可按式 (6)计算。 16 一 SY/'r 0325- 2001 2.00 管径刀，恤 400 600 H, ft (m) 3-4 (0.9- 1.2) 6 (1.8) 110 (3.0) 114 (4.3) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 6 12 18 24 30 36 42 管径D, in 图巧 周期环向应力公路几何系数G10, ASLh=KLhGLhRLF;W 式中:KLh— 周期轴向应力公路刚性系数; G。— 周期轴向应力公路几何系数; R— 公路路面类型系数; L— 公路轴组合系数; F;— 冲击系数; W— 外加设计表面压力，kPao 表4中同样给出了路面类型系数R和轴组合系数Lo 图16给出了公路刚性系数Kw，它是tW/D和E,的函数。 (6) E?ksi(NPa) 5(34) 10(69) 20(138) ?? ?? ?? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0.04 壁厚与管径比t. /11 0.08 图16 周期轴向应力公路刚性系数KLh 注:土壤说明见A2. SY/1' 0325-2001 图17给出了公路几何系数G,.?，它是D和H的函数。 管径刀，恤 400 600 20 1.5 万.ft(.) 3-4 (0.9^ 1.2) 6 (1.8) 8 (2.4) -10 (3.0) ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 18 24 30 36 42 管径D. in 图17 周期轴向应力公路几何系数Gl.h 5.7.2 由内部荷载严生 的应 力 由内压产生的环向应力S1,;(单位:kPa) S伟 可按下式计算: p(D一tw)i2tw (7) 式中:p— 内压，取MAOP或MOP, kPa; D— 管外径，mm; tw— 壁厚，mmo 5.8计算应力极限 按5.7的规定计算的应力不应超过一定的允许值。以下条款规定了控制管道屈服和疲劳的许用应 力。 5.8.1需要进行的两项许用应力校核 5.8.1.1 由于内部压力而产生的环向应力，该项校核应按式 (8a)和式 (8b)进行:必须小于规定 最小屈服强度与设计系数的乘积。 输送介质为天然气的管道: [ Sa(Barlow)二;D/2t,] < F·E·T·SMYS (8a) 输送介质为液体或其它油品的管道: [ S 1c (Barlow)=川)/2tw]镇F·E·SMYS (8b) 式中:p— 内压，其值为MAOP或MOP, kPa; D— 管外径，nmm; t?.— 壁厚，rnm; F— 设计系数，其取值为0.4一。.72"; 采用说明:7〕原标准 F取值按第 49号 《联邦法规规范》确定，本标准改为按 《B 50251和GB 50253的规定确定。 18 一 SY汀 0325-2001 E— 纵向焊缝系数; T- 温度折减系数; SMYS— 规定最小屈服强度，kPao 5.8.1.2 总有效应力S}ff(单位:kPa)应小于或等于规定的最小屈服强度与设计系数F的乘积。主 应力S,、S:和S3(单位:kPa)用于计算Sd?，主应力应分别按式 (9)、式 (10)、式 (11)计算。 S,=SH,+ASH+Sw (9) 式中:S,— 最大环向应力; ASH~铁路应为△SHh, kPa;公路应为△Sw?kPao Sz=ASL一E,aT(T,一TZ)+V,(SH,+S,;) (10) 式中:SZ— 最大轴向应力; ASL— 铁路应为△SL?kPa;公路应为△SLH, kPa; E,— 钢杨氏模量，kPa; aT 钢热膨胀系数，℃一1, T,— 安装时温度，℃; T2— 最大或最小操作温度，℃; ，。— 钢泊松比。 注1;附录A(标准的附录)中表A3给出E?，和aT的常用值。 S3=一P二一MAOP或一MOP (11) 式中:S3— 最大径向应力。 注2:由5、和S,产生的泊松效应在S2计算公式中已反映出来