SHT 3202-2018 二氧化碳输送管道工程设计标准.pdf

分级 识别项 I级 管道两侧各50m内有高速公路、国道、省道、铁路等 I级 管道两侧各200m内有水源、河流、大中型水库 I级 管道两侧各200m内有湿地、森林、河口等国家自然保护地区

a）应符合城乡规划的 b）宜选择地形平缓、 应避开山洪、滑坡 6.1.3站场的总图设计应符 准》GBZ1和现行行业标准 6.2站场工艺 6.2.1站场工艺应符合下列

船舶标准6.2.3增压设计应符合下列规定：

a）增压站应根据管道沿线压力分布、输送介质的稳定性和工程经济性确定。 b）增压设备的选型和配置，应根据管道流量、进出站压力、介质相态等参数确定。

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选用压缩机，液相输送时宜选用离心泵。 C 增压设备入口段不应出现两相流。 d 增压设备进出口应设置截断阀及旁路，进口还应设置过滤器，出口还应设置止回阀和安全阀。 e） 泵或压缩机宜用电动机驱动，设备与电机之间的连接宜选用弹性膜片联轴器，联轴器的设计使 用系数不应小于1.5。 2.4 减压设计应符合下列规定： a）管内压力大于下一站的允许进口压力时，应采取减压措施。 b） 减压站上游最高点处不应出现液柱分离现象。 C 减压阀在事故状态下应能自动关闭，进口应设置过滤器，出口应设置截断阀。

7.1.1管道及其附件材料的选择应根据压力、温度、介质特性、地区等级等因素，经技术经济比较确定。 7.1.2管道及其组成件的材料应具有良好的韧性和焊接性能，并应根据流体的性质、操作工况以及外 部环境对材料提出韧性指标要求。 7.1.3管道用钢管应符合现行国家标准《石油天然气工业管线输送系统用钢管》GB/T9711和《高压 化肥设备用无络钢管》GR6470的规定

a）阀门的类型、结构及其各部件材料，应根据流体的特性、设计温度、设计压力选用 b）密闭中腔结构的阀门，应具备超压泄放措施。 C 用于低温工况的阀门，应采用长颈型阀盖的结构型式 d）阀门不宜采用润滑脂和密封脂。

7.2.1埋地管道强度设计应根据管道所处地区等级以及所承受可变荷载和永久荷载确定。 7.2.2埋地直管段的轴向应力与环向应力组合的当量应力，应小于管材标准规定的最小屈服强度的 90%。管道附件的设计强度不应小于相连直管段的设计强度。 7.2.3管道抗震设计应按现行国家标准《油气输送管道线路工程抗震技术规范》GB50470执行。 7.2.4二氧化碳管道的壁厚、强度、稳定性计算可按附录B计算

7.3.1管道外腐蚀控制应符合现行国家标准《钢质管道外腐蚀控制规范》GB/T21447的规定。 7.3.2管道杂散电流防护应符合现行国家标准《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》GB/T50698和 《埋地钢质管道直流干扰防护技术标准》GB/T50991的规定。 7.3.3管道保冷应符合现行国家标准《工业设备及管道绝热工程设计规范》GB50264的规定。

8.1 仪表与控制系统

8.1.1二氧化碳输送管道宜设置监控和数据采集系统。 8.1.2仪表与控制系统的设计应符合现行国家标准《油气田及管道工程仪表控制系统设计规范》GB/T 50892和《油气田及管道工程计算机控制系统设计规范》GB/T50823的规定。 8.1.3仪表选型应符合下列规定：

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a）二氧化碳储罐液位测量宜选择差压式液位计，并应保冷。 b）二氧化碳流量计量宜选用标准节流计、涡街流量计或科氏力质量流量计。 C 二氧化碳组分分析应选用工业气相色谱仪。 二氧化碳中水分的测量应采用水露点分析仪或含水量分析仪。 e）地势低注且二氧化碳气体易于聚集处，应设置二氧化碳气体探测器。一级报警设定值宜小于等 于体积浓度的0.5%，二级报警值宜小于等于体积浓度的1%。探测器安装高度应高出地面 0.3m~0.6m 处于封闭或局部通风不良的半开厂房内，除了设置二氧化碳气体探测器外，还应设置氧气探 测器。 二氧化碳输送管道宜设置泄漏检测系统

8.2.1二氧化碳输送管道的数据传输通信系统应设置备用通道 8.2.2采用光纤通信传输时，光缆应与管道同沟敷设。 8.2.3通信系统的通信业务功能应根据二氧化碳输送工艺、监控和数据采集系统的数据传输和生产管 理运行等需要设置。

9焊接与检验、清管与试压、干燥

9.1.1设计文件应明确管道及其组成件的焊接接头型式及焊接检验要求

.1，汉 9.1.2焊接工艺评定应根据设计文件提出的材质种类、管道组成件规格、焊接接头型式进行，线路管 道的焊接应符合现行国家标准《钢质管道焊接及验收》GB/T31032的规定，站内管道的焊接应符合现 行行业标准《石油天然气金属管道焊接工艺评定》SY/T0452的规定。 9.1.3线路工程的施工应符合现行国家标准《油气长输管道工程施工及验收规范》GB50369；管道穿 （跨）越的焊接质量检验应符合现行国家标准《油气输送管道穿越工程设计规范》GB50423和《油气 俞送管道跨越工程设计规范》GB50459的规定：站内工艺管线的施工应符合现行国家标准《石油天然 气站内工艺管道工程施工规范》GB50540的规定

二氧化碳管道在试压前应采用清管器进行清管，且不应少于两次，以出口端不再排出杂物为 合格。 b）清管扫线应采用临时清管器收发设施和放空口。 9.2.2试压应符合下列规定：

a 二氧化碳管道应进行强度试验和严密性试验。二氧化碳站场应单独进行强度试验，并应符合现 行国家标准《石油天然气站内工艺管道工程施工规范》GB50540的规定。 b）大中型穿跨越、铁路、二级以上公路和高速公路的管段应单独进行强度试验，并应符合现行国 家标准《油气输送管道穿越工程设计规范》GB50423及《油气输送管道跨越工程设计规范》 GB50459的规定。

9.2.3强度试验宜符合下列规定：

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式中： h—管道内沿程水力摩阻损失，m； V一流体在管道内的平均流速，m/s。 A.4二氧化碳输送管道热力计算可按下列公式计算

x 管道沿线任意一点的气体温度，℃； to 管道埋设处的土壤温度，℃： t 管道计算段起点的气体温度，℃； e 自然对数底数，宜按2.718取值； 管道计算段起点至沿线任意点的长度，km。 X 系数； K 管道中气体到土壤的总传热系数，W/（mK）； D 管道外直径，m qv 管道中气体（Po=0.103125MPa，T=293K）的流量，m/d； 4 气体的相对密度： P 气体的定压比热，J/(kg·K）。 当考虑节流效应时，应按下列公式计算：

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式中： Cp—一气体的定压比热，kJ/(kg·K)。 2）纯二氧化碳输送时节流效应系数可由表A.4查得

式中： Cp——气体的定压比热，kJ/(kg·K) 2）纯二氧化碳输送时节流效应系数

表A.4节流效应系数表

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G 由内压和温差作用下的弯头组合应力，MPa； Oh 由内压产生的管道环向应力，MPa； Ob 材料的强度极限，MPa： P 管道设计内压力，MPa； d 弯头内径，m； Sb 弯头壁厚，m; [0] 材料的许用应力，MPa； F 设计系数； S 钢管焊缝系数； 温度折减系数，温度小于120℃时，t取1.0 Os 材料的屈服极限，MPa； Ohmax 由热胀弯矩产生的最大环向应力，MPa； q 环向应力增强系数； P 弯头截面平均半径，m； R 弯头曲率半径，m； 2 弯头参数； 0o 热胀弯矩产生的环向应力，MPa; h 弯头截面的惯性矩，m

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Ax 钢管水平方向最大变形量，m； D 钢管外径，m； Dm 钢管平均直径，m； Z 管材变形滞后系数，Z=1.5； 基床系数； E 钢材弹性模量，N/m； 1 单位管壁截面惯性矩，m/m； n 钢管壁厚，m Es 土壤变形模量，N/m，E，值应采用现场实测数 W 作用在单位管长上的总竖向载荷，MN/m； Wi 作用在单位管长上的竖向永久荷载，MN/m； W2 地面可变荷载传递到管道上的荷载，MN/m。

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中华人民共和国石油化工行业标

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《二氧化碳输送管道工程设计标准》（SH/T3202一2018），经工业和信息化部2018年7月4日以 第36号公告批准发布。 本规范制定过程中，编制组对国内外二氧化碳输送管道工程设计现状和特点做了广泛调查研究， 收集、提取了各方面的意见，总结了国外输送工程的实际经验，同时吸收、借鉴了其他相关行业的成 热经验和相关标准规定。 为便于广大设计、施工、科研、学校等单位有关人员在使用本标准时能正确理解和执行条文规定， 本编制组按章、节、条顺序编制了本标准的条文说明，对条文规定的目的、依据以及执行中需注意的 有关事项进行了说明。但是，本条文说明不具备与标准正文同等的法律效力，仅供使用者作为理解和 把握标准规定的参考。

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3术语和定义 22 3.2超临界二氧化碳输送 ·22 4输送工艺 ·23 4.1一般规定 ··23 4.2工艺计算 ·25 4.3 泄压放空系统 25 线路 25 5.6高后果区 25 辅助系统 25 8.1仪表与控制系统

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二氧化碳输送管道工程设计

氧化碳输送管道工程设计标准

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表3不同管输二氧化碳流体的组成要求

电子标准注：所有ppm都是指质量分数

水含量或水露点：二氧化碳流体中存在游离水或液相水，水会与二氧化碳生成碳酸，将加剧碳钢腐 蚀。当游离水、液相水存在时，腐蚀的速率非常高，文献中指出速率达到并超过10mm/a。因此，为了 防止二氧化碳管道腐蚀，有必要在管输前对产品进行干燥以防止自由水的形成或采用更耐腐蚀的材料。 由于目前所有运行的二氧化碳长输管道均采用碳钢，因此要严格控制进入管道的水含量。不同压力和温 度下纯二氧化碳中水的溶解度如图2所示。从图中可以看出，在恒压状态下，纯二氧化碳气相和液相中 水的溶解度都随温度的上升而增加。在恒温状态下，水在气相纯二氧化碳中的溶解性随着压力的上升而 降低；在液相中水的溶解性随着压力的上升而增加。二氧化碳拥有这个特性的重要意义在于管道在低温 低压运行时，二氧化碳中的含水量必须被更严格地控制。输送气相二氧化碳管道对含水量要求比输送超 临界二氧化碳管道要更严格。为了保证输送过程中不析出水，最小水溶解度限制在60%饱和度。由于 管道输送温度可能达到4℃左右，因此水含量保守限制值是200ppm，即4℃时最小溶解度的60%。 此外，参考国内已建天然气管道项目，除了限制水含量外，要求水露点应比输送条件下最低环境温 度低5℃

图2纯二氧化碳中水的溶解度

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硫化氢含量：一般来说，当脱除管输气体中的游离水后，就没有腐蚀发生。但考患到我 国管浴线 人口密集，为确保管道沿线居民的安全，需要规定脱水后管输中硫化氢含量。硫化氢标准状况下是一种 易燃的酸性气体，是具有刺激性和室息性的无色气体。低浓度接触仅对呼吸道及眼有局部刺激作用，高 浓度接触表现为中枢神经系统症状和室息症状。硫化氢具有“臭鸡蛋”气味，但极高浓度很快引起膜觉 疲劳而不觉其味。对于非理存的应用，美国国家职业安全与卫生研究院（NIOSH）规定达到立即威胁 生命和健康（IDLH）的体积浓度为0.01%。硫化氢暴露影响如表4所示。从表中可以看出，硫化氢浓 度10ppm以内对人影响很小，而国外管道中硫化氢浓度在10ppm～200ppm之间，考虑到国内经济发展 迅速，人口密集，硫化氢泄漏后对周围人员危害较大，因此硫化氢≤10ppm（质量分数），同时参考现 行标准《天然气》（GB17820）二类气标准，总硫（以硫计）≤200mg/m。

4.2.3二氧化碳输送管道采用液相或超临界输送时，介质密度较大，可能会发生水击。因此采用液相 和超临界输送的二氧化碳管道的设计应进行水击分析，并应根据分析结果设置相应的保护措施。 4.3泄压放空系统 4.3.6为防止管道放空引起管道内二氧化碳发生相变，出现管道内的温度低于管材最低使用温度，放

本节根据现行标准《管道完整性管理规范 （Q/S 制定，目的在于加强高后果区管道管理，预防环境地质灾害、管道第三方损坏和管道本体腐 失效在高后果区造成严重危害。

8.1 仪表与控制系统

施工组织设计表5胜利油田气态CO2输送管道实际运行数据