5.6 管道的刚度和稳定

.6.1 管道的刚度应满足钢管运输、管道施工和运行时的要求。钢管的外直径与壁厚的比值不宜大于100。
5.6.2 穿越公路的无套管管段、穿越用的套管，以及埋深较大的管段，均应按无内压状态验算在外力作用下的变形，其水平方向直径的变形量不应大于钢管外径的3％。变形量应按本规范附录J的规定计算确定。
5.6.3 加热输送的埋地管道应验算其轴向稳定性，并应符合下列规定：
1 加热输送的埋地管道轴向力应按下式计算：

式中：N——由温差和内压力产生的轴向力(MN)；
          A——钢管横截面积(m²)；
          E——钢材的弹性模量，可取2.05×10⁵MPa；
          σ——钢材的线膨胀系数，可取1.2×10^-5℃^-1；
          t₁——管道安装闭合时的环境温度(℃)；
          t₂——管道内被输送介质的温度(℃)；
          μ——泊桑比，宜取0.3；
          σ_h——由内压产生的环向应力(MPa)；
    2 当N为正值时，表示N为轴向压缩力，应按下式验算轴向稳定性：

式中：N_cr——管道开始失稳时的临界轴向力(MN)，应按本规范附录K的规定计算确定；
n——安全系数，公称直径大于500mm的钢管宜取1.33；公称直径小于或等于500mm的钢管宜取1.11。
3 当N为负值时，表示N为轴向拉力，可不验算轴向稳定性。
5.6.4 地上管道的轴向稳定应符合现行国家标准《油气输送管道跨越工程设计规范》GB 50459的有关规定。

条文说明

5.6 管道的刚度和稳定

5.6.1 为了防止钢管在运输、施工过程中和运行期间，由于外部压力过大产生屈曲，要求钢管具有一定刚度，为此，国外不少规范对钢管外直径(D)同壁厚(δ)之比以及允许最小壁厚都作了规定。如美国国家标准ASME B31.4-2012规定当D／t比大于100时，在施工和运输中需考虑特殊的保护措施，加拿大标准CAN／CSA-Z622-11规定此值为120。结合国外最新标准要求，同时考虑到国内管道以往D／t值均没有超过100的实际情况，故规定钢管外直径同壁厚之比一般不应大于100。
5.6.2 当作用在管道上的外压超过内压时，钢管将产生径向变形，如变形超过一定限度，钢管将丧失承受外部荷载的能力。由于柔性管道能够利用其周围土壤的载荷能力，当变形达到钢管外直径的20％时，才发生整体结构破坏，当变形达到钢管外直径的5％时，管壁开始出现屈服。为保证管道安全，本规范规定允许最大变形量不得超过钢管外直径的3％。
埋地管道在正常埋深且无车辆荷载或其他动荷载作用时，可不必验算管道变形，如埋深较大，则应按本规范附录J的公式计算管道变形，但管道在外荷载作用下的变形量的大小，同钢管的刚度、管道敷设条件和土壤性质有关，难以具体规定埋深多少时应验算管道变形。一般讲，如钢管外直径同壁厚之比小于或等于100，埋深在5m以内，且土壤条件并非十分不利时，可不必验算管道变形。
5.6.3 管道因升温而产生过大的轴向压力，往往使管道丧失轴向稳定而造成破坏或拱出地面，故在设计运行时温升较高的管道，应验算管道的轴向稳定。关于管道失稳临界力，苏联曾进行长期研究，附录K中所列的计算管道失稳临界力的公式，是取自苏联的《干线管道设计手册》和《干线管道强度及稳定性计算》。

5.6 管道的刚度和稳定

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