直管壁厚的计算方法以及注意事项

符号

A——与几何参数有关的外压(或真空)设计系数;As——加强圈横截面积,mm2;

B——与材料有关的外压(或真空)设计系数,MPa;

C——厚度附加量,为腐蚀、冲蚀裕量和机械加工深度的总和,即C=C2+C3,见图4-1,mm;

图4-1　厚度附加量和负偏差及其相互关系

C1——材料厚度负偏差,按材料标准规定,见图4-1,mm;

C2——腐蚀、冲蚀裕量,见图4-1,mm;

C3——机械加工深度,见图4-1,mm,对带螺纹的管道组成件,取公称螺纹深度;对未规定公差的机械加工表面或槽,取规定切削深度加0.5mm;

D——管外径,取管子外径的名义值,或由实测所得,mm;

d——管内径,用于压力计算时,应是材料标准允许的最大值,mm;

E——设计温度下材料的弹性模量,由《压力管道规范—工业管道》GB/T20801.2—2006表B.3确定,MPa;

L——外压(或真空)管道的计算长度,mm,对于直管,取两相邻支承线之间的距离,按《钢制压力容器》GB150—1998的规定确定;当直管带有焊接相连的(即相接处不作为支承线)弯头或弯管、斜接弯头时,取直管包括弯头、弯管或斜接弯头的轴线在内的两相邻支承线之间的距离,当直管带有异径管时,一般取包括异径管轴向长度在内,大端直管支承线到小端直管支承线之间的距离(参见《钢制压力容器》GB150—1998中外压或轴向受压圆筒和管子几何参数计算图);

Ls——一个加强圈对直管的加强长度,取加强圈中心线到相邻两侧加强圈中心线距离之和的一半,若直管与凸形封头相邻,则应计入封头曲面深度的1/3,mm;

p——设计压力,MPa;

[p]——许用外压,MPa;

S——设计温度下管道组成件金属材料的许用应力,由《压力管道规范—工业管道》GB/T20801.2—2006表A.1査取,MPa;

T——最小厚度,为实测所得或取名义厚度T —减去材料厚度负偏差C1,见图4-1,mm;

T——名义厚度,材料标准规定的厚度,mm;

Te——有效厚度,为名义厚度减去厚度附加量和材料厚度负偏差以后的厚度,见图4-1,mm;(www.xing528.com)

t——计算厚度,按内压或外压(或真空),分别由公式计算而得的厚度,见图4-1,mm;

td——设计厚度,为计算厚度与厚度附加量之和(必要时可用T值替代),见图4-1,mm;

Y——计算系数,当t＜D/6时,按表4 6査取,当t≥D/6时,Y=(d+2C)/(D+d+2C);

Δ——厚度圆整值,见图4-1,mm;

Φ(Φw、Φc)——焊件的纵向焊接接头系数或铸件质量系数,按GB/T20801.2—2006表A.3、表A.4查取。

表4-6　t＜D/6时的Y值

直管的内压设计

当t＜D/6时,直管的计算厚度t按式(4-1)计算:

当t≥D/6或p/SΦ＞0.385时,计算时还应考虑失效机理、疲劳影响和温差应力等因素。

【例】 原选用碳钢API5LGr.B焊接钢管DN500,壁厚为10mm,腐蚀余量3mm,设计压力2.85MPa,设计温度175℃,多年运行后实测壁厚6.5mm,问能否再运行半年?

【解】 175℃下API5LGr.B许用应力为137.9 MPa,DN500外径为508,Y取0.4,Φ=0.85,则

管道设计寿命15年,年腐蚀量设计为0.2mm/a,半年为0.1mm。

6.5-0.1=6.4(mm)

6.4＞4.1996,故可以运行。

直管的外压(或真空)设计

应根据D、L、Te值及所用材料,按GB150等有关标准,并按p≤[p]的准则确定计算厚度。对于L/D≥25且D/Te≥65的碳钢、低合金钢、奥氏体型不锈钢及铸铁直管,当设计温度不超过300℃时,可按式(4-2)计算许用外压[p]:

加强圈的设置和设计应符合GB150的规定。