Q/SY
中国石油天然气集团公司企业标准
Q/SY 06305.6—2016
油气储运工程工艺设计规范第6部分：管道应力分析
Code for process design of oil and gas storage and transportation project-
Part 6: Piping stress analysis
2017－04－01实施
2016一12一26发布
中国石油天然气集团公司
发布 Q/SY06305.6—2016
目 次
前言·
范围规范性引用文件术语和定义基本要求应力分析方法的确定应力分析输入条件的确定
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7 应力分析评定附录A（资料性附录） 应力分析管道分类附录B（资料性附录) 风荷载和地震荷载的计算附录C（资料性附录） 确定输入条件所需文件及应力分析输出文件
X
C
4 Q/SY060305.6—2016
前言
Q/SY06305《油气储运工程工艺设计规范》是油气储运工程建设系列标准之一。该标准分为以下8个部分：
第1部分：原油管道；第2部分：成品油管道；第3部分：天然气管道；一第4部分：地下水封岩洞储油库第5部分：地下储气库；
第6部分：管道应力分析；一一第7部分：天然气液化厂；
第8部分：液化天然气接收站。 本部分为Q/SY06305的第6部分。 本部分按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则
起草。
本部分由中国石油天然气股份有限公司天然气与管道分公司、中国石油天然气集团公司工程建设分公司提出。
本部分由中国石油天然气集团公司标准化委员会石油石化工程建设专业标准化技术委员会归口。 本部分起草单位：中国石油天然气管道工程有限公司、中国寰球工程公司。 本部分主要起草人：孙学军、赵树炳、程晖、赫春蕾、李中央、左勇、田或、许靖宇、李文
学、张明思、孙凤蕊、刘艳东、喻斌。
II Q/SY06305.6—2016
油气储运工程工艺设计规范第6部分：管道应力分析
1范围
Q/SY06305的本部分规定了设计阶段管道应力分析的技术要求。 本部分适用于油气储运工程中金属管道的应力分析，不适用于设备内部的管道设计。
规范性引用文件
2
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注目期的引用文件，仅注目期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包含所有的修改单）适用于本文件。
GB/T20801—2006压力管道规范工业管道 APIRP520压力泄放装置的尺寸、选择和安装（Sizing，selection，andinstallationofpressure-
relieving devices)
API Std 560 般炼油装置用火焰加热炉（Firedheatersforgeneralrefineryservices） APIStd610 一般炼油装置用离心泵（Centrifugalpumpsforgeneralrefineryservice） API Std 617 石油、化工和天然气工业用轴流式和离心式压缩机及膨胀式压缩机（Axialand
centrifugal compressorsand expander-compressors forpetroleum,chemical andgas industryservices)
APIStd650 钢制焊接石油储罐（Weldedsteeltanksforoilstorage） API Std 661 一般炼油装置用空气冷却换热器（Air-cooledheatexchangerforgeneralrefinery
service)
APIStd662一般炼油装置用板式换热器（Plateheatexchangerforgeneralrefineryservice） ASMEB31.1：2014动力管道（Powerpiping） ASMEB31.3：2014工艺管道（Processpiping） ASMEB31.4：2016液态烃和其他液体管道输送系统（Pipelinetransportationsystemsforliquid
hydrocarbons and other liquids)
ASMEB31.8：2016气体输送和配气管道系统（Gastransmissionanddistributionpipingsystems） ASMEBPVCVIIDivision1锅炉及压力容器规范第VI卷第1册压力容器建造规则（Rules
for construction of pressure vessels)
NEMASM23机械驱动用汽轮机（Steamturbinesformechanicaldriveservice）
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
管道系统pipingsystem 简称管系，按流体与设计条件划分的多根管道连接成的一组管道。
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3.2
管道组成件pipingcomponents 用于连接或装配成管道的元件，包括管子、管件、法兰、垫片、紧固件、阀门以及管道特殊件等。
3.3
管道支吊架pipesupportsandhangers 用于支撑管道或约束管道位移的各种结构的总称，但不包括土建的结构。
3.4
应力增大系数stressintensificationfactor 受弯矩的作用，在非直管的组成件中，产生疲劳损坏的最大弯曲应力与承受相同弯矩、相同直径
及厚度的直管产生疲劳损坏的最大弯曲应力的比值，称为应力增大系数。因弯矩与管道组成件所在平面不同，有平面内及平面外的应力增大系数 3.5
柔性系数flexibilityfactor 表示管道元件在承受力矩时，相对于直管而言其柔性增加的程度。即在管道元件中由给定的力矩
产生的每单位长度元件的角变形与相同直径及厚度的直管受同样力矩产生的角变形的比值 3.6
位移应力范围displacementstressrange 由管道热胀冷缩及端点位移产生的应力称为位移应力范围。从最低温度到最高温度的全补偿值进
行计算的应力，称为计算的最大位移应力范围， 3.7
附加位移 externallyimposeddisplacement 所计算管系的端点处因设备或其他连接管的热胀冷缩或其他位移附加给计算管系的位移量。
3.8
冷紧coldspring 在安装管道时预先施加于管道的预变形，以产生预期的初始位移和应力，达到降低初始热态下管
端的作用力和力矩。 3.9
持续应力sustainedstress 由压力、重力和其他外力荷载作用产生的应力。
3.10
动态荷载系数 文dynamicloadfactor 承受动态荷载的管道系统，当按静态设计时采用的等效系数，其值为管道系统的最大动态效应与
相应的静态效应的比值。
4基本要求
4.1管道的设计应具有足够的强度和合适的刚度以避免以下情况发生：
管道的应力过大或疲劳引起管道或与其相连接的支吊架连接处破坏。 管道连接处泄漏。 管道作用在设备上的荷载过大，影响设备正常运行。 管道作用在支吊架上的荷载过大，引起支架破坏。 管道位移量过大，引起管道自身或其他管道的非正常运行或破坏。 机械振动、声学振动、流体锤、压力脉动、安全阀泄放等动荷载造成的管道振动及破坏。
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4.2管道应力分析应计入以下工况和荷载：试验工况、操作工况、设计工况、地震荷载、风荷载、 安全阀泄放荷载、流体脉冲荷载、往复设备的压力脉动、离心设备的谐波荷载等。 4.3管道上各点的应力计算值/范围应不大于所采用标准的许用应力值/范围。 4.4管道对相连设备管口的荷载应满足相关标准或设备供货商的要求。 4.5对于复杂管道，可用固定点将其划分成形状较为简单的管段再进行分析计算。确定管道固定点的位置时，宜使两固定点间的管段能够自然补偿。 4.6当已有管道走向不能满足柔性要求时，应优先采用改变管道走向的自然补偿方法。 4.7在有毒及可燃介质管道中不宜采用填料函式补偿器。 4.8冷紧可降低操作时管道对连接设备或固定点的推力和力矩，但连接转动设备的管道不应采用冷紧。 4.9 管道设计应尽量减少使用弹簧支吊架。通常弹簧的荷载变化率不宜大于25%。 4.10 管道应力分析应计入内压对直管道位移的作用。 4.11 当管道顶部与管道底部存在温差时，应计算温差导致的管道弓形弯曲效应。
5应力分析方法的确定
5.1管道应力分析包括简化分析方法和计算机辅助分析方法。分析方法应根据管道所连接的设备类型、管道操作温度、操作压力、设计温度、设计压力、管道口径、壁厚、荷载类型等设计条件确定。 应力分析管道分类的确定参见附录A。 5.2 下列管道宜采用计算机辅助分析方法进行应力分析：
与对荷载敏感的转动机械（泵、压缩机、透平等）相连的操作温度高于100℃或公称直径大于DN150的管道。
一与对荷载敏感的设备（空冷器、加热炉等）相连的操作温度高于100℃或公称直径大于
DN150的管道。 一与埋地干线相连的管道。
采用简化分析方法分析后，应力、柔性不能满足要求的管道。
5.3下列管道可免除计算机辅助分析：
一与运行良好的管道系统相比，基本相同或基本相当的管道系统，一与已通过应力分析的管道系统比较，确认有足够强度和柔性的管道系统。
6应力分析输入条件的确定
6.1计算压力
管道的计算压力应根据工艺管道表进行确定，以预计的最苛刻设计条件下的压力值作为计算值。 6.2 2计算温度
管道的计算温度应根据工艺管道表进行确定，应力分析时应选取设计温度，开车、停车、调压、 泄放等偶然工况的温度也应计入。
选取计算温度时应依据以下原则：
转动设备和空冷器管口荷载计算应采用最大操作温度。设备管口附加位移的计算应采用和相连管道一致的温度。 当操作温度低于太阳辐射温度时，室外地上不保温管道应计算太阳辐射的影响。
一一对于伴热管道，应取介质温度和伴热温度的高者为计算温度。对于没有流体流动的管段（死
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气段或死油段），保温管道计算温度选取50%操作温度，不保温管道计算温度选取环境温度，对于安全阀泄放管道，应选取泄放时可能出现的最高或最低温度作为计算温度，同时，还应计算正常操作时泄放管道处于环境温度的工况对于减压、调节后的管道，应将减压、调节后可能出现的最高或最低温作为计算温度一当管道的操作工况复杂，难以确定计算工况时，可选几种工况进行分析比较，并按照最保守的情况下进行确定。
6.3环境温度（安装温度）
管道应力分析的安装温度，应依据建设项目所在地的气象环境和安装时间来确定，在确定中应依据以下原则：
如果能确定安装时间，宜选取当地施工月平均气温作为管道安装温度，且应计算从最低温度到最高温度的位移应力范围。 如果不能确定安装时间，宜选取年平均气温作为管道安装温度，且应计算从最低温度到最高温度的位移应力范围。
6.4摩擦系数
除非另有规定，在进行管道应力分析时，摩擦系数的取值如下：
0.6 0.3 0.1 0.1
钢对混凝土钢对钢钢对聚四氟乙烯钢对钢滚动摩擦
6.5柔性系数和应力增大系数
管件的柔性系数和应力增强系数依据所采用的规范中给出的计算方法计算。 6.6 腐蚀裕量
应力分析时应计入腐蚀裕量的影响。 6.7土壤参数
土壤对管道的作用力一般按双线性弹性模拟，在分析管道局部应力和变形时（如断层作用下），可采用管一土直接接触模型模拟。土壤密度、土壤内摩擦角应根据管道的敷设位置取勘察报告中给出的数值。管道与土壤之间的摩擦系数与管道表面防腐涂层的类型和土壤的种类及湿度有密切关系，应按实测值确定。无实测资料时，取值如下：
泥沙沙土砂砾黏土
0.40 0.50 0.60 0.60
6.8荷载条件 6.8.1 压力荷载
内压、外压或最大压差。
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